發(fā)布時間：2018-05-29 12:46

  本文選題：黃土高原 + 施氮��； 參考：《中國科學(xué)院研究生院（教育部水土保持與生態(tài)環(huán)境研究中心）》2015年博士論文

【摘要】：農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)是溫室氣體(N2O、CH4和CO2)重要的排放源,其排放量分別占全球N2O、CH4和CO2總排放的60%、50%和10%。全球干旱和半干旱地區(qū)農(nóng)田面積占全球農(nóng)田總面積的80%,貢獻(xiàn)了全球糧食總產(chǎn)量的60%。我國旱地約占國土總面積的70%,干旱半干旱耕地占總耕地面積的43%,主要分布在西北地區(qū)。我國西北黃土高原為典型的雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū),面積60萬km2,其中農(nóng)田面積14.58萬km2,70%屬于雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)。施氮和輪作是本地區(qū)重要的農(nóng)田管理措施。自20世紀(jì)80年代以來,化肥的投入成為本地區(qū)改善土壤肥力和作物產(chǎn)量的重要措施。但是施氮和輪作對土壤溫室氣體排放的影響尚不完全清楚。本研究共分為2個田間試驗(yàn):春玉米連作試驗(yàn)和禾本科-豆科輪作試驗(yàn)。在春玉米試驗(yàn)中共設(shè)置5個不同的氮肥處理:對照處理(不施用氮肥處理,N0);傳統(tǒng)施氮處理(Con);優(yōu)化施氮處理(Opt);優(yōu)化施氮添加硝化抑制劑處理(Opt+DCD);優(yōu)化施氮使用緩控肥處理(Opt+SR)。在輪作系統(tǒng)中,選取小麥-小麥-糜子-豌豆輪作系統(tǒng)作為研究對象,研究不同作物輪作次序?qū)ν寥篮粑�和溫度敏感性的影響。主要獲得以下結(jié)論:(1)施氮顯著提高了春玉米生長季土壤的累積呼吸量(P0.05),但是四個施氮處理之間土壤呼吸無顯著差異。與對照相比,施氮處理累積呼吸量2013年提高了35%,2014年提高了54%,但施氮顯著降低了土壤呼吸溫度敏感性(Q10)(P0.05),施氮處理的Q10較對照2013年降低了27%,2014年降低了17%。施氮顯著提高了春玉米地上部生物量和根系生物量(P0.05)。施氮處理根系生物量較對照處理2013年提高了0.32倍,2014年提高了1.23倍。施氮對土壤溫度和水分無顯著影響,根系生物量是施氮條件下導(dǎo)致土壤呼吸差異的重要生物因素。(2)三個優(yōu)化施氮處理顯著減少了N2O的年累積排放量,農(nóng)田溫室效應(yīng)(Global warming potential,GWP),以及總溫室氣體排放強(qiáng)度(Greenhouse gas intensity,GHGI)。與傳統(tǒng)的N2O年累積排放量(1.9 kg N2O-N ha 1)相比,Opt+DCD處理N2O累積排放量下降的最多(48%),其次為Opt+SR處理(38%),下降最少的為Opt處理(28%)。施氮和大于40 mm降雨事件是N2O排放的主要控制因素。其中施氮后10天內(nèi)的排放量占全年排放量的26%,并與施氮后10天內(nèi)的硝態(tài)氮平均含量呈顯著的線性正相關(guān)關(guān)系。2013年,由降雨誘導(dǎo)的N2O排放量占全年的6.4%,2014年為12.5%。N2O排放因子變化范圍為0.12%?0.55%。黃土高原雨養(yǎng)區(qū)農(nóng)田土壤是大氣CH4的弱吸收匯,不同施氮模式對大氣CH4的吸收沒有顯著的影響。Con,Opt,Opt+DCD和Opt+SR四個處理的GWP分別為788,536,344,441 kg CO2-eq ha-1。與傳統(tǒng)施氮相比,Opt,Opt+DCD和Opt+SR處理的GHGI分別降低了29%,54%和42%。(3)三種優(yōu)化施氮模式雖然減少了20%的施氮量,但并沒有減少春玉米的產(chǎn)量,各施氮處理的產(chǎn)量在2013年為9.61-10.46 Mg ha-1,2014年為11.41-12.23Mg ha-1。5種施氮模式土壤剖面0-100 cm和100-200 cm的硝態(tài)氮?dú)埩袅糠謩e介于:33.5-148.9、24.8-92.8 N kg ha-1之間。與Con(225.9 N kg ha-1)相比,Opt、Opt+DCD和Opt+SR土壤剖面0-200 cm的硝態(tài)氮?dú)埩袅拷捣�分別為47.2%、48.5%和45.5%。三種優(yōu)化施氮處理之間硝態(tài)氮?dú)埩舨町惒伙@著(P0.05)。優(yōu)化施氮處理氮肥農(nóng)學(xué)效率和氮肥偏生產(chǎn)力顯著大于傳統(tǒng)施氮處理。(4)在小麥-小麥-糜子-豌豆輪作系統(tǒng)中,雖然冬小麥生長階段土壤呼吸(1.63μmol m-2s-1)顯著小于糜子(2.40μmol m-2s-1)和豌豆階段(2.21μmol m-2s-1),但是冬小麥生長階段的土壤呼吸溫度敏感性(2.76)卻顯著高于糜子(1.85)和豌豆階段(1.47)。輪作系統(tǒng)中Q10隨著作物生長季的平均溫度的升高呈現(xiàn)指數(shù)下降的趨勢,當(dāng)溫度超過15°C時,Q10趨于穩(wěn)定(1.8)。此外Q10隨著作物生長季的平均水分的增加而增加,但當(dāng)土壤水分大于14.7%時,Q10卻出現(xiàn)下降的趨勢。在全球變暖的情況下,模擬農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)土壤呼吸時(特別是耐寒作物)必須考慮作物生長階段的土壤溫度和水分。
[Abstract]:This study was divided into two field trials : ( 1 ) nitrogen application significantly increased the soil respiration and root biomass ( P 0.05 ) . 涓庝紶緇熺殑N2O騫寸瘡縐�鎺掓旟N噺(1.9 kg N2O-N ha 1)鐩告瘮,Opt+DCD澶勭悊N2O绱�绉�鎺掓斁閲忎笅闄嶇殑鏈，

本文編號：1950925