紫外輻射增強對農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)溫室氣體排放的影響.pdf

1、全球變暖和臭氧層損耗導致的地表紫外輻射增強是當今重要的全球性環(huán)境問題，已引起各國政府和國際學術界的廣泛關注。全球變暖的主要原因之一是大氣中溫室氣體濃度的不斷增加，CO<,2>、CH<,4>和N<,2>O是最重要的溫室氣體。由于大量氟氯烷烴和氮氧化物的排放，平流層臭氧層正不斷變薄，將直接導致到達地表的紫外輻射增強。 農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)是人類活動最活躍的部分，在全球變化研究中具有十分重要的地位。地表紫外輻射增強，影響到農(nóng)田作物的生長和生理

2、過程及土壤微生物的群落組成與活性，從而可能影響到農(nóng)田溫室氣體(CO<,2>、N<,2>O和CH<,4>)的產(chǎn)生和排放。定量研究紫外輻射增強對農(nóng)田溫室氣體排放的影響，將為客觀評價紫外輻射增強的生態(tài)效應和估計區(qū)域農(nóng)田溫室氣體排放及變化趨勢提供依據(jù)。 本研究的目的是：定量探討地表紫外輻射增強對農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)溫室氣體(CO<,2>、CH<,4>和N<,2>O)排放的影響規(guī)律。 本研究以我國大面積種植的常規(guī)作物冬小麥、大豆和水稻為實

3、驗材料，采用盆栽試驗和田間試驗相結合的方法，進行了2個冬小麥生長季、3個大豆生長季和1個水稻生長季的試驗。設置了UV-B和UV-A增強處理兩類室外試驗，UV-B增強試驗設對照(CK，自然光UV-B強度)、處理(T，比自然光UV-B強度增加20％)兩個水平；UV-A試驗設對照(CK，自然光UV-A強度)、處理1(T<,2>，比自然光UV-A強度增加10％)和處理2(T<,2>，比自然光UV-A強度增加20％)三個水平。紫外輻射增強控制采用

4、“平方波系統(tǒng)”的人工模擬方法，氣體樣品的采集和分析采用靜態(tài)箱一氣相色譜法。 主要結果如下： UV-B輻射增強沒有改變冬小麥、大豆和稻田生態(tài)系統(tǒng)呼吸速率的季節(jié)性變化規(guī)律。但在冬小麥返青期、拔節(jié)孕穗期及大豆開花到成熟期，UV-B輻射增強顯著降低了土壤-作物系統(tǒng)的呼吸速率，而對水稻生長季的系統(tǒng)平均呼吸速率則沒有影響。在返青和拔節(jié)孕穗期，UV-B增強使土壤-冬小麥系統(tǒng)的呼吸速率分別比對照降低了21.39％和16.36％；在大豆的

5、開花至成熟期，呼吸速率分別比對照降低了49.03％(2004年)和45.43％(2006年)。 UV-B輻射增強沒有改變冬小麥、大豆和稻田生態(tài)系統(tǒng)N<,2>O排放的季節(jié)性變化規(guī)律，但在作物不同生育期，UV-B輻射增強影響其N<,2>O排放通量。在冬小麥拔節(jié)孕穗期，UV-B增強使土壤-冬小麥系統(tǒng)的N<,2>O排放通量比對照降低了16.38％。從開花到成熟，UV-B輻射增強使土壤-大豆系統(tǒng)的N<,2>O排放通量分別比對照降低了40.43％(

6、2004年)和44.93％(2006年)。UV-B輻射增強對稻田N<,2>O平均排放通量沒有影響，亦沒有改變稻田CH<,4>的平均排放通量和季節(jié)性變化特征。 UV-B輻射增強沒有改變裸土的CO<,2>和N<,2>O的排放，但UV-A輻射增強卻促進了裸土的CO<,2>和N<,2>O排放，增強20％UV-A輻射使裸土CO<,2>和N<,2>O的累積排放量分別比對照增加了263.50％和186.48％。同時，增強20％UV-A輻射使土

7、壤-冬小麥系統(tǒng)的N<,2>O累積排放量增加了32.93％。 UV-B輻射增強顯著降低了大豆的生物量，2004和2006年大豆植株收獲量分別比對照降低了51.81％和43.37％。UV-B輻射增強使拔節(jié)孕穗期的冬小麥生物量降低了24.85％，但對水稻的生物量沒有顯著影響。 綜上所述，UV-B輻射增強沒有改變土壤-作物系統(tǒng)的呼吸速率和N<,2>O排放季節(jié)變化特征。但在不同作物的不同生育期，UV-B增強對土壤一系統(tǒng)呼吸速率和N