不同覆盖措施对黄土高原旱作农田N_2O通量的影响

为研究秸秆和地膜覆盖条件下旱作冬小麦田N_2O通量变化及水热状况,在中国科学院长武农业生态试验站采用静态箱-气相色谱法测定了冬小麦种植期间无覆盖处理(CK)、地膜覆盖处理(PM)、全年覆盖秸秆处理4 500 kg·hm^(-2)(M4500)和全年覆盖秸秆9 000 kg·hm^(-2)处理(M9000)土壤N_2O排放通量,并同步测定了土壤水分、土壤温度和气温。研究表明:CK、PM、M4500和M9000处理生育期内N_2O通量范围分别为17.24~321.86、19.03~388.00、21.57~344.53μg·m-2·h-1和24.77~348.42μg·m-2·h-1,生育期内N_2O平均排放通量分别为110.64、146.48、131.31μg·m-2·h-1和142.26μg·m-2·h-1,与CK相比,PM、M4500和M9000处理N_2O平均排放通量分别提高了32.29%、18.68%和28.57%,其中,PM和M9000处理与CK之间差异达极显著水平(P<0.01)。PM处理N_2O累积排放量(7.25 kg·hm^(-2))较CK处理(5.18 kg·hm^(-2))提高了40%(P<0.05),秸秆覆盖处理M4500(6.30kg·hm^(-2))和M9000(7.17 kg·hm^(-2))N_2O累积排放量较CK处理分别提高23%和38%(P<0.05),PM和M9000处理N_2O累积排放量显著高于M4500,PM和M9000处理之间无显著差异。不同覆盖条件下生育期N_2O通量表现出明显的季节变化特征,小麦生长季始末期较高中期较低,N_2O排放受降水影响明显。生育期N_2O累积通量主要源于冬小麦拔节期至收获期,PM、M4500和M9000处理拔节期至收获期N_2O排放量分别占整个生育期的41%、40%和43%,均高于CK(38%)处理。土壤温度变化可以解释69%~76%土壤N_2O通量变化,土壤水分仅解释了37%~51%的土壤N_2O通量变化。回归分析表明无覆盖时,土壤水分是影响土壤N_2O排放的关键因子,秸秆覆盖和地膜覆盖条件下土壤温度是影响土壤N_2O排放的关键因子。覆盖秸秆4 500 kg·hm^(-2)是黄土旱塬区较为适宜的冬小麦栽培模式。

黄土高原冬小麦田土壤CH_4通量对人工降水的短期响应

为了解黄土高原旱作农田土壤CH4排放对不同降水事件的短期响应过程,分别在冬小麦拔节期和夏闲期进行了人工模拟降水试验,对1-32 mm不同降水量模拟降水后0-72 h土壤CH4排放通量进行了观测.结果表明：模拟降水后旱作农田土壤CH4排放通量变化特征表现出两种不同的模式：低降水量（1、3和8 mm）处理为波动变化,高降水量（16和32 mm）处理呈单峰型变化.降水后72 h土壤CH4累积通量（CH4-C）与降水量（P）呈显著线性正相关（冬小麦拔节期：CH4-C=2.45P-6.09,R2=0.92,P〈0.01;夏闲期：CH4-C=2.43P-4.73,R2=0.91,P〈0.01）.相关分析表明,土壤CH4通量与土壤含水量和土壤微生物生物量碳含量显著相关,而与土壤温度不相关.少量降水（1-8 mm）可以在短期内促进旱作农田土壤对CH4的吸收,加强土壤作为大气CH4汇的强度,然而这种促进作用也会随降水量的增大和降水的下渗而削弱.较大降水（≥16 mm）可以刺激土壤产甲烷菌活性促进CH4释放,在短期内使旱作农田土壤由单一的汇功能转变为汇源双重功能.