氮肥与秸秆还田对陕西关中灌区农田CO_2、CH_4排放的影响

【摘要】：随着大气中温室气体浓度不断升高，全球变暖引起人们越来越广泛的关注。农田生态系统作为全球主要碳库且受人类干扰最频繁的一部分，已经成为全球温室气体主要排放源之一。氮肥施用和秸秆还田在提高作物产量和培肥土壤方面均有一定作用，为探讨其环境效益，本研究以陕西关中灌区冬小麦/夏玉米轮作生态系统为对象，采用静态箱-气相色谱法对农田CO_2、CH_4排放进行了原位监测，探讨氮肥与秸秆还田以及温度、水分等因素对该系统农田CO_2、CH_4排放的影响。试验设以下处理：不施氮对照、减量施氮、优化施氮、农民习惯施氮、优化施氮+秸秆还田。主要结果如下： 1.农田CO_2排放具有较明显的季节变化规律，小麦季各处理（N75，N150，N190，N150+S）生长季内平均排放通量为：114.1，123.5，123.6，145.6mg CO_2-C·m~(-2)·h-1，玉米季高于小麦季，各处理（N0、N90、N180、N280、N180+S）平均通量分别为：138.6，145.4，167.5，163.2，210.6mg CO_2-C·m~(-2)· h-1。CO_2排放通量与大气和土壤温度正相关，其中在小麦季呈极显著正相关关系，玉米季植株折断后相关性达显著以上水平，折断前相关性不显著。土壤水分对农田CO_2排放影响较为复杂，在本试验条件下没有显著的相关性。 2.陕西关中农田为CH_4的净吸收汇，全年吸收总量在426-490mg CH_4-C·m~(-2)之间，其中小麦季大于玉米季。水分是决定CH_4排放与吸收的关键因素，且在土壤水分较为充足的情况下（玉米季），土壤含水量与CH_4排放通量极显著正相关。当土壤含水量到达某一限度时（21%左右），农田由CH_4的吸收汇转变为排放源。本试验中没有发现温度与CH_4通量之间明显的相关关系。 3.氮肥的施用增加了农田CO_2排放。小麦季各处理（N75，N150，N190，N150+S）总排放量为：563，604，608，715g CO_2-C·m~(-2)，玉米季（N0、N90、N180、N280、N180+S）分别为：379，391，445，433，557g CO_2-C·m~(-2)。一定范围内增施氮肥显著增加农田CO_2排放，到达某一限度后继续增氮，CO_2排放量不再增加，与不施氮相比，年施氮量为165kg hm~(-2)、330kg hm~(-2)、470kg hm~(-2)时土壤固碳量分别提高46%、21%、96%。不同氮素水平下农田CH_4吸收量无显著性差异。 4.秸秆还田显著增加农田CO_2排放，在小麦和玉米季增幅分别为18%、25%，全年增加21%，但同时增加土壤固碳133%。秸秆还田对农田CH_4吸收无显著性影响。 【关键词】：氮肥 秸秆还田 CO_2 CH_4 温度
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：X131
【目录】：

• 摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 文献综述11-22
• 1.1 研究背景11
• 1.2 农田 CO_2排放研究进展11-15
• 1.2.1 农田 CO_2排放机理11-12
• 1.2.2 农田 CO_2排放规律12
• 1.2.3 农田 CO_2排放的影响因素12-15
• 1.2.3.1 温度12-13
• 1.2.3.2 水分13-14
• 1.2.3.3 土壤有机碳14
• 1.2.3.4 肥料效应14-15
• 1.2.3.5 农业耕作措施15
• 1.3 农田 CH_4排放与吸收15-19
• 1.3.1 CH_4的产生与氧化15-16
• 1.3.2 农田 CH_4排放与吸收的影响因素16-19
• 1.3.2.1 温度16
• 1.3.2.2 土壤水分16-17
• 1.3.2.3 有机质17
• 1.3.2.4 土壤 pH17-18
• 1.3.2.5 土壤母质与质地18
• 1.3.2.6 施肥18-19
• 1.4 温室气体测定方法19-22
• 1.4.1 微气象学法19-20
• 1.4.2 箱法20-22
• 第二章 材料与方法22-27
• 2.1 试验区概况22
• 2.2 试验设计22-23
• 2.3 研究内容23-24
• 2.4 技术路线24
• 2.5 测定项目与方法24-26
• 2.5.1 气体监测方法24-25
• 2.5.1.1 气体采集与测定24-25
• 2.5.1.2 气体通量的计算25
• 2.5.2 土壤及植株理化性质测定25-26
• 2.6 数据处理与分析26-27
• 第三章 小麦季农田 CO_2、CH_4排放研究27-34
• 3.1 小麦季农田 CO_2排放动态27
• 3.2 小麦季农田 CH_4排放动态27-28
• 3.3 温度对 CO_2、CH_4排放的影响28-30
• 3.4 土壤水分对 CO_2、CH_4排放的影响30-31
• 3.5 氮肥与秸秆还田对 CO_2、CH_4排放的影响31-33
• 3.6 小结33-34
• 第四章 玉米季农田 CO_2、CH_4排放研究34-41
• 4.1 玉米季农田 CO_2排放动态34
• 4.2 玉米季农田 CH_4排放动态34-35
• 4.3 温度对 CO_2、CH_4排放的影响35-37
• 4.4 土壤水分对 CO_2、CH_4排放的影响37-39
• 4.5 氮肥和秸秆还田对 CO_2、CH_4排放的影响39-40
• 4.6 小结40-41
• 第五章 讨论41-45
• 5.1 氮肥和秸秆还田对农田 CO_2排放的影响41-42
• 5.2 氮肥和秸秆还田对农田 CH_4排放的影响42-43
• 5.3 温度对农田 CO_2、CH_4排放的影响43-44
• 5.4 土壤水分对农田 CO_2、CH_4排放的影响44-45
• 第六章 结论45-46
• 参考文献46-55
• 致谢55-56
• 作者简介56

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