玉米-小麥輪作農(nóng)田土壤CO2排放對水肥供應的響應.pdf

1、溫室氣體CO2導致全球變暖而引發(fā)的極端環(huán)境問題成為各領域專家普遍關注的焦點。農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生的CO2占人為溫室氣體比重大且易受人類活動干擾，是農(nóng)業(yè)溫室氣體排放的主要研究對象，受灌水和施肥等農(nóng)業(yè)管理措施影響顯著。因此，研究設3個灌水水平:高水、中水和低水（W1、W0.85、W0.7在玉米季分別為90 mm、76.5 mm、63mm，小麥季分別為140 mm、110mm、98 mm）;4個施氮水平:高氮、中氮、低氮和不施氮(N1、N0.85

2、、N0.7、N0在玉米季分別為300 kg·hm-2、255 kg·hm-2、210 kg·hm-2和0 kg·hm-2，小麥季分別為210 kg·hm-2、178.5 kg·hm-2、147 kg·hm-2和0kg·hm-2);4個施磷水平:高磷、中磷、低磷和不施磷（P1、P0.85、P0.7和P0在玉米季分別為90 kg·hm-2、76.5 kg·hm-2、63 kg·hm-2和0 kg·hm-2，小麥季分別為150 kg·hm-2

3、、127.5kg·hm-2、105kg·hm-2和0kg·hm-2），運用靜態(tài)箱-氣相色譜法，對玉米-小麥農(nóng)田在不同水肥處理下土壤CO2排放進行田間原位動態(tài)觀測，揭示土壤CO2排放對不同水肥用量的響應及其與土壤環(huán)境因子間的關系，為通過水肥管理改善環(huán)境質(zhì)量提供理論依據(jù)。結果如下:
　　(1)玉米-小麥整個生育期農(nóng)田土壤CO2排放通量具有明顯的季節(jié)變化規(guī)律，全年最大值出現(xiàn)在玉米季拔節(jié)至抽雄階段，最小值出現(xiàn)在小麥越冬期。玉米季各處理均呈

4、先緩慢波動性升高又下降的雙峰型曲線，主峰和次峰分別出現(xiàn)在玉米拔節(jié)期至抽雄期、抽雄期至灌漿期，其他時期排放水平較低，排放通量變化范圍為489.28-46.64 mg·(m2·h)-1。小麥季土壤CO2排放季節(jié)性波動更大，但也表現(xiàn)為兩個排放高峰，主峰出現(xiàn)在拔節(jié)至灌漿階段，次峰出現(xiàn)在苗期，最高峰值至最低峰值變化范圍為363.64-39.23 mg·(m2·h)-1。
　　(2)灌水量對玉米-小麥生育期土壤CO2平均排放通量和累計排放量的

5、影響隨施肥水平而變。玉米全生育期土壤CO2平均排放通量表現(xiàn)為，在高肥和低肥水平下，高水均顯著高于低水;中肥和低肥條件下，中水與低水無顯著差異。小麥在高肥水平下，高水與低水差異顯著;中肥水平下，中水與低水差異顯著。低肥水平下，高水、中水和低水間差異均不顯著。
　　(3)施肥量對玉米-小麥生育期土壤CO2平均排放通量和累計排放量的影響隨灌水水平升高而增大。玉米全生育期土壤CO2平均排放通量表現(xiàn)為，在高水條件下，高肥比低肥顯著增加14.

6、82％;中水條件下，中肥比低肥顯著增加8.03％;而低水條件下各施肥水平間差異不顯著。類似地，高水和中水條件下施肥會顯著增大小麥全生育期土壤CO2平均排放通量;低水條件下，中肥＞高肥＞低肥，中肥比低肥顯著增大且增幅小于高水條件。
　　(4)氮肥、磷肥單施均促使玉米全生育期土壤CO2累計排放量顯著增大，二者間存在明顯的負交互作用，導致氮磷肥配施的增加幅度顯著降低。單施氮肥、磷肥與氮磷配施對冬小麥生育期土壤CO2累計排放量的影響表現(xiàn)出

7、與玉米季相同的規(guī)律，氮磷肥配施較單施有助于降低土壤CO2排放。在對玉米和小麥全生育期土壤CO2累計排放量的影響方面，水肥用量相差15％和30％時存在顯著的正交互作用。
　　(5)土壤溫度是土壤CO2排放通量的主要影響因子。各水肥處理土壤CO2排放通量與0-10 cm、10-20 cm土層土壤水分呈負相關關系，但相關性不顯著;與有機碳含量間的正相關也不顯著;與5 cm、10 cm、15 cm、20 cm、25 cm土層溫度均呈顯著正

8、相關，而且，土壤CO2排放通量對土溫的敏感系數(shù)Q10隨土層加深而增大。
　　(6)水肥用量對玉米-小麥農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)碳平衡的影響研究表明，不同水肥處理下玉米-小麥農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)均表現(xiàn)為碳匯，玉米農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)固碳量變化范圍為6257.4-6580.8 kg·hm-2，小麥比夏玉米略低，為5575.4-6156.9 kg·hm-2。施肥和灌水均有助于提高農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)固碳量CNEP，而且，二者間存在明顯的相互作用。灌水量的影響表現(xiàn)為，玉米在

9、高肥和低肥水平下，高水與低水間均無顯著性差異，而小麥在高肥和低肥水平下，高水與低水差異顯著。玉米在中肥條件下，中水比低水顯著增加;而小麥中肥條件下，中水比低水顯著降低。施肥量的影響表現(xiàn)為，玉米和小麥在高水條件下，高肥與低肥不顯著。玉米在低水條件下，高肥比低肥顯著增加4.28％，而小麥差異不顯著。玉米在中水條件下，中肥比低肥顯著增加2.71％，而小麥在中水條件下，中肥比低肥顯著降低2.19％。玉米在低水條件下，中肥與低肥無顯著差異，而小麥

10、在中水條件下，中肥比低肥顯著增加8.64％。水肥用量相差15％時，對玉米-小麥農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)固碳量的影響方面存在明顯的正交互作用，供應水平相差30％時其交互作用對玉米顯著而對小麥不顯著。
　　(7)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的碳輸入不僅與灌水和施肥量有關，也與施肥種類及其交互作用有關。與單施氮、磷肥相比，玉米氮磷肥配施使農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)固碳量CNEP分別增加6.01％、6.83％，且氮磷肥交互作用顯著。不施肥相比，小麥氮磷肥配施增加10.20％，單施