黃淮海平原農(nóng)田土壤CO-,2-和N-,2-O釋放及區(qū)域模擬評價研究.pdf

1、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中產(chǎn)生的溫室氣體已成為引起全球氣候變暖的因素之一，CO2和N2O作為最主要的溫室氣體一直以來都被各國政府與廣大研究者所關(guān)注。本文重點研究了我國糧食主產(chǎn)區(qū)黃淮海平原典型農(nóng)田土壤的溫室氣體排放狀況。試驗地點設(shè)在黃淮海平原典型地區(qū)中國農(nóng)業(yè)大學(xué)曲周試驗站，對該地區(qū)主要種植模式冬小麥/夏玉米、棉花和休閑地的CO2和N2O排放通量進(jìn)行了測定，分析了這兩種氣體排放通量與主要環(huán)境因子、土壤性狀、耕作措施的關(guān)系；并利用田間試驗資料對DNDC模

2、型模擬該地區(qū)農(nóng)田土壤CO2和N2O的排放情況進(jìn)行了驗證，運(yùn)用DNDC模型對該區(qū)域農(nóng)田土壤溫室氣體排放進(jìn)行了模擬，并分析其排放的區(qū)域特征。結(jié)果表明： 棉花地、休閑地和冬小麥/夏玉米地土壤CO2和N2O排放均表現(xiàn)出明顯的季節(jié)變化規(guī)律。土壤CO2排放季節(jié)變化的總體趨勢是夏季高、其他季節(jié)低，與對應(yīng)氣溫的動態(tài)變化基本一致。冬小麥/夏玉米地土壤CO2排放高峰值為2324mgCO2·m-2·h-1，棉花地為1111.9mgCO2·m-2·h-

3、1，休閑地為436.07mgCO2·m-2·h-1。土壤CO2季節(jié)排放受溫度的影響最大，其中與5cm地溫的相關(guān)性最好，與土壤濕度的相關(guān)性卻不太明顯。同一種種植模式土壤有機(jī)質(zhì)含量高的處理CO2平均排放通量大于有機(jī)質(zhì)低的處理。 秋季農(nóng)田土壤N2O排放總體呈下降趨勢，至12月中旬左右降到最低；隨著春季氣溫的升高則呈總體上升趨勢，夏季的7月中旬達(dá)到最高。冬小麥/夏玉米地土壤N2O排放高峰值為433.5μgN2O·m-2·h-1，棉花地為

4、146.5μgN2O·m-2·h-1，休閑地為175.16μgN2O·m-2·h-1。土壤N2O季節(jié)排放通量受環(huán)境因子的影響與CO2不同，在棉花地和休閑地，N2O排放通量隨地溫增加而呈指數(shù)增長，而在冬小麥/夏玉米地則沒有觀測到N2O排放通量與地溫之間的相關(guān)關(guān)系，但與土壤含水量的變化趨勢基本一致。 通過實際測定值與DNDC模型模擬值之間的比較，DNDC模型能夠較好地模擬實驗地點農(nóng)田土壤CO2和N2O排放的季節(jié)變化特征，可以用此模型

5、進(jìn)行區(qū)域模擬評價。模型模擬得出黃淮海平原年度農(nóng)田土壤CO2和N2O排放量都有明顯的地區(qū)差異，總體表現(xiàn)為西北地區(qū)較低，東南地區(qū)較高。溫度升高、增加秸稈還田比例都會不同程度地增加土壤中CO2的排放，而在減少化肥施用量和免耕條件下，會減少CO2的排放。提高秸稈還田比例、合理減少化肥施用量都會有效減少土壤中N2O的排放。綜合不同情景，以化肥的施用對該地區(qū)土壤中CO2和N2O的排放影響最大，當(dāng)化肥施用量減少30％和50％時，該地區(qū)土壤的CO2排放