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中国半干旱区农田土壤碳、氮、磷含量对玉米生产的影响

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中国干旱半干旱区占据陆地大片区域,主体位于内蒙古高原、黄土高原、新疆及青藏高原.半干旱区处于季风和非季风的边缘,降水稀少,生态环境脆弱,对气候变化敏感.探究半干旱区农田生态系统有机碳对作物生产和碳储存的影响机制及固碳潜力,对提高区域作物生产水平和生态安全具有重要意义.本研究区位于中国宁夏南部典型半干旱区,基于2017-2019年主要粮食作物玉米生产对土壤有机碳以及氮磷的响应,运用农田生态系统调查取样的方法,开展耕层土壤有机碳(SOC)、全氮(STN)、全磷(STP)及碳氮比(C/N)对玉米生产水平及有机碳储存的影响研究,分析农田SOC的合理贮存范围.结果表明:(1)SOC、STN、STP含量对玉米产量影响差异显著.一定阈值内SOC、STN、STP含量及土壤C/N对玉米产量表现出积极的正效应,而当SOC、STN、STP以及C/N分别超出10.00g·kg-1、1.00 g·kg-1、0.85 g·kg-1、8.50的阈值后,玉米产量的增长出现减缓,甚至下降趋势;(2)研究区域SOC含量从3.00 g·kg-1增加至13.00 g·kg-1的阈值,对籽粒有机碳、蛋白质、淀粉、粗脂肪、可溶性糖等含量的提升呈现积极的正效应,分别增长43.47％、77.13％、52.16％、56.92％、116.71％,均呈先快速增长,后逐渐趋于平缓趋势.而SOC对籽粒全氮和全磷呈现倒U型变化趋势.STN、STP对玉米品质的影响相对较弱;(3)研究区作物耕层SOC、STN、STP含量与生态系统固碳潜力具有较强的正相关性,而SOC、STN、STP含量过高,作物固碳潜力基本保持稳定.研究结果较好反映了研究时间段内SOC、STN、STP含量与作物生产水平及提高SOC储存的关系.本研究认为宁夏南部半干旱区,农田 SOC、STN、STP、C/N的合理阈值分别为 10.00-12.00 g·kg 1、0.80-1.10 g·kg-1、0.70-0.85 g·kg 1、8.00-9.00.
Effect of soil carbon,nitrgen and phosphate contents on maize production in semi-arid regions of China

胡延斌、张强、肖国举、仇正跻、李永平、郭占强

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兰州大学大气科学学院/半干旱气候变化教育部重点实验室,甘肃兰州730000

宁夏大学生态环境学院,宁夏银川750021

中国气象局兰州干旱气象研究所甘肃省干旱气候变化与减灾重点实验室/中国气象局干旱气候变化与减灾重点开放实验室,甘肃兰州730020

甘肃省气象局,甘肃兰州730020

隆德县农业技术推广服务中心,宁夏隆德756302

宁夏农林科学院固原分院,宁夏固原756000

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半干旱区 土壤有机碳 产量 品质 固碳潜力

国家自然科学基金国家自然科学基金国家自然科学基金甘肃省基础研究创新群项目

41630426418750204166500920JR5RA121

2022

10.7522/j.issn.1000-694X.2021.00143

中国沙漠
中国科学院寒区旱区环境与工程研究所

中国沙漠

CSTPCDCSCD北大核心
影响因子：1.504
ISSN：1000-694X
年,卷(期)：2022.42(3)
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