地膜覆蓋對(duì)菜地生態(tài)系統(tǒng)N2O排放的影響.pdf

1、地膜覆蓋栽培是一項(xiàng)被廣泛應(yīng)用于改善土壤條件、提高作物產(chǎn)量的革命性農(nóng)耕技術(shù)。N2O是一種重要的溫室氣體，主要來自于農(nóng)業(yè)源的排放。地膜覆蓋改變了農(nóng)田土壤的基本性質(zhì)，引起土壤水分、溫度、微生物和養(yǎng)分等的變化，而這些變化勢(shì)必又會(huì)影響到土壤N2O的產(chǎn)生、傳輸和排放過程。本研究以西南地區(qū)常見菜地（辣椒-蘿卜輪作）為研究對(duì)象，采用靜態(tài)暗箱/氣相色譜法，原位進(jìn)行了一年的野外試驗(yàn)，研究地膜覆蓋和不同氮肥施用量（高氮、中氮、低氮、無氮）條件對(duì)菜地生態(tài)系統(tǒng)N

2、2O排放通量的影響，對(duì)菜地耕層不同深度土壤N2O濃度的影響，以及對(duì)土壤溫度、濕度和土壤碳氮組分的影響，探討覆膜和氮肥施用對(duì)菜地生態(tài)系統(tǒng)N2O排放的影響機(jī)制，為我國(guó)農(nóng)田溫室氣體減排提供理論依據(jù)，也為我國(guó)的環(huán)境外交談判起到積極的科學(xué)支持作用。研究結(jié)果如下：
　　1、地膜覆蓋和氮肥施用對(duì)菜地生態(tài)系統(tǒng)N2O排放的影響
　?。?）不同氮肥施用量處理全季的平均N2O排放通量分別為：高氮，覆膜（820.84μg·m-2h-1）<常規(guī)（89

3、1.09μg·m-2h-1），中氮和低氮，覆膜（219.95、234.78μg·m-2h-1）<常規(guī)（468.74、188.17μg·m-2h-1），均顯著高于無氮覆膜和常規(guī)（56.78、44.67μg·m-2h-1）（P>0.05）。整個(gè)種植期內(nèi)，各次施肥或連續(xù)降水后，覆膜和常規(guī)農(nóng)田均會(huì)出現(xiàn)N2O的排放高峰。兩種處理下農(nóng)田的N2O排放均呈現(xiàn)出辣椒季高于蘿卜季的趨勢(shì)。
　　（2）辣椒季時(shí)，高氮條件下覆膜和常規(guī)菜地的N2O排放系數(shù)及

4、常規(guī)農(nóng)田的氮肥貢獻(xiàn)率均達(dá)到最大，分別為0.11％、0.12%和52.19%，中氮條件時(shí)覆膜處理的氮肥貢獻(xiàn)率最大（57.14%）；蘿卜季時(shí)，覆膜和常規(guī)農(nóng)田的N2O排放系數(shù)與氮肥貢獻(xiàn)率均在高氮條件下達(dá)到最大，分別為0.04%與0.01%，77.28%與68.51%。
　?。?）辣椒季時(shí)，低氮（覆膜：1.69kg·hm-2，常規(guī)：2.09kg·hm-2）和中氮（覆膜：1.32kg·hm-2，常規(guī)：3.11kg·hm-2）條件下菜地的N2

5、O累積排放量在幼苗期最高，高氮和無氮在開花坐果期（高氮覆膜：9.85kg·hm-2，常規(guī)：6.07kg·hm-2；無氮常規(guī)：0.37kg·hm-2）最高（P<0.05）；蘿卜季時(shí)菜地的累積排放量在肉質(zhì)根生長(zhǎng)盛期最多（高氮覆膜：4.87 kg·hm-2，常規(guī)：1.47 kg·hm-2；中氮覆膜1.75 kg·hm-2，常規(guī)：1.16 kg·hm-2；低氮覆膜：0.88 kg·hm-2，常規(guī)：0.94 kg·hm-2；無氮覆膜：0.61 k

