沼液灌溉条件下农田土壤CO_2和N_2O排放特征及影响因素

发布时间：2018-11-11 16:15

【摘要】：当前我国利用养殖粪污厌氧发酵后产生的沼液进行灌溉的农田面积越来越大,虽然实现了养殖粪污的循环利用,但是不合理的沼液灌溉也带来了诸多环境问题。前人已研究了沼液灌溉对土壤、地下水和作物的影响,但沼液灌溉对农田土壤温室气体排放的影响研究很少。因此,本文通过大田试验,运用静态箱-气相色谱法,研究牛场沼液灌溉条件下冬小麦-夏玉米轮作农田土壤CO2和N2O排放特征,同时监测了空气和土壤温度、土壤含水量、土壤硝态氮和铵态氮、土壤可溶性有机碳(DOC)等影响温室气体排放的环境因子以及作物产量。分析了牛场沼液灌溉条件下土壤CO2和N2O的短期排放特征及影响因子,探讨了冬小麦-夏玉米轮作系统农田土壤CO2和N2O排放特征及影响因素,提出合理的沼液灌溉模式。主要试验结果如下:1)通过监测沼液灌溉后农田土壤CO2和N2O的短期排放通量(日变化和周变化),发现沼液灌溉后土壤CO2和N2O排放通量日变化特征具有明显的规律性——昼高夜低的单峰曲线,与日气温变化趋势一致,并且与土壤表面和5 cm地温显著正相关;08:00-11:00采集的气体能代表一天中土壤CO2和N2O的平均排放通量。沼液灌溉后农田土壤CO2和N2O的周变化特征为沼液灌溉后土壤CO2和N2O排放通量显著增加,并且随着时间的延长逐渐下降,到灌溉后第7天土壤CO2和N2O排放通量与CK(不施肥)和CF(常规施肥)处理相比无显著差异。2)通过对沼液灌溉条件下冬小麦-夏玉米轮作农田土壤CO2和N2O排放及土壤理化性质的影响分析,表明沼液灌溉并未改变冬小麦-夏玉米轮作农田土壤CO2和N2O排放变化趋势:小麦季CO2出现了4个排放峰值,分别为越冬期、返青期、拔节期和灌浆期灌后,玉米季CO2排放通量在灌溉、降水后出现3次峰值。N2O排放通量峰值出现在沼液灌溉后,但在短时间内降到较低水平。在整个轮作期内,与常规施肥相比,1:1稀释沼液灌溉3次会引起CO2累积排放量显著增加,2:1稀释沼液灌溉(3次或2次)均不会导致CO2和N2O累积排放量显著增加。在作物产量方面1:1和2:1沼液稀释灌溉3次处理与常规施肥处理无显著差异。沼液灌溉处理生产单位作物籽粒所产生的N2O-N量与常规施肥相比无显著增加。在土壤理化性质方面,沼液灌溉会显著提高土壤DOC含量,并且土壤NO3--N 和 NH4+-N含量在灌溉后短期内增加。通过相关分析得出N2O排放通量主要受土壤DOC、NO3--N和WFPS的影响,CO2排放通量主要受土壤DOC的影响。综上所述,试验条件下,2:1稀释灌溉3次(小麦越冬期、返青期和玉米种植后灌溉),能保证作物较高的产量,也不会导致土壤CO2和N2O累积排放量的增加,是较为合理的灌溉模式。土壤CO2和N2O排放峰值主要在施肥、灌溉、降水后1周内,建议沼液灌溉后土壤温室气体采集应集中在这个时间段内,且需增加采样频率,其他时间段可适当降低采样频率。本试验结果可补充完善养殖/种植业耦合过程对土壤温室气体的贡献份额,对于我国制定土壤温室气体减排、农田碳氮管理提供科学依据,为制定合理的沼液农田灌溉制度提供理论依据。
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【学位授予单位】：中国农业科学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S141;S154.1

【参考文献】

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本文编号：2325410