论文部分内容阅读
由于煤炭、石油等化石燃料的大量使用和森林、植被的大面积破坏及土地利用方式的改变等原因，大气CO2浓度迅速增加。高浓度CO2促进植物光合作用，提高生态系统初级生产力，影响土壤养分的迁移转化。为了进一步认识稻田土壤养分的生物地球化学循环对大气CO2浓度升高的响应，本实验利用中国稻麦复种生态系统中的FACE(Free AirCarbon-dioxide Enrichment)试验平台，通过观测2011年和2012年稻季不同生育期不同深度（30、60和90 cm）土壤溶液中养分浓度，研究大气CO2浓度升高对土壤养分淋移的中长期（第八、九年）影响。主要研究结果如下: 研究结果表明，中长期大气CO2浓度升高条件下，耕层土壤Eh值和耕层以下土壤pH值有降低的趋势。各深度土壤溶液的pH变化不显著。 随着水稻生育期的推移，各观测深度土壤溶液中TN和K+的含量呈降低趋势;TP含量先降低再升高，在水稻快速生长期，P的含量最低，到了生育后期P含量较高。整个生育期间，与对照比较，FACE条件下，随着土壤深度的增加，土壤溶液中TP和K+的含量总体呈增加的趋势。溶液中TN的差异不显著。FACE处理降低了耕层土壤溶液的TN，两年的降幅分别达到29.2％和15.7％(P＜0.05，2012)，这与FACE条件下植株吸收更多的N素相对应。相对深层土壤溶液的TN有增加趋势，2012年观测到60 cm处TN含量增加了6.1％。在水稻生长前期，FACE处理降低各深度TP含量，而到后期却增加其含量，综合整个生育期平均值，FACE处理有增加30 cm(0.1％)、60 cm(6.6％)和90 cm(10.6％)处土壤溶液TP含量的趋势。FACE处理减少30、60 cm处土壤溶液中K+的含量(7.6％～32.8％)，2011年水稻生长季的抽穗期和乳熟期观测到这种差异达到显著性水平;90 cm处土壤溶液中K+含量的增加幅度更大(61.8％～93.2％)，在2012年水稻生长季的拔节和抽穗期达到显著水平。研究结果表明:大气CO2浓度升高条件下，三大养分元素随土壤溶液向下迁移有增强的趋势，P和K+向下淋溶的趋势比N更为明显。 随着生育期的推进，土壤溶液中的Ca2+、Mg2+以及Si浓度呈现先增加后减小的变化规律。与对照比较，全生育期，FACE处理降低30 cm处土壤溶液中Ca2+、Mg2+以及Si浓度，而提高60、90 cm处的浓度。分析认为耕层土壤溶液中这些元素含量较低应与植株吸收较多有关。研究表明:高浓度CO2有加剧Ca2+、Mg2+以及Si向下淋溶损失的趋势。 土壤溶液中的DOC含量，随水稻生育期的推进和土壤深度的加深，呈降低趋势。FACE处理降低了整个稻季30 cm(8.8％)、60 cm(15.3％)和90 cm(0.6％)处土壤溶液DOC含量，但未达显著水平。随着生育期推进，HCO3-含量呈缓慢的递增趋势，且随深度的增加其增幅减小。FACE处理增加HCO3-在各层中的含量，且在2011年拔节期和2012年分蘖期30 cm处达到显著性差异。土壤溶液中Cl-的含量随着生育期的推进逐步减小。2012年高浓度CO2增加了整个稻季各深度土壤溶液中Cl-的平均含量，增加幅度为7.4％～15.4％。研究表明，高浓度CO2使更多的Cl-会被淋溶到下层土壤。 随着土壤深度的增加，土壤中的碱解N、有效P、速效K、有效Si及有机C含量呈降低趋势，但是交换性Ca、Mg及Cl-呈增大的趋势。FACE处理降低了30cm(P＜0.05)土壤有效P含量，而90 cm土壤有效P含量有升高趋势。FACE处理有增加各深度碱解N、速效K、交换性Ca、Mg以及有效Si含量的趋势。