6、g·hm-2，常規(guī)：0.34 kg·hm-2）。
　?。?）覆膜菜地的N2O日排放高過常規(guī)處理（P<0.05）；覆膜菜地于14:00達(dá)到N2O排放的一個(gè)峰值（210.53μg·m-2h-1），夜間22:00達(dá)到一個(gè)排放低谷（99.44μg·m-2h-1）；常規(guī)菜地于8:00達(dá)到極大值137.43μg·m-2h-1，16:00出現(xiàn)一個(gè)極小值42.69μg·m-2h-1。
　　（5）農(nóng)田有大量N2O產(chǎn)生時(shí)，覆膜壟上（326.93

7、μg·m-2h-1）和覆膜壟間（733.95μg·m-2h-1）都會(huì)出現(xiàn)N2O的排放高峰，高峰消退之后，溝內(nèi)的N2O排放大大降低，與常規(guī)壟溝排放差異不大，略低于覆膜壟上排放（P>0.05）；說明在沒有 N2O的大量排放時(shí)，地膜覆蓋對(duì)菜地土氣間N2O的主要傳輸方式并無明顯的影響。
　?。?）覆膜和常規(guī)菜地土壤的N2O濃度基本隨土層深度的增加而增加；常規(guī)菜地的N2O排放通量分別與10cm、20cm和30cm土層處的N2O濃度間顯著相關(guān)

8、，覆膜菜地與30cm處的N2O濃度顯著相關(guān)；常規(guī)或覆膜菜地不同土層深度處的土壤N2O濃度間顯著相關(guān)，不同處理同一深度處的土壤N2O濃度間也存在顯著的相關(guān)關(guān)系。
　　2、地膜覆蓋對(duì)農(nóng)田土壤環(huán)境的影響
　　覆膜和常規(guī)菜地的最高溫度和含水率分別可達(dá)33.50℃、26.95℃和24.84%、22.81%；土壤氨氮、硝氮、堿解氮、DTN、TN含量基本符合覆膜處理高于常規(guī)處理的規(guī)律，DON則剛好相反（P>0.05）；常規(guī)菜地的最高SMB

9、N、SMBC含量均出現(xiàn)在辣椒季，分別為29.32、304.60 mg·kg-1，覆膜菜地的最高含量出現(xiàn)在蘿卜季，可達(dá)30.98、356.57 mg·kg-1；覆膜菜地的脲酶活性最高可達(dá)269.02 mg NH4+-N·kg-1，最低為101.89 mg NH4+-N·kg-1；常規(guī)處理土壤的脲酶活性最高為121.87 mg NH4+-N·kg-1，最低73.96 mg NH4+-N·kg-1。
　　3、地膜覆蓋對(duì)農(nóng)田作物的影響

10、r>　　高氮條件時(shí)覆膜菜地（20.02 kg·m-2）的蘿卜地下生物量（產(chǎn)量）明顯高于常規(guī)處理（14.06 kg·m-2）（P<0.05），其余情況下地膜覆蓋對(duì)辣椒和蘿卜的地上生物量、地下生物量和產(chǎn)量的影響都不大（P>0.05）；覆膜處理辣椒的根、莖和葉的TN含量高于常規(guī)處理（P<0.05），覆膜農(nóng)田的蘿卜中莖和葉的TN基本都要低于常規(guī)處理（P>0.05）。
　　4、影響常規(guī)和覆膜處理菜地生態(tài)系統(tǒng)N2O排放的環(huán)境因素
　　覆

11、膜農(nóng)田的N2O排放與土壤TN、DTN和氨氮含量呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，常規(guī)農(nóng)田的N2O排放則與 TN、DTN、硝氮和地下溫度顯著正相關(guān)；影響常規(guī)菜地N2O排放的主因子有三個(gè)，分別是代表土壤氮素分布、碳素分布和土壤微生物活性的指標(biāo)，累積貢獻(xiàn)比達(dá)到79.46%；影響覆膜菜地N2O排放的主因子有四個(gè)，依次體現(xiàn)了土壤氮素分布與營(yíng)養(yǎng)狀況、土壤有機(jī)碳源與微生物狀況、土壤微生物活性和土壤有機(jī)碳氮情況，累積貢獻(xiàn)比達(dá)到83.42%；TN（0.58）對(duì)常規(guī)菜地