地膜覆蓋和氮肥施用對菜地生態(tài)系統(tǒng)N2O排放的影響.pdf

1、地膜覆蓋和氮肥施用作為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中兩種重要的農(nóng)藝措施，對作物和土壤性質(zhì)的影響已有大量的研究報道。氧化亞氮（N2O）是最主要的溫室氣體之一，它在產(chǎn)生溫室效應的同時還會對臭氧層形成強烈的破壞作用，而農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)已經(jīng)成為產(chǎn)生N2O的重要來源。目前關于覆膜和施氮對農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)N2O排放影響的研究并不多見，以菜地生態(tài)系統(tǒng)為研究對象的報道更加鮮有。本文選取辣椒-蘿卜輪作菜地為試驗對象，于2014年5月～2016年3月在農(nóng)業(yè)部重慶紫色土生態(tài)環(huán)境重點

2、野外科學觀測試驗站進行了為期2年的野外觀測試驗（第一年：2014年5月18日～2015年3月22日，第二年：2015年3月23日～2016年3月14日），設置覆膜無氮（FN0）、覆膜低氮（FN1）、覆膜中氮（FN2）、覆膜高氮（FN3）和不覆膜無氮（NN0）、不覆膜低氮（NN1）、不覆膜中氮（NN2）、不覆膜高氮（NN3）八個處理，針對地膜覆蓋和不同施氮水平對菜地生態(tài)系統(tǒng)N2O排放特征及影響因素、土壤水熱狀況和碳氮組分等問題開展了研究，

3、以期闡明覆膜后菜地土壤N2O的排放特點，揭示環(huán)境因素和氮肥施用量對膜下菜地土壤N2O排放的影響機制，為探索減少菜地生態(tài)系統(tǒng)N2O排放的農(nóng)田管理措施提供理論依據(jù)。主要研究結(jié)果如下：
　?。?）整個觀測期間，F(xiàn)N3、FN2、FN1以及FN0的N2O平均排放通量分別為503.76、163.31、137.47和46.98μg·m-2h-1，NN3、NN2、NN1和NN0的均值分別為468.91、264.42、165.28和52.04μg·

4、m-2h-1，覆膜能明顯減少低氮和中氮條件下N2O的排放（P＜0.05）。進一步分時期進行比較發(fā)現(xiàn)，覆膜對菜地N2O排放的影響很大程度上取決于不同種植季節(jié)土壤的環(huán)境條件以及降水狀況，春夏季地膜蓋措施會減少N2O的排放，而秋冬季節(jié)覆膜對土壤N2O的排放則表現(xiàn)為促進作用。
　?。?）氮肥施用是促進菜地N2O氣體排放的一個重要因素，兩年觀測期間，N2O的平均排放通量表現(xiàn)為隨氮肥施入量的增大而增加，并且單因素方差分析顯示，相比于不施肥菜地

5、，高氮處理對覆膜與常規(guī)菜地N2O排放的促進作用尤為明顯（P＜0.05）。本研究區(qū)域菜地N2O排放系數(shù)在第一年秋冬季節(jié)FN3條件下最高，為4.36％，其它種植季節(jié)各處理N2O排放系數(shù)的范圍在0.14%～2.91%之間。
　?。?）除高氮處理外，覆膜使中、低以及無氮處理菜地N2O累積排放量的年均值分別減少了61.73%、20.25%和28.50%，而施肥則會增加土壤N2O總的累積排放量，并且施氮量越高N2O累積排放量越大，NN3（74

6、.95 kg·hm-2）>NN2（42.26 kg·hm-2）>NN1（26.42 kg·hm-2）>NN0（7.89 kg·hm-2），F(xiàn)N3（80.52 kg·hm-2）>FN2（26.13 kg·hm-2）>FN1（21.97 kg·hm-2）>FN0（6.14 kg·hm-2）。除此之外，各處理的N2O累積排放量還表現(xiàn)出了明顯的年際差異，第二年的年累積排放量明顯低于第一年的值。
　?。?）整個觀測期間，不同深度土層中N2O

7、濃度與地面N2O的排放趨勢高度相似，土壤剖面10 cm、20 cm和30 cm處N2O平均濃度分別為，覆膜：1.84、2.77和2.95 ppmv（1 ppmv=10-6 V/V），常規(guī)：1.56、2.71和2.70 ppmv，基本表現(xiàn)為隨土層深度的增加而增大，但相同土層深處常規(guī)和覆膜處理下土壤N2O濃度無顯著性差異（P＞0.05）。
　?。?）覆膜壟溝處理下N2O的平均排放通量僅在第一年的秋冬蘿卜種植季節(jié)
　?。?6.91

8、μg·m-2h-1）略高于覆膜壟上N2O的平均排放通量（49.30μg·m-2h-1）（P＞0.05）。而在第二年的辣椒-蘿卜種植期間，覆膜壟溝N2O的排放通量與常規(guī)壟溝的數(shù)值相當，均低于覆膜壟上N2O的排放（P＞0.05），說明覆膜對菜地土氣間N2O的主要傳輸方式并無明顯影響。
　?。?）地膜覆蓋后10 cm、20 cm和30 cm深土層土壤溫度相比于常規(guī)處理分別提高了3.8%、3.4%和4.9%。地膜的保水作用在秋冬蘿卜種植期

9、間得到了更加充分的體現(xiàn)。在第一年的春夏季和次年秋冬季節(jié)覆膜增加土壤中無機氮素以及堿解氮含量的作用突出（P＜0.05），而對土壤TN及其可溶性組分影響并不明顯（P＞0.05），說明覆膜對土壤中礦質(zhì)氮素的含量起著至關重要的作用。覆膜對菜地土壤整個觀測期間SMBC、SMBN平均含量的影響并不顯著（P＞0.05），但在第一年秋冬季節(jié)能夠明顯提高土壤SMBC、SMBN的含量（P＜0.05）；并且，在兩年蘿卜種植期間覆膜均能夠極顯著的提高菜地土壤脲

10、酶活性（P＜0.01），而春夏季覆膜對增加菜地土壤脲酶活性的效果較弱；在溫度相差不大的條件下水分可能是限制菜地土壤SMBC、SMBN含量高低的主要原因，而土壤脲酶活性則受到土壤pH的影響較大。
　?。?）兩年蘿卜種植期間，高氮水平下，覆膜蘿卜產(chǎn)量較未覆膜的分別提高了42.39%和33.70%。而其他條件下，覆膜與常規(guī)菜地作物產(chǎn)量相差不大，但各施氮處理下作物的產(chǎn)量為未施氮處理的2～3倍。由此看出，覆膜措施并未表現(xiàn)出增產(chǎn)效益，只有在高