秸秆还田的小麦–玉米农田N_2O周年排放的量化分析

【目的】N_2O是重要的温室气体之一,主要来源于农田土壤。华北平原是我国的粮食主产区,秸秆还田是该地区主要的农田管理措施,明确不同秸秆还田量对小麦玉米农田周年土壤温度和含水量的影响以及与N_2O排放之间的量化关系,对发挥秸秆还田的生态效应,明确硝化和反硝化作用机制具有重要意义。【方法】以冬小麦、夏玉米为研究对象,设置5种不同秸秆还田量处理:小麦、玉米秸秆均不还田(T0);小麦秸秆1875 kg/hm^2+玉米秸秆2000 kg/hm^2还田(T1);小麦秸秆3750 kg/hm^2+玉米秸秆4000 kg/hm^2还田(T2);小麦秸秆5625kg/hm^2+玉米秸秆6000 kg/hm^2还田(T3);小麦秸秆7500 kg/hm^2+玉米秸秆8000 kg/hm^2还田(T4)。于2014年10月~2015年10月,采用静态箱–气相色谱法对农田N_2O排放进行测定,探究不同秸秆还田量下小麦玉米农田N_2O排放的周年变化,并量化分析土壤温度、含水量与N_2O排放的关系。【结果】秸秆还田量显著影响N_2O的排放,随着秸秆还田量的增加,周年内N_2O排放总量呈增加的趋势,增加量为1.33~3.50 kg/hm^2,增加率为32.3%~85.0%;通量增加量为15.52~40.87μg/(m^2·h),增加率为32.3%~85.1%。玉米季N_2O排放通量和总量分别是小麦季的2.42~2.62和1.05~1.14倍。秸秆还田可提高0—10 cm土壤温度和0—20 cm土壤含水量,增加范围分别为0.63~2.14℃和0.6%~1.8%。相关性分析表明,各处理土壤温度和N_2O排放通量无相关关系(P>0.05)。T0、T1、T2处理土壤含水量与N_2O排放通量呈显著正相关(P<0.05),而T3、T4处理与N_2O排放通量之间不相关(P>0.05)。【结论】随着秸秆还田量的增加,N_2O排放通量和总量均呈现增加趋势,且玉米季高于小麦季。秸秆还田显著促进N_2O排放并可提高0—20 cm土壤含水量和0—10 cm土壤温度,周年秸秆还田量在7750 kg/hm^2及以下时,N_2O排放通量与土壤含水量之间呈显著正相关,而与土壤温度之间不相关。