黃土旱塬區(qū)減氮條件下氮素利用及溫室氣體排放特征
本文關(guān)鍵詞:黃土旱塬區(qū)減氮條件下氮素利用及溫室氣體排放特征,,由筆耕文化傳播整理發(fā)布。
【摘要】:大氣中溫室氣體(N_2O、CH_4)濃度呈現(xiàn)逐年增加的趨勢(shì),由此帶來(lái)的全球氣候變化,已引起各個(gè)國(guó)家政府的高度重視。農(nóng)田土壤是主要溫室氣體(N_2O、CH_4)的排放源,其排放總量分別占到全球排放總量的60%、50%。我國(guó)旱地面積約占國(guó)土總面積的70%,其中,干旱半干旱地區(qū)耕地約占總耕地面積的43%。西北地區(qū)黃土旱塬區(qū)屬于典型的雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū),面積達(dá)60萬(wàn)km~2,其中農(nóng)田面積14.58萬(wàn)km~2,70%屬于雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)。施用化肥是本地區(qū)改善土壤肥力、保證作物產(chǎn)量的主要措施。但是,施氮對(duì)該地區(qū)農(nóng)業(yè)源溫室氣體排放的影響尚不清楚。因此,探討不同施氮模式對(duì)作物產(chǎn)量、溫室氣體排放機(jī)理及其影響因素對(duì)該地區(qū)制定科學(xué)合理的農(nóng)田施肥措施提供理論依據(jù)。本試驗(yàn)依托中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)武黃土高原農(nóng)業(yè)生態(tài)試驗(yàn)站(陜西省長(zhǎng)武縣),以春玉米(品種為先玉335)為研究對(duì)象,共設(shè)置5個(gè)不同施氮模式:傳統(tǒng)施氮(Con,施氮量200kg·N ha~(-1))、減量施氮(Opt,150 kg·N ha~(-1))、減量施氮+硝化抑制劑(Opt+DCD,150 kg·N ha~(-1)+DCD)、減量施氮+緩控肥(Opt+SR)、對(duì)照(N0),為期3年(2013.1~2015.9),利用靜態(tài)箱采氣法采氣,氣象色譜儀測(cè)定溫室氣體含量,流動(dòng)分析儀測(cè)定土壤礦質(zhì)氮含量,共測(cè)定氣體樣品9000個(gè),表層土壤樣品2700個(gè),土壤剖面樣品2700個(gè),采集植物樣品15次,通過(guò)實(shí)驗(yàn)室樣品分析,運(yùn)用方差分析、相關(guān)性分析等經(jīng)典分析方法,研究不同施氮模式對(duì)溫室氣體排放、春玉米產(chǎn)量、土壤礦質(zhì)氮含量等的影響。(1)與Con相比,Opt、Opt+DCD和Opt+SR處理在保持春玉米產(chǎn)量不降低的前提下,顯著增加了氮肥農(nóng)學(xué)效率(增幅依次為11%、23%、19.4%)、氮肥偏生產(chǎn)力(增幅依次為30%、27.8%、25.1%)和氮肥生理利用率(增幅依次為30.6%、28.9%、27.8%)(P0.05)。各施氮處理的產(chǎn)量介于10.1~10.46 t·ha~(-1)(2013年)、11.41~12.23 t·ha~(-1)(2014年)、17.59~17.72 t·ha~(-1)(2015年)。施氮顯著增加了春玉米的耗水量,增幅為19.0%,但是不同施氮處理間春玉米耗水量差異不顯著。(2)施氮顯著增加了春玉米N_2O的排放速率(P0.05)。不同施氮模式的溫室氣體排放速率均在施肥后快速增加,2~3天內(nèi)達(dá)到最大值,并且保持較高排放速率長(zhǎng)達(dá)10天左右,10天以后排放速率迅速下降,在整個(gè)生育周期內(nèi)維持較低排放水平。其中施氮后10天內(nèi)的N_2O排放量占全年排放量的20%。此外,較大降雨(40 mm)是N_2O排放的主要影響因素。降雨引起的N_2O排放累積量,2013年為6.4%,2014年為12.5%,2015年為9.6%。施氮后10天內(nèi)硝態(tài)氮含量與N_2O排放量呈正相關(guān)關(guān)系,(復(fù)合線性方程Y=a X+b,R2=0.80~0.84,P0.05)。該區(qū)農(nóng)田土壤為CH_4的吸收匯,不同施氮處理對(duì)CH_4吸收沒(méi)顯著影響。(3)減量施氮顯著降低了農(nóng)業(yè)源溫室氣體年累積排放量(P0.05)。與Con(1.87 kg N_2O-N?ha 1)相比,Opt+DCD的降幅最大(46.0%),其次為Opt+SR(34.7%),Opt處理的降幅最小(24.6%)。Con、Opt、Opt+DCD和Opt+SR處理的GWP分別為:838、619.7、358、457 kg CO2-eq?Mg-1。與Con相比,Opt、Opt+DCD和Opt+SR顯著降低了總溫室氣體排放強(qiáng)度(P0.05),降幅分別為24.3%、55.0%、43.4%。(4)施氮顯著增加了土壤剖面硝態(tài)氮的累積量(P0.05)。但減量施氮顯著降低土壤硝態(tài)氮累積量。不同施氮模式0~100 cm和100~200 cm土壤剖面硝態(tài)氮的含量分別介于33.5~148.9 kg·ha~(-1)和8.9~92.8 kg·ha~(-1)。平均值分別為72.7、49.7 kg·ha~(-1)。與Con相比,Opt、Opt+DCD和Opt+SR處理顯著降低了土壤剖面硝態(tài)氮的累積量,降幅依次為45%、48%和47%。
