北疆干旱绿洲复播大豆高产低碳技术体系及机理研究

According to the reality of climate change in Xinjiang and the urgent needs of developing low-carbon agricultural, the technological system and mechanism of high-yield double cropping soybean that with low-carbon input will be studied, as a means to take full advantage of the energy resources that increased in Northern Xinjiang、to exploit the high-yield potentials of double cropping soybean and to achieve high-yield and low-carbon production of soybean in Northern Xinjiang. Different agriculture measures will be employed: irrigation、conservation tillage、fertilization and so on, with both field working and laboratory analysis methods..Our assumption and also hypothesis are as follows: (1) It is possibly to have a high-yield double cropping soybean under low-carbon input condition; (2)Different agriculture measures will effect on soil dynamics、soil physical property、soil chemical property、soil organic carbon、growth of soybean and the relationship among these characters are understandable; (3) Given that the mechanisms of high-yield soybean are reasonable, a new agriculture system that emphasize on nature sources and low-carbon input will take place of the old high-yield system which at the cost of far more high-carbon input, for instance fertilizer、mulch and machinery. To carry out this project can add to a better understanding of low-carbon agricultural development in Xinjiang both from theory and practice.

针对新疆气候不断变暖的现实问题以及发展低碳农业的迫切需要，为了充分利用北疆增加的热量资源，挖掘复播大豆增产潜力，实现北疆复播大豆高产低碳生产, 本课题采取田间试验和实验室分析相结合的研究方法，以北疆麦后复播大豆为主要研究对象，从灌溉方式、保护性耕作、施肥等综合农作措施入手，开展复播大豆高产低碳农业技术体系与机理研究。通过研究明确复播大豆高产与低碳结合的可能性；探明各项技术措施对土壤碳汇功能的影响；揭示各项技术措施对土壤理化性质、土壤有机碳、大豆生长发育等的影响及其与碳汇的相互关系；阐明复播大豆在低碳条件下的高产机理，同时提出北疆复播大豆高产低碳的综合农作技术体系，从而尝试转变当前以化肥、农膜、机械等“高碳”要素投入为代价获取高产的农业模式为加强自然资源投入的低碳高效绿色农业发展模式，为新疆发展复播大豆建立高产低碳农业技术体系提供一定的理论依据与实践基础。

针对新疆气候不断变暖的现实以及发展低碳农业的迫切需要，本课题采取田间试验和实验室分析相结合的研究方法，从土壤耕作措施、灌溉方式及施肥等农作措施入手，开展了北疆复播大豆高产低碳农业技术体系与机理研究，为明确提出有利于北疆复播大豆高产固碳减排的栽培技术提供理论依据和实践基础。研究结果表明，免耕与深松均有利于土壤表层0-10cm总有机碳、微生物有机碳和颗粒有机碳含量的增加，而翻耕覆膜则有利于根系层20-30cm土壤总有机碳及各组分含量的增加，且土壤有机碳各组分含量与大豆产量呈正相关，采取翻耕覆膜措施获得最高产量。不同水氮组合试验结果表明，在同一灌水量或同一施氮量水平下，土壤有机碳含量、碳库管理指数均随着施氮量或灌水量的增加均呈现先增后降的变化趋势，以W3N1处理(滴灌量为4200m3/hm2和大豆花期追施尿素150kg/hm2）达到最高，且其对应的大豆产量和净碳吸收量均最高。前茬冬小麦单施有机肥，尤其是氮肥和有机肥混施，复播大豆不追施氮肥可以增加土层20-40cm的土壤SOC含量。. 不同农作措施复播大豆农田碳平衡研究结果表明，各处理夏大豆农田生态系统净碳吸收量均为正值，表现为碳汇。在各项农业生产资料投入中，灌溉用电的碳排放量是复播大豆农田生态系统碳排放的主要来源，其占生产资料总碳排放量的58.0%-77.1%，其次为化肥投入。土壤耕作措施的碳排放量仅占总碳排放量的0.9%-17.5%，虽然占的份额很少，但不同土壤耕作措施之间的碳排放量差异明显，其中翻耕覆膜由于地膜的使用和高量的机械耗油，故其农业生产资料总排碳量最高，但该处理大豆产量最高，使其固碳量也最高。水氮组合以W3N1处理的固碳量最高，分别比低水低肥、高水高肥处理高出16.4%和6.5%，而碳排放量则比高水高肥处理减少了13.94%。因此，实现复播大豆高产低碳栽培的农作措施是翻耕覆膜滴灌栽培，滴灌量在2940m3/hm2-3360m3/hm2之间，在前茬冬小麦单施有机肥或有机肥与氮肥混施情况下，复播大豆可不追施尿素；若冬小麦仅施氮肥，则复播大豆生长期间需追施尿素150kg/hm2。