不同耕作方式下紫色水稻土農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)CO2和N2O的排放研究.pdf

1、氣候變暖是當(dāng)今全球性的環(huán)境問題，其主要原因之一是由于大氣中溫室氣體濃度的不斷增加，其中CO2和N2O被認(rèn)為是兩種非常重要的溫室氣體，兩者對全球變暖的貢獻(xiàn)分別為65％和5％。雖然N2O的貢獻(xiàn)較低，但其單分子增溫潛勢卻是二氧化碳的296倍，且在大氣中的停留時(shí)間長達(dá)120-150年；同時(shí)，N2O在平流層中的光解產(chǎn)物還能影響到O3的光化學(xué)過程，對全球環(huán)境和氣候有著雙重危害作用，而且這種影響越來越明顯。
　　 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)對這兩種溫室氣體

2、在大氣中的含量有著重要影響。其中，耕作方式是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要部分，不同耕作方式對農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中溫室氣體的產(chǎn)生與排放有著較大差異。相對于傳統(tǒng)耕作，免耕具有優(yōu)化土壤結(jié)構(gòu)、增加土壤水分、減少土壤侵蝕、降低耕作成本和提高水分利用效率等優(yōu)點(diǎn)，然而，這種耕作方式對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中CO2和N2O排放的影響還沒有明確的結(jié)論。
　　 本研究以位于西南大學(xué)農(nóng)業(yè)部重慶紫色土生態(tài)環(huán)境重點(diǎn)野外科學(xué)觀測試驗(yàn)站于1989年設(shè)立的長期免耕試驗(yàn)田為研究對象，利用靜態(tài)箱.

3、氣相色譜法研究冬水田平作(DP)、水旱輪作(SH)、廂作免耕(XM)和壟作免耕(LM)等不同耕作制度下紫色水稻土種植系統(tǒng)中生態(tài)系統(tǒng)總呼吸和N2O的排放進(jìn)行了研究；對油菜季SH、XM和LM三種耕作方式農(nóng)田NEE動(dòng)態(tài)進(jìn)行了考察，并分析了溫度和水分兩種主要的環(huán)境因子對生態(tài)系統(tǒng)總呼吸和N2O排放通量的髟響。結(jié)果表明：
　　 (1)在油菜季，沒有種植作物的DP處理中，農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)總呼吸始終維持在一個(gè)較低水平，且變化不大；而其他三種處理中，

4、油菜季的生態(tài)系統(tǒng)總呼吸速率變化總趨勢為先升高后絳低，隨著油菜植株的生長和溫度的回升以及其他有利于生態(tài)系統(tǒng)呼吸因素的加強(qiáng)，生態(tài)系勢，排放量順序都為花期>角果成熟期>苗期>苔蕾期。
　　 在水稻季的苗期和分蘗期，由于水稻植株較小且溫度相對較低，各耕作方式下生態(tài)系統(tǒng)總呼吸速率呈現(xiàn)出較小范圍的升高：進(jìn)入拔節(jié)期后，隨著水稻的快速生長，農(nóng)田中生態(tài)系統(tǒng)總呼吸速率也呈急劇增長，并在花期達(dá)到較大的排放量，各處理的最大呼吸速率分別為LM(2212.

5、1±157.8)>XM(1909.9±402.2)>SH(1899.8±390.2)>DP(1760.7±62.8mgCO2·m-2·h-1)。隨著水稻的成熟和植株的衰老，生態(tài)系統(tǒng)總呼吸速率又呈下降趨勢。在整個(gè)水稻季，各處理的CO2排放量整體上沒有顯著差異(p>0.05)。在水稻的不同生長階段，生態(tài)系統(tǒng)總呼吸量為灌漿完熟期>抽穗揚(yáng)花期>分蘗期>拔節(jié)期>返青期。
　　 (2)對油菜季NEE季節(jié)變化動(dòng)態(tài)研究表明，只有在苗期前期和油菜

6、生長的最后階段表現(xiàn)出凈的碳排放，而在大多數(shù)時(shí)期，油菜-土壤系統(tǒng)表現(xiàn)為凈的碳固定。整個(gè)油菜生長季，各耕作方式下碳的固定為LM(1.29±0.05)>XM(1.27±0.02)>SH(1.26±0.03 t C·hm-2)，免耕方式的應(yīng)用對油菜-土壤系統(tǒng)的固碳能力有著一定的提高。
　　 (3)在DP處理中，全年的N2O的排放主要集中在水稻生長季，雖然水稻期的時(shí)間只占總采樣期的27.35％，但其總排放量占年總排放量的54.47％。在油

7、菜生長期內(nèi)，三種種植作物的處理在不同時(shí)期分別表現(xiàn)為對N2O的吸收和排放，呈上下波動(dòng)，但總體上表現(xiàn)為N2O的排放。通過單因素方差分析，各處理在整個(gè)油菜季的排放通量沒有明顯差異(p>0.05)。油菜的不同生長階段的N2O排放量呈“V”型，主要的排放集中在苗期和角果成熟期。
　　 在水稻階段，各處理N2O的排放通量的波動(dòng)明顯加強(qiáng)，XM處理對N2O的減排作用已經(jīng)有了明顯的體現(xiàn)，在整個(gè)研究階段各處理的N2O累積排放量為DP(3.81±1.

8、64)>LM(3.73±1.43)>SH(2.58±2.31)>XM(1.17±1.72 kgN2O·hm-2)。
　　 (4)通過對全年不同耕作方式下農(nóng)田中生態(tài)系統(tǒng)總呼吸和N2O排放量的計(jì)算可以得出，免耕方式的應(yīng)用加速了生態(tài)系統(tǒng)總呼吸，各處理全年總呼吸量為XM(48.17±6.36)>LM(44.46±4.16)>SH(38.78±4.68)>DP(31.63±2.78 t CO2·hm-2)；而XM處理對其中N2O的非放有著

9、較強(qiáng)的抑制作用，各處理N2O的年排放量為SH(10.72±3.94)>LM(10.01±2.28)>DP(7.06±0.70)>XM(6.60±2.63kgN2O·hm-2)。
　　 (5)溫度是影響生態(tài)系統(tǒng)呼吸的重要因素(p<0.05)，而對N2O的排放沒有較顯著的影響只有極個(gè)別的溫度與N2O的排放達(dá)到顯著)，同時(shí)油菜季的WFPS(土壤充水孔隙度，water-filled porespace，簡稱WFPS)和水稻季的水深對生態(tài)