冬水田转稻麦轮作对温室气体排放的影响

【摘要】大气中CH4、CO2和N2O等温室气体浓度升高可能引发全球变暖问题,使温室气体问题受到国际社会的关注,从农田管理的角度寻求温室气体减排成为当前研究的一个重要方向。我国西南地区的冬水田分布广泛,具有较大的温室气体减排空间,但鲜见针对冬水田减排研究的报道。本文以川中丘陵地区典型冬水田为研究对象,研究冬水田转稻麦轮作对温室气体排放的影响,旨在为温室气体减排提供参考。本研究以中国科学院盐亭紫色土农业生态试验站为依托,于2012年8月30日至2013年8月30日期间,用静态暗箱-气相色谱法测定了冬水田(RF)和冬水田转稻麦轮作(RW)生态系统的CH4、CO2和N2O排放通量,并估算两个处理的综合增温效应(GWP)。在采集气体样品的同时,测定土壤温度、湿度,并采集土壤样品用于分析其可溶态碳氮含量。主要研究结果如下：1.RF、RW处理的CH和CO2排放通量均表现出“冬春低、夏秋高”的季节规律,N2O在麦季施肥后出现排放峰,而施肥对稻季N2O排放影响不大,仅在水分落干期有脉冲式的排放峰。RF处理的CH4、CO2(生态系统总呼吸)和N2O平均排放通量分别为4.35、133.92mgCm-2h-1和6.08μgNm-2h-1;RW处理相应的通量分别为2.56、173.04mgCm-2h-1和49.92μgNm-2h-1。冬水田转稻麦轮作降低了CH4排放通量,但增加了N2O排放量。2.RF和RW处理的N2O-N直接排放系数分别为0.14%和0.60%,RW处理在小麦生长季施用氮肥使其小麦季的直接排放系数达到1.22%,而在淹水的水稻季,两个处理的排放系数均较小。3.RF和RW处理的GWP分别为-3016.21和14472.02kgCO2-eqha-1yr-1,植株的光合固碳效应抵消了CH4和N2O的增温效应,还产生碳盈余,使两个处理均表现为对全球增温的负效益,但RW有更大的CO2-eq盈余。4.土壤温度、水分对气体排放通量有重要影响,其中土壤温度与CH4、CO2排放通量的相关关系均达到显著,淹水期的田间水深与C02排放通量为极显著负相关(p<0.01),非淹水期土壤体积含水率与N2O和C02排放通量也有显著相关关系。5.土壤可溶态有机碳、可溶态总氮、可溶态有机氮和矿物质氮都对温室气体有不同程度的影响。土壤矿物质氮和可溶态总氮含量与N20排放通量之间存在极显著正相关关系(r分别为0.54和0.25,p<0.01),可溶态有机碳氮含量均与含碳的CH4和C02排放通量有显著负相关关系。6.与无植株处理相比,植株提高了CH4和C02的排放通量,对C02的影响在稻季和麦季都很明显,但对CH4排放的影响仅在稻季明显。7.在冬水田转稻麦轮作的第一年,土壤有机碳和全氮的变化不明显(p>0.05),但冬水田处理的土壤有机碳和全氮增加,说明该转换可能会减少土壤碳氮储量。综上,冬水田转稻麦轮作增加了生态系统温室气体的碳盈余,降低温室气体的综合增温效应,增加农作物产出,是一种对环境和农户有利的土地利用方式。
【作者】莫永亮；
【导师】赵劲松；胡荣桂；
【作者基本信息】华中农业大学，环境科学，2014，硕士
【关键词】冬水田；稻麦轮作；温室气体；减排；全球增温趋势(GWP)；N2O直接排放系数；

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