论文部分内容阅读
地膜覆盖栽培是一项被广泛应用于改善土壤条件、提高作物产量的革命性农耕技术。N2O是一种重要的温室气体,主要来自于农业源的排放。地膜覆盖改变了农田土壤的基本性质,引起土壤水分、温度、微生物和养分等的变化,而这些变化势必又会影响到土壤N2O的产生、传输和排放过程。本研究以西南地区常见菜地（辣椒-萝卜轮作）为研究对象,采用静态暗箱/气相色谱法,原位进行了一年的野外试验,研究地膜覆盖和不同氮肥施用量（高氮、中氮、低氮、无氮）条件对菜地生态系统N2O排放通量的影响,对菜地耕层不同深度土壤N2O浓度的影响,以及对土壤温度、湿度和土壤碳氮组分的影响,探讨覆膜和氮肥施用对菜地生态系统N2O排放的影响机制,为我国农田温室气体减排提供理论依据,也为我国的环境外交谈判起到积极的科学支持作用。研究结果如下:1、地膜覆盖和氮肥施用对菜地生态系统N2O排放的影响（1）不同氮肥施用量处理全季的平均N2O排放通量分别为:高氮,覆膜（820.84μg·m-2h-1）<常规（891.09μg·m-2h-1）,中氮和低氮,覆膜（219.95、234.78μg·m-2h-1）<常规（468.74、188.17μg·m-2h-1）,均显著高于无氮覆膜和常规（56.78、44.67μg·m-2h-1）（P>0.05）。整个种植期内,各次施肥或连续降水后,覆膜和常规农田均会出现N2O的排放高峰。两种处理下农田的N2O排放均呈现出辣椒季高于萝卜季的趋势。（2）辣椒季时,高氮条件下覆膜和常规菜地的N2O排放系数及常规农田的氮肥贡献率均达到最大,分别为0.11%、0.12%和52.19%,中氮条件时覆膜处理的氮肥贡献率最大（57.14%）;萝卜季时,覆膜和常规农田的N2O排放系数与氮肥贡献率均在高氮条件下达到最大,分别为0.04%与0.01%,77.28%与68.51%。（3）辣椒季时,低氮（覆膜:1.69kg·hm-2,常规:2.09kg·hm-2）和中氮（覆膜:1.32kg·hm-2,常规:3.11kg·hm-2）条件下菜地的N2O累积排放量在幼苗期最高,高氮和无氮在开花坐果期（高氮覆膜:9.85kg·hm-2,常规:6.07kg·hm-2;无氮常规:0.37kg·hm-2）最高（P<0.05）;萝卜季时菜地的累积排放量在肉质根生长盛期最多（高氮覆膜:4.87 kg·hm-2,常规:1.47 kg·hm-2;中氮覆膜1.75 kg·hm-2,常规:1.16kg·hm-2;低氮覆膜:0.88kg·hm-2,常规:0.94kg·hm-2;无氮覆膜:0.61kg·hm-2,常规:0.34kg·hm-2）。（4）覆膜菜地的N2O日排放高过常规处理（p<0.05）;覆膜菜地于14:00达到N2O排放的一个峰值（210.53μg·m-2h-1）,夜间22:00达到一个排放低谷（99.44μg·m-2h-1）;常规菜地于8:00达到极大值137.43μg·m-2h-1,16:00出现一个极小值42.69μg·m-2h-1。（5）农田有大量N2O产生时,覆膜垄上（326.93μg·m-2h-1）和覆膜垄间（733.95μg·m-2h-1）都会出现N2O的排放高峰,高峰消退之后,沟内的N2O排放大大降低,与常规垄沟排放差异不大,略低于覆膜垄上排放（p>0.05）;说明在没有N2O的大量排放时,地膜覆盖对菜地土气间N2O的主要传输方式并无明显的影响。（6）覆膜和常规菜地土壤的N2O浓度基本随土层深度的增加而增加;常规菜地的N2O排放通量分别与10cm、20cm和30cm土层处的N2O浓度间显著相关,覆膜菜地与30cm处的N2O浓度显著相关;常规或覆膜菜地不同土层深度处的土壤N2O浓度间显著相关,不同处理同一深度处的土壤N2O浓度间也存在显著的相关关系。2、地膜覆盖对农田土壤环境的影响覆膜和常规菜地的最高温度和含水率分别可达33.50℃、26.95℃和24.84%、22.81%;土壤氨氮、硝氮、碱解氮、dtn、tn含量基本符合覆膜处理高于常规处理的规律,don则刚好相反（p>0.05）;常规菜地的最高smbn、smbc含量均出现在辣椒季,分别为29.32、304.60mg·kg-1,覆膜菜地的最高含量出现在萝卜季,可达30.98、356.57mg·kg-1;覆膜菜地的脲酶活性最高可达269.02mgnh4+-n·kg-1,最低为101.89mgnh4+-n·kg-1;常规处理土壤的脲酶活性最高为121.87mgnh4+-n·kg-1,最低73.96mgnh4+-n·kg-1。3、地膜覆盖对农田作物的影响高氮条件时覆膜菜地（20.02kg·m-2）的萝卜地下生物量（产量）明显高于常规处理（14.06kg·m-2）（p<0.05）,其余情况下地膜覆盖对辣椒和萝卜的地上生物量、地下生物量和产量的影响都不大（p>0.05）;覆膜处理辣椒的根、茎和叶的tn含量高于常规处理（p<0.05）,覆膜农田的萝卜中茎和叶的tn基本都要低于常规处理（p>0.05）。4、影响常规和覆膜处理菜地生态系统N2O排放的环境因素覆膜农田的N2O排放与土壤tn、dtn和氨氮含量呈极显著正相关关系,常规农田的N2O排放则与tn、dtn、硝氮和地下温度显著正相关;影响常规菜地N2O排放的主因子有三个,分别是代表土壤氮素分布、碳素分布和土壤微生物活性的指标,累积贡献比达到79.46%;影响覆膜菜地N2O排放的主因子有四个,依次体现了土壤氮素分布与营养状况、土壤有机碳源与微生物状况、土壤微生物活性和土壤有机碳氮情况,累积贡献比达到83.42%;TN（0.58）对常规菜地的N2O排放具有最大贡献值,对覆膜菜地N2O排放贡献最多的是DTN（1.60）和氨氮（1.35）,说明土壤氮素是对常规和覆膜农田N2O排放影响最大的环境要素。