渭北苹果园施肥制度对氨挥发和温室气体排放的影响

发布时间：2020-07-12 02:39

【摘要】：本研究旨在明确渭北旱塬苹果园肥料氮通过氨挥发与N_2O排放途径的氮素损失量,并且为准确估算渭北旱塬农田土壤温室气体排放源的区域排放量提供基础数据。通过设置不同施肥制度,对渭北旱塬苹果园N_2O和CO_2排放进行了监测,比较了2种不同的NH_3挥发研究方法在果园上的应用差异。主要结果为:(1)在苹果园集中条状施肥的方式下,深施的氮素几乎不通过NH_3挥发途径损失。在推荐施氮量(纯N 400 kg·hm~(-2))5 cm施肥深度下NH_3挥发量达到115.9 kg N·hm~(-2),氮肥损失率为29.0%。当氮肥施入土壤的深度超过10 cm时,氨挥发占比不足1%。采用密闭室间歇式抽气法和海绵吸收法测定的施肥深度为5 cm氨挥发累积总量分别为62.0 kg NH_3·hm~(-2)和37.7 kg NH_3·hm~(-2),与密闭室间歇式抽气法相比,海绵吸收法氨挥发损失量要低39.2%。抽气法和通气法测定的氮素损失率分别为21.3%和12.9%。(2)苹果膨大期是渭北旱塬苹果园N_2O排放的主要时期。苹果成熟期和膨大期土壤N_2O排放由温度决定。不同处理N_2O年(2017年10月~2018年10月)总排放量在1.14 kg·hm~(-2)~4.46 kg·hm~(-2)之间,与常规施肥处理相比,优化减氮和有机无机配施处理N_2O排放总量分别降低了43.3%,42.6%。(3)通过NH_3和N_2O损失的氮素以N_2O为主,肥料氮NH_3挥发损失为0。常规高氮、优化减氮与有机无机配施处理N_2O损失量分别为4.46 kg·hm~(-2)、2.53 kg·hm~(-2)和2.56 kg·hm~(-2)。常规高氮、优化减氮与有机无机配施处理通过N_2O损失的氮素分别占0.27%、0.22%、0.22%。(4)渭北旱塬苹果园CO_2排放量呈明显的季节动态变化。对CO_2排放量与土壤温度、含水量进行Spearman秩相关分析的结果为R~2分别介于0.75~0.84和0.54~0.56之间。在苹果生育期内膨大期土壤CO_2平均排放通量在328 mg CO_2·hm~(-2)·d~(-1)~352 mg CO_2·hm~(-2)·d~(-1),排放量最高并且与其他生育期差异极显著。CO_2年(2017年10月~2018年10月)排放介于3813.2 kg C·hm~(-2)~4121.6 kg C·hm~(-2)之间,与常规高氮处理相比,减少氮肥量可降低3.6%~4.7%的土壤碳排放。(5)根据Arrhenius方程计算的Q_(10)值随着温度的升高而降低,随土壤水分增加而升高。施用氮肥会降低土壤呼吸Q_(10)值,各施肥处理中施用有机肥Q_(10)最低。建立的Arrhenius-Hyperbolic方程模型能够较好的模拟渭北旱塬苹果园土壤CO_2年排放量,方程解释程度R~2在0.71左右。配对T检验表明,Arrhenius-Hyperbolic方程模型模拟结果与实测值之间差异不显著,模型模拟结果较好。根据温、湿度模拟的土壤CO_2年排放量在3943.16 kg C·hm~(-2)~4272.1 kg C·hm~(-2)之间,比实测换算累积值高3.4%~4.2%。
【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】：2019
【分类号】：S661.1;S154.1
【图文】：

图 3-1 不同处理施肥后 NH3挥发速率（a：追肥；b：基肥）Fig. 3-1 NH3volatilization rate after different treatments(a: top dressing; B: base fertilizer)3.2 不同施肥深度 NH3挥发损失条状集中施肥条件下，不同施肥深度氨挥发损失不一样。在农户实际施肥情况下，采用的机械旋耕可能并没有 20 cm。以优化减氮处理施氮量设置 5 cm、10 cm 和 20 cm三个不同施肥深度，采用密闭室间歇式抽气分光光度法探究渭北旱塬生态生态条件下不同施肥深度 NH3挥发规律。分别在 2018 年 7 月膨大期和 2018 年 10 月成熟期施肥后采集氨挥发样品。3.2.1 不同施肥深度 NH3挥发速率结果表明，施肥深度为 5 cm 时，NH3挥发损失量较高。2018 年膨大期追肥后第 3天达到排放峰值 26.8 kg·hm-2·d-1；2018 年基肥后第 7 天达到排放峰值 11.9kg·hm-2·d-1。当施肥深度为 10 cm 时，NH3挥发量很低，基肥后第 15～26 天存在较低的排放，排放峰值�d0.5 kg·hm-2·d-1，追肥后 NH3日挥发速率�d0.05 kg·hm-2·d-1。当施肥深度为 20 cm

16图 3-2 减氮处理不同深度下氨挥发（a：追肥；b：基肥）Figure 3-2 Ammonia volatilization at different depth of nitrogen reduction treatment(a: top dressing; B: base fertilizer)3.2.2 不同施肥深度 NH3挥发损失量氮肥表施或浅施是造成 NH3挥发的重要原因。施肥深度为 5 cm 时，在膨大期追肥和成熟期基肥氨挥发损失累积总量分别为 78.7 kg NH3·hm-2和 62.0 kg NH3·hm-2。2018年累积通过氨挥发损失的氮肥量为 115.9 kg N·hm-2，氮肥损失率为 29.0%。尿素施入土壤的深度为 10 cm 和 20 cm 时，NH3挥发总量分别为 3.5 kg N·hm-2和 0.9 kg N·hm-2，氮肥损失率不足 1%。

图 3-3 不同施肥深度下 NH3挥发损失量Fig. 3-3 NH3volatilization loss under different fertilization depths3.3 两种不同 NH3挥发研究方法在果园上的应用在 2018 年 10 月苹果成熟期施肥时，设置优化减氮处理的施氮量，在施肥深度为 5cm 的基础上，比较密闭室间歇式抽气法和海绵吸收法氨挥发损失，分析在研究果园氨挥发损失上这 2 种方法的适用性和差异性。3.3.1 不同研究方法氨挥发速率抽气法的换气频率影响测定结果，研究表明，根据气室内空气体积置换次数达 15～20 次/min 时，NH3挥发达到最高值(朱兆良等 1985)。如图 3-4 可知，不同的研究方法也会产生不同的测定结果，使用抽气法在施肥后第 5 天开始能采集到氨挥发，在第 7天达到挥发峰值 11.9 kg·hm-2·d-1。通气法则在第 8 天开始能采集到氨挥发，并且达到峰值 3.7 kg·hm-2·d-1。抽气法挥发速率存在明显峰型，氨挥发时间持续至施肥后第 25 天；通气法相对比较平缓，挥发比较缓慢，持续至施肥后第 41 天左右。抽气法因有动力源换气，高换气频率可能将土壤孔隙中的氨气强制置换，所以抽气法比通气法能够提前

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本文编号：2751301