不同生物质炭输入水平下旱作农田温室气体排放日变化研究

在陇中黄土高原干旱半干旱区,采用小区定位试验,对不同生物质炭水平(0 t·hm^(-2)、10 t·hm^(-2)、20 t·hm^(-2)、30 t·hm^(-2)、40 t·hm^(-2)、50 t·hm^(-2))下农田土壤温室气体(CO_2、N_2O和CH_4)的日排放通量及其影响因子进行连续观测,并确定1 d中不同生物质炭处理水平下的最佳观测时间。结果表明:6个生物质炭输入水平处理下,春小麦地土壤CH_4、N_2O和CO_2通量变化趋势与气温日变化轨迹大体一致,均表现为白天排放量大于夜间,并在4:00—5:00时,出现对CH_4通量的吸收峰,以及N_2O与CO_2的排放低谷;全天内各处理CH_4平均排放通量依次为:10.14mg·m^(-2)·h^(-1)、7.82mg·m^(-2)·h^(-1)、6.57mg·m^(-2)·h^(-1)、-0.10mg·m^(-2)·h^(-1)、1.05mg·m^(-2)·h^(-1)和2.89mg·m^(-2)·h^(-1),N_2O平均排放通量依次为:288.79mg·m^(-2)·h^(-1)、201.78mg·m^(-2)·h^(-1)、157.14mg·m^(-2)·h^(-1)、112.06mg·m^(-2)·h^(-1)、154.60mg·m^(-2)·h^(-1)和164.02mg·m^(-2)·h^(-1),CO_2平均排放通量依次为:85.44 mg·m^(-2)·h^(-1)、80.91 mg·m^(-2)·h^(-1)、76.49 mg·m^(-2)·h^(-1)、65.29 mg·m^(-2)·h^(-1)、67.19 mg·m^(-2)·h^(-1)和69.10 mg·m^(-2)·h^(-1);当生物质炭输入量小于30 t·hm^(-2)时,土壤CH_4、N_2O、CO_2排放通量随其输入量增加而显著减小,但当其输入量超过30 t·hm^(-2)时,3种温室气体排放通量则呈显著增大趋势;当生物质炭输入水平为30 t·hm^(-2)时,春小麦土壤全天表现为CH_4的吸收汇,其余各水平处理下的土壤表现为CH_4的弱排放源;6种处理水平下,全天春小麦地土壤表现为N_2O、CO_2的排放源。0~5 cm的土壤温度及水分(y)与生物质炭输入量(x)回归方程分别为y=-0.017 6x+16.585(R^2=0.302 6,r=-0.55,P<0.05)和y=0.056 5x+13.626(R^2=0.815 1,r=0.903,P<0.05),生物质炭输入量与0~5 cm的土壤水分呈显著正相关关系;无生物质炭输入处理下3种温室气体的吸收或排放通量与地表温度及5 cm地温均呈显著正相关关系,其他各处理也表现出不同程度的正相关关系。因此,当生物质炭输入水平为30 t·hm^(-2)时,更有利于CH_4、N_2O和CO_2 3种温室气体的增汇减排;生物质炭输入水平差异引起的土壤温度及水分差异可能是不同生物质炭处理CH_4、N_2O和CO_2日排放通量产生差异的主要原因;由矫正系数及最佳时段温室气体排放量与累积排放量回归分析可得,3种温室气体的最佳同期观测时间为8:00—9:00。

保护性耕作模式下早稻田甲烷排放特征

【目的】研究耕作对早稻田甲烷排放的影响,并分析影响稻田甲烷排放的环境因子,寻找合适的耕作模式以减少稻田甲烷排放。【方法】设免耕不施肥、免耕施肥、常规不施肥和常规施肥4个处理,分别在水稻分蘖期和水稻抽穗期采用静态箱法收集气态甲烷(CH_4),同步观测地温、采气箱内温度、环境温度、地表温度、草面温度、相对湿度及风速,探究早稻田CH_4排放的日排放规律,明确免耕和施肥及环境因素对稻田CH_4排放的影响。【结果】早稻田CH_4的排放与气温、地表温度、5 cm土温、草面温度、相对湿度、风速等密切相关,尤其在分蘖期,各处理均与上述环境因子显著相关(P<0.05)。不同耕作与施肥模式下,CH_4日平均通量不同,在水稻分蘖期具体表现为常规施肥>常规不施肥>免耕施肥>免耕不施肥,在水稻抽穗期表现为常规不施肥>免耕施肥>常规施肥>免耕不施肥。【结论】免耕与常规耕作相比,早稻田CH_4的排放量相对降低;施肥导致分蘖期早稻田CH_4排放通量增加,但在抽穗期导致早稻田CH_4排放减少。免耕可以减轻早稻田CH_4的排放,其推广能为稻田减排做贡献。