不同生物质炭输入水平下旱作农田温室气体排放日变化研究

分类： 农、林、牧、渔 >> 农业基础学科 提交时间： 2017-11-07 合作期刊: 《中国生态农业学报》

宋 敏 蔡立群 齐 鹏 Stephen Yeboah 张仁陟 罗珠珠 潘占东 卢廷超

摘要： 在陇中黄土高原干旱半干旱区, 采用小区定位试验, 对不同生物质炭水平(0 t·hm2、10 t·hm2、20 t·hm2、30 t·hm2、40 t·hm2、50 t·hm2)下农田土壤温室气体(CO2、N2O 和CH4)的日排放通量及其影响因子进行连续观测, 并确定1 d 中不同生物质炭处理水平下的最佳观测时间。结果表明: 6 个生物质炭输入水平处理下, 春小麦地土壤CH4、N2O 和CO2 通量变化趋势与气温日变化轨迹大体一致, 均表现为白天排放量大于夜间, 并在4:00—5:00 时, 出现对CH4 通量的吸收峰, 以及N2O 与CO2 的排放低谷; 全天内各处理CH4 平均排放通量依次为: 10.14 g·m2·h1、7.82 g·m2·h1、6.57g·m2·h1、0.10 g·m2·h1、1.05 g·m2·h1 和2.89 g·m2·h1,N2O 平均排放通量依次为: 288.79 g·m2·h1、201.78 g·m2·h1、157.14 g·m2·h1、112.06 g·m2·h1、154.60 g·m2·h1 和164.02 g·m2·h1, CO2 平均排放通量依次为: 85.44 mg·m2·h1、80.91 mg·m2·h1、76.49 mg·m2·h1、65.29 mg·m2·h1、67.19 mg·m2·h1 和69.10 mg·m2·h1; 当生物质炭输入量小于30 t·hm2 时,土壤CH4、N2O、CO2 排放通量随其输入量增加而显著减小, 但当其输入量超过30 t·hm2 时, 3 种温室气体排放通量则呈显著增大趋势; 当生物质炭输入水平为30 t·hm2 时, 春小麦土壤全天表现为CH4 的吸收汇, 其余各水平处理下的土壤表现为CH4 的弱排放源; 6 种处理水平下, 全天春小麦地土壤表现为N2O、CO2 的排放源。0~5 cm 的土壤温度及水分(y)与生物质炭输入量(x)回归方程分别为y=0.017 6x+16.585 (R²=0.302 6, r=0.55,P<0.05)和y=0.056 5x+13.626 (R2=0.815 1, r=0.903, P<0.05), 生物质炭输入量与0~5 cm 的土壤水分呈显著正相关关系; 无生物质炭输入处理下3 种温室气体的吸收或排放通量与地表温度及5 cm 地温均呈显著正相关关系,其他各处理也表现出不同程度的正相关关系。因此, 当生物质炭输入水平为30 t·hm2 时, 更有利于CH4、N2O和CO2 3 种温室气体的增汇减排; 生物质炭输入水平差异引起的土壤温度及水分差异可能是不同生物质炭处理CH4、N2O 和CO2 日排放通量产生差异的主要原因; 由矫正系数及最佳时段温室气体排放量与累积排放量回归分析可得, 3 种温室气体的最佳同期观测时间为8:00—9:00。

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