施用脱硫石膏和风积沙对盐碱化棉田改良效果及CO2排放的影响
在我国内陆干旱半干旱地区,土壤盐渍化和次生盐渍化问题限制了当地农业用地的发展。然而,由于南疆地区年际降水量较少且蒸发量大、不合理的农业管理措施导致当地耕地状况变差和土壤盐碱化加重,进而导致一系列环境问题。本研究主要探讨不同土壤改良措施对盐碱化棉田改良效果及CO2气体排放的影响,设置未施加改良措施（CK）、施加脱硫石膏30 t/hm~2（W1）、施加脱硫石膏18 t/hm~2+风积沙12 t/hm~2（W2）、施加脱硫石膏12 t/hm~2+风积沙18 t/hm~2（W3）、施加风积沙30 t/hm~2（W4）5个处理,采用静态箱-气相色谱法测定土壤CO2气体排放情况,并综合分析和评价不同土壤改良措施对盐碱化棉田的改良和减排效果。研究结果如下:（1）探究了南疆盐碱化棉田施加改良措施后土壤理化性质的变化特征。在棉花不同生育阶段,不同处理在同一深度土壤含水率均表现为W2处理＞W1处理＞CK＞W3处理＞W4处理。0-10 cm土壤温度受大气温度影响波动较大,W1～W4处理平均土壤温度和CK相比,升高了0.21、0.44、0.65和1.03℃。0～20 cm深度W1处理土壤平均电导率较CK显著降低15.17%,W2～W4处理土壤平均电导率较CK增加了1.84%～37.90%。20～40 cm深度W1～W3处理土壤平均电导率较CK减少了5.26%～25.97%,W4处理土壤平均电导率较CK显著增加10.35%。生育期内各处理同一深度土壤p H与CK相比均有所下降,W1～W4处理0-20 cm和20-40 cm土壤p H分别减少了0.49%～3.10%和0.6%～3.64%。各处理不同深度平均土壤有机碳含量均随脱硫石膏施用量的减少和风积沙施用量的增加而增大,且施用脱硫石膏和风积沙后0～20 cm平均土壤有机碳含量均高于20～40 cm。（2）明确了不同改良措施对棉田土壤CO2排放的动态影响。施加脱硫石膏和风积沙会抑制棉田土壤CO2排放,且土壤CO2排放量随脱硫石膏施用量的增加而减小。试验期间CK、W1、W2、W3和W4处理CO2平均排放通量分别为292.28 mg·m-2·h-1、253.88mg·m-2·h-1、267.75 mg·m-2·h-1、284.28 mg·m-2·h-1、239.06 mg·m-2·h-1,在棉花出苗期、蕾期、花铃期和吐絮期不同处理之间土壤CO2平均排放通量和累计排放量均表现为CK＞W3处理＞W2处理＞W1处理＞W4处理。土壤温度和含水率对土壤CO2排放通量具有一定的交互作用,不同改良措施下土壤温度和含水率与土壤CO2排放通量显著正相关,0～20 cm和20～40 cm深度土壤EC、p H与土壤CO2累计排放量和土壤呼吸碳释放总量均显著负相关;0～20 cm和20～40 cm深度土壤有机碳含量与土壤CO2累计排放量和土壤呼吸碳释放总量极显著负相关。（3）分析了不同改良措施对棉花生长的影响。不同改良措施下棉花株高由高到低表现为CK＞W4处理＞W1处理＞W3处理＞W2处理;棉花茎粗由大到小表现为CK＞W1处理＞W3处理＞W2处理＞W4处理。施加脱硫石膏和风积沙会显著影响棉花产量和棉花碳排放强度,棉花产量整体随脱硫石膏施用量的增加和风积沙施用量的减少而显著增加。W1处理增产效果最明显,与CK相比显著增加33.17%（P＜0.05）,W2、W3、W4处理棉花产量较CK均有所降低,降幅分别为5.88%、22.20%和25.06%。棉花碳排放强度变化规律与棉花产量相反,不同处理棉花碳排放强度随脱硫石膏施用量的增加和风积沙施用量的减少而显著降低。综上所述,不同改良措施均能改善土壤理化性质,其中单施脱硫石膏对增加土壤水分含量、降低土壤温度和电导率效果较好,单施风积沙对降低土壤不同深度土壤p H和SOC含量的效果最突出。不同改良措施均能抑制土壤CO2排放,但单施脱硫石膏可以显著提高棉花产量。因此,综合整个生育期改良效果得出,施入脱硫石膏30 t/hm~2是一种较为合理的土壤改良措施,可以更好地实现盐碱化棉田土壤改良,达到保水固碳减排增产的效果。
- 作者：
- 李会文
- 学位授予单位：
- 塔里木大学
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2023年
- 导师姓名：
- 管瑶
- 中图分类号：
- S156.4
- 关键词：
- 脱硫石膏；风积沙；盐碱化棉田；土壤理化性质；CO2排放
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- 基金项目：
- 兵团南疆重点产业创新发展支撑计划项目“南疆生态农田水资源多维调控模式研究”（项目编号:2021DB017）课题主持人:管瑶教授（塔里木大学）