【關(guān)鍵詞】:黃土旱塬區(qū) 減量施氮 硝化抑制劑 氧化亞氮 硝態(tài)氮累積
【學(xué)位授予單位】:西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【學(xué)位授予年份】:2016
【分類號(hào)】:S143.1
【目錄】:
- 摘要6-8
- Abstract8-12
- 第一章 文獻(xiàn)綜述12-24
- 1.1 農(nóng)田土壤N_2O排放及其影響因素13-20
- 1.1.1 N_2O生成機(jī)理13-14
- 1.1.2 旱地農(nóng)田N_2O排放的影響因素14-19
- 1.1.3 農(nóng)田N_2O減排措施19-20
- 1.2 農(nóng)田土壤CH_4吸收研究進(jìn)展20-22
- 1.2.1 CH_4的產(chǎn)生機(jī)理20
- 1.2.2 旱地農(nóng)田CH_4吸收影響因素20-22
- 1.3 黃土區(qū)研究現(xiàn)狀及問(wèn)題22-24
- 第二章 材料與方法24-30
- 2.1 材料與方法24-26
- 2.1.1 試驗(yàn)地概況24
- 2.1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與管理24-26
- 2.2 主要內(nèi)容26
- 2.2.1 減量施氮對(duì)春玉米產(chǎn)量及氮肥利用率的影響26
- 2.2.2 減量施氮對(duì)春玉米N_2O、CH_4排放的影響26
- 2.2.3 減量施氮對(duì)土壤表層礦質(zhì)氮?jiǎng)討B(tài)變化及深層硝態(tài)氮累積的影響26
- 2.3 技術(shù)路線26-27
- 2.4 測(cè)定項(xiàng)目與方法27-28
- 2.5 計(jì)算方法與數(shù)據(jù)分析28-30
- 第三章 減量施氮對(duì)春玉米產(chǎn)量及氮肥利用率的影響30-36
- 3.1 引言30-31
- 3.2 材料與方法31
- 3.3 結(jié)果與分析31-34
- 3.3.1 減量施氮對(duì)作物產(chǎn)量及氮肥利用效率的影響31
- 3.3.2 減量施氮對(duì)地上部生物量、吸氮量的影響31-32
- 3.3.3 減量施氮對(duì)春玉米氮肥利用效率的影響32-33
- 3.3.4 減量施氮對(duì)春玉米水分含量及耗水量的影響33-34
- 3.3.5 減量施氮對(duì)作物耗水量的影響34
- 3.4 小結(jié)34-36
- 第四章 減量施氮對(duì)春玉米N_2O、CH_4排放的影響36-49
- 4.1 引言36
- 4.2 材料與方法36
- 4.3 結(jié)果與分析36-46
- 4.3.1 減量施氮對(duì)土壤N_2O氣體排放的影響36-43
- 4.3.2 土壤CH_4氣體排放43-46
- 4.3.3 農(nóng)田溫室效應(yīng)與排放強(qiáng)度46
- 4.4 討論46-47
- 4.5 黃土旱塬區(qū)溫室氣體減排與糧食生產(chǎn)的意義47-48
- 4.6 小結(jié)48-49
- 第五章 減量施氮對(duì)土壤表層礦質(zhì)氮?jiǎng)討B(tài)變化及深層硝態(tài)氮累積的影響49-55
- 5.1 引言49
- 5.2 材料與方法49
- 5.3 結(jié)果與分析49-52
- 5.3.1 減量施氮對(duì)土壤表層硝態(tài)氮?jiǎng)討B(tài)變化的影響49-50
- 5.3.2 減量施氮對(duì)土壤表層銨態(tài)氮?jiǎng)討B(tài)變化的影響50-51
- 5.3.3 減量施氮對(duì)土壤剖面硝態(tài)氮的影響51-52
- 5.4 小結(jié)52-55
- 第六章 結(jié)論與展望55-56
- 6.1 主要結(jié)論55
- 6.2 展望55-56
- 參考文獻(xiàn)56-64
- 致謝64-65
- 作者簡(jiǎn)介65
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