【摘要】：溫室效應(yīng)作為引起全球氣候變化的關(guān)鍵因素已經(jīng)成為世界各國(guó)以及學(xué)術(shù)界研究的熱點(diǎn)問題之一。大量研究表明,農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)是溫室氣體的重要來(lái)源。地膜覆蓋自上世紀(jì)70年代由國(guó)外引進(jìn)以來(lái),經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展已經(jīng)得到廣泛的推廣應(yīng)用。地膜覆蓋后,與土壤之間形成了一道物理阻隔,直接阻擋了水分的垂直蒸發(fā),對(duì)土壤水分、溫度、微生物和養(yǎng)分等產(chǎn)生變化。而在我國(guó)西南地區(qū)有不少農(nóng)民為了減少早春低溫和干旱的影響,也在使用地膜覆蓋技術(shù),那么在水旱輪作(水旱輪作是西南地區(qū)水稻重要的種植模式之一)方式下地膜覆蓋對(duì)農(nóng)田土壤溫室氣體的排放會(huì)產(chǎn)生怎樣的影響呢?在全球氣候日趨變暖的背景下,這些都是需要迫切解決的科學(xué)問題。本文以位于西南大學(xué)農(nóng)業(yè)部重慶紫色土生態(tài)環(huán)境重點(diǎn)野外科學(xué)觀測(cè)試驗(yàn)站內(nèi)的稻-油輪作農(nóng)田為研究對(duì)象,采用靜態(tài)暗箱/氣相色譜法,對(duì)覆膜與常規(guī)(不覆膜)兩種處理下稻-油輪作農(nóng)田CH_4和N_2O的排放特征及影響因素進(jìn)行了為期三年(2014年5月-2017年4月)的原位觀測(cè)。深入探討以期揭示地膜覆蓋下水-旱輪作農(nóng)田溫室氣體(CO_2、CH_4和N_2O)排放規(guī)律及其主要控制因子,求出農(nóng)田土壤CO_2、CH_4和N_2O的排放引起的綜合GWP。此外,通過(guò)盆栽試驗(yàn),添加不同硝化抑制劑探討地膜覆蓋對(duì)水稻季CH_4和N_2O排放的影響。主要取得了以下研究結(jié)果:(1)地膜覆蓋對(duì)CH_4排放的影響三年觀測(cè)期內(nèi),覆膜和常規(guī)處理CH_4的排放趨勢(shì)基本一致,呈現(xiàn)出較為明顯的季節(jié)排放規(guī)律。除第二年覆膜處理CH_4排放通量顯著高于常規(guī)處理外(p0.05),第一年和第三年無(wú)明顯差異。此外,三年覆膜處理下CH_4排放總量為195.08 kg·hm~(-2),較常規(guī)處理排放總量提高了3.81kg·hm~(-2)(p0.05);覆膜處理下CH_4平均排放通量為0.77mg·m-2h-1,較常規(guī)處理提高了0.01mg·m-2h-1(p0.05),表明地膜覆蓋對(duì)CH_4的排放總量和平均排放通量無(wú)顯著影響。比較三年水稻和油菜季覆膜處理和常規(guī)處理下CH_4平均排放通量(三年水稻季覆膜和常規(guī)均值為2.19和2.11mg·m-2h-1;油菜季為0.165和0.195 mg·m-2h-1)發(fā)現(xiàn)亦無(wú)顯著差異(p0.05),表明覆膜對(duì)三年輪作周期內(nèi)各生育期CH_4平均排放通量無(wú)明顯影響。(2)地膜覆蓋對(duì)N_2O排放的影響兩種處理下的N_2O的排放呈現(xiàn)出相同的排放趨勢(shì),最大排放峰都集中在油菜季,第三年覆膜處理最大排放通量為4833.27μg·m~(-2)h~(-1),高于第一年(p0.05)和第二年(p0.05),整個(gè)觀測(cè)期,覆膜處理與常規(guī)處理N_2O排放通量無(wú)顯著差異(p0.05)。三年輪作周期內(nèi)覆膜處理下的N_2O排放總量逐年遞增,第一年與第二年差異不明顯(p0.05),而第二年和第三年呈顯著差異(p0.05),常規(guī)處理與覆膜處理排放規(guī)律不同,第二年排放總量顯著高于第一年(p0.05)。此外,N_2O的最大平均排放量都主要分布在油菜季,其中第三年平均排放通量達(dá)到最大,分別為614.08和482.84μg·m~(-2)h~(-1),比第一年油菜季分別提高了166%和161%(p0.05),而覆膜處理下三年油菜季N_2O平均排放通量為412.46μg·m~(-2)h~(-1),與常規(guī)處理(388.67μg·m~(-2)h~(-1))相比無(wú)顯著差異(p0.05),表明地膜覆蓋對(duì)各輪作周期內(nèi)油菜季N_2O的平均排放量無(wú)明顯影響。(3)地膜覆蓋對(duì)CO_2凈交換量的影響CO_2凈排放高峰都出現(xiàn)在作物生長(zhǎng)旺盛的時(shí)間段,而在作物前期CO_2吸收較弱,排放峰值較小;覆膜處理下的水稻季CO_2凈固定量三年內(nèi)呈逐年遞增趨勢(shì),即第三年第二年第一年,其中第三年凈固定量為30.96 t·hm~(-2),比第一年提高了16.06 t·hm~(-2)(P0.05)。此外,兩種處理下水稻季的CO_2平均凈排放通量大多為全年最高值,覆膜對(duì)三年休閑期的CO_2平均凈排通量有顯著影響,而對(duì)三年各輪作周期內(nèi)的平均凈排放通量較常規(guī)處理相比,有高有低,無(wú)明顯差異,表明覆膜對(duì)于水稻-油菜輪作周期的CO_2的平均凈排放通量無(wú)顯著影響。(4)地膜覆蓋對(duì)農(nóng)田CO_2、CH_4和N_2O全球增溫潛勢(shì)(GWP)的影響三年觀測(cè)期內(nèi),第三年覆膜處理全年綜合GWP為-15.07 tCO_2·hm~(-2),是常規(guī)處理的1.73倍(p0.05),顯著低于第一年和第二年(p0.05),兩種處理下除第三年休閑期變化較為明顯外,其余各處理各時(shí)間段GWP都有較為均勻的分布,且覆膜處理對(duì)水稻季、休閑期和油菜季較常規(guī)處理相同時(shí)間段的綜合GWP相比無(wú)顯著差異(p0.05),表明在100a時(shí)間尺度上,覆膜對(duì)水稻-油菜輪作農(nóng)田溫室氣體綜合增溫潛勢(shì)影響不明顯。(5)地膜覆蓋對(duì)農(nóng)田土壤理化性質(zhì)的影響覆膜處理與常規(guī)處理相比在土壤脲酶、有機(jī)質(zhì)、還有土壤溫度等方面都有明顯提升,第一年至第三年平均依次分別增加了32.6%,52.1%,65.2%;3.7%,16.7%,15.4%;0.55%,1.7%,13.5%,其中,除第二年休閑期增加不明顯外,其余時(shí)間段覆膜覆蓋都能顯著增加脲酶含量(p0.05)。(6)不同硝化抑制劑對(duì)水稻季CH_4和N_2O排放的影響除CP外,其余覆膜處理與常規(guī)處理CH_4排放量差異都不明顯(p0.05)。常規(guī)處理下,添加DCD、CP以及DCD+CP等硝化抑制劑相較于對(duì)照常規(guī)處理都會(huì)降低CH_4的排放量,減排量分別為1.99kg·hm~(-2)、1.52kg·hm~(-2)和2.27kg·hm~(-2)(p0.05),而覆膜處理除DCD對(duì)CH_4排放量有明顯降低外,其余2種方式都有不同程度的升高。整個(gè)觀測(cè)期內(nèi),添加CP、DCD及DCD+CP等硝化抑制劑后N_2O的排放量明顯減少,除DCD+CP覆膜處理與常規(guī)處理排放量差異顯著(p0.05)外,其余三種添加方式下覆膜處理與常規(guī)處理有一定的排放差異,但不明顯,N_2O的平均排放通量分別表現(xiàn)為對(duì)照CPDCD+CPDCD和對(duì)照CPDCDDCD+CP。
【圖文】：

