Knowledge Resource Center for Ecological Environment in Arid Area
| DOI | 10.27409/d.cnki.gxbnu.2021.001343 |
| 大气CO_2浓度升高与地膜覆盖对旱地玉米农田温室气体排放的影响 | |
| 赵金磊 | |
| 出版年 | 2021 |
| 学位类型 | 硕士 |
| 学位授予单位 | 西北农林科技大学 |
| 中文摘要 | 黄土高原为我国典型的雨养农耕区,包括黄土高原在内的旱区耕地约占我国总耕地面积43%,旱地农田是温室气体主要排放源之一。温室气体中甲烷(Methane,CH_4)、氧化亚氮(Nitrous oxide,N_2O)、二氧化碳(Carbon dioxide,CO_2)的排放很容易受到温度、水分以及大气CO_2浓度升高等气候因素的影响。此外,地膜覆盖作为旱作农田主要的水热管理措施,也势必会影响到温室气体的排放。因此,在当前愈演愈烈的气候变化背景下,探明大气CO_2浓度升高以及地膜覆盖对旱区农田温室气体排放的耦合影响,对农业可持续发展及保障粮食安全具有重要意义。本研究采用田间定位试验,开顶式气室(Open-Top Air Chamber,OTC)直接立于田间土壤之上,原位模拟大气CO_2浓度升高的环境。设5种处理:(1)无地膜覆盖,无OTC,自然大气CO_2浓度(标记为UC);(2)无地膜覆盖,OTC内自然大气CO_2浓度(标记为CK);(3)无地膜覆盖,OTC内大气CO_2浓度升高(浓度稳定在700μmol·mol~(-1))(标记为EC);(4)地膜覆盖,OTC内自然大气CO_2浓度(标记为PM);(5)地膜覆盖,OTC内大气CO_2浓度升高(浓度稳定在700μmol·mol~(-1))(标记为PMEC)。每处理设3个重复(小区)。施氮量均为常规施氮水平(225 kg·N·hm~(-2))。2019-2020年利用静态暗箱-气相色谱法,对农田生态系统温室气体CH_4和N_2O排放通量及其影响因子进行观测;并在2019年研究了大气CO_2浓度升高对旱区覆膜春玉米播前(V0)、六叶期(V6)、九叶期(V9)、吐丝期(R1)、乳熟期(R3)、蜡熟期(R5)及完熟期(R6)土壤呼吸速率的影响。从温室气体排放速率、累计排放量、综合温室效应(Global warming potential,GWP)、温室气体排放强度(Greenhouse gas intense,GHGI)以及农田土壤呼吸生育期差异变化等方面评价旱作玉米农田温室气体排放对大气CO_2浓度升高以及地膜覆盖的响应。主要研究结果如下:(1)旱作玉米农田生育期内N_2O排放的试验结果表明:2019年,CK、EC、PM、PMEC处理N_2O平均排放速率分别为1.07、0.92、1.72、2.23 g·N·hm~(-2)·d~(-1),累计排放量分别为93.26、91.39、167.05、202.43 g·N·hm~(-2);2020年,CK、EC、PM、PMEC处理平均排速率分别为4.21、5.15、4.81、3.51 g·N·hm~(-2)d~(-1),累计排放量分别为329.46、401.43、451.20、338.07 g·N·hm~(-2)。两年内,地膜覆盖显著增加了玉米生育期内N_2O排放量,而大气CO_2浓度升高对N_2O排放量无显著影响,地膜覆盖与大气CO_2浓度升高两者综合作用因受气候条件影响表现出明显的年际差异,显著增加了2019年的N_2O排放量,而对2020年N_2O排放量无显著影响。(2)旱作玉米农田生育期内CH_4吸收的试验结果表明:2019年CK、EC、PM、PMEC处理生育期内CH_4平均吸收速率分别为5.50、6.04、4.71、4.08 g·C·hm~(-2)·d~(-1),累积吸收量分别为629.34、640.57、510.32、468.94 g·C·hm~(-2);2020年CK、EC、PM、PMEC处理平均吸收速率分别为4.19、4.43、3.19、2.60 g·C·hm~(-2)·d~(-1),累积吸收量分别为577.85、627.24、464.30、383.61 g·C·hm~(-2)。两年内,地膜覆盖显著降低了玉米生育期内CH_4吸收量,而大气CO_2浓度升高对CH_4的吸收量无显著影响,地膜覆盖与大气CO_2浓度升高两因子综合作用的结果是对CH_4的吸收量有显著抑制作用。(3)旱作玉米农田GHGI分析结果表明:2019年CK、EC、PM、PMEC处理GHGI分别为1.98、1.51、3.49、4.30 kg·Mg~(-1);2020年CK、EC、PM、PMEC处理GHGI分别为8.25、10.30、9.62、8.41 kg·Mg~(-1)。地膜覆盖对GHGI的影响因受气候条件影响而表现出明显的年际差异,显著增加了2019年的GHGI,2020年,地膜覆盖对GHGI有增加趋势,但未达统计学显著水平。两年中大气CO_2浓度升高对GHGI均无显著影响。大气CO_2浓度升高与地膜覆盖两因子交互作用对GHGI的影响与地膜覆盖模式对GHGI的影响相似,显著增加了2019年的GHGI,而对2020年GHGI无显著影响。(4)旱作玉米农田土壤呼吸试验表明:EC与UC相比,在R3和R5期分别增加43%、104%(P<0.05),与CK相比,R3和R5期分别提升了63%、109%(P<0.05);CK处理与UC相比,在整个生育期对土壤呼吸影响不显著;3种处理条件下,土壤温度和水分随生育期变化趋势基本一致,土壤呼吸速率与土壤温度和水分分别呈指数相关和抛物线型相关。大气CO_2浓度升高对土壤呼吸的影响因生育期而异,土壤温度和土壤水分是影响旱地农田土壤呼吸的重要因素,CO_2浓度升高会使土壤呼吸温度效应值(Q_(10))降低,土壤呼吸对土壤水分响应的阈值提高。 |
| 中文关键词 | 玉米 ; 大气CO_2浓度升高 ; 地膜覆盖 ; 温室气体排放 ; 土壤呼吸 |
| 语种 | 中文 |
| 国家 | 中国 |
| 中图法分类号 | X16;X71 |
| 资源类型 | 学位论文 |
| 条目标识符 | http://119.78.100.177/qdio/handle/2XILL650/373386 |
| 作者单位 | 西北农林科技大学 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 赵金磊. 大气CO_2浓度升高与地膜覆盖对旱地玉米农田温室气体排放的影响[D]. 西北农林科技大学,2021. |
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