2.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)2.2.1 田間試驗(yàn)本試驗(yàn)針對(duì)水稻-油菜輪作種植方式共設(shè)置覆膜與不覆膜兩個(gè)處理，每理設(shè)置成規(guī)格為 5.2 m×2.5 m 的單個(gè)小區(qū)，各處理又分別設(shè)置兩個(gè)重復(fù)，每理設(shè)置 1 個(gè)采樣點(diǎn)，3 個(gè)重復(fù)。試驗(yàn)前將小區(qū)內(nèi)土壤深翻 3 遍，并平整地塊樣地耕層土壤盡可能均勻平整，接著在各小區(qū)內(nèi)平地起壟，壟長(zhǎng) 2.5 m、壟寬m、高 0.15 m，壟間距 0.3 m，每小區(qū)內(nèi)共有 5 條壟。其中，覆膜處理選用 1寬、0.005 mm 厚的聚乙烯透明薄膜，壟面上覆膜，兩邊用泥土壓實(shí)，作物期和休閑期均全程覆膜，選擇各小區(qū)內(nèi)中間兩壟分別按“品”字型埋入 3 個(gè)長(zhǎng)cm，寬 50 cm，高 20 cm 的不銹鋼底座（底座內(nèi)于水稻季栽 4 窩水稻，每窩 2油菜季栽 2 窩油菜，每窩 1 株），底座上端有深、寬各 3 cm 的密封水槽。見圖 2-2）。

圖 2-3 靜態(tài)-暗箱法氣體采集裝置示意圖Fig. 2-3 Schematic diagram of the static-opaque chamber gas collection device2）CO2樣品采集采用靜態(tài)透明箱法采集 CO2（詳見圖 2-4），用于采集的箱體由透明材料（酸酯）制成，長(zhǎng)、寬、高分別為 50cm、50cm、100cm。箱體一面中部開有孔，用插有三通閥的木塞采集氣體，，與暗箱一樣，箱內(nèi)頂部有兩個(gè)軸流扇，采樣時(shí)混合箱內(nèi)氣體，采樣時(shí)將明箱罩在底座上，用水密封（視作物生長(zhǎng)情加延長(zhǎng)箱）。
【學(xué)位授予單位】：西南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：X71

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2689070