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《华东师范大学》 2007年
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稻麦轮作农田生态系统温室气体排放及机制研究

黄明蔚  
【摘要】: 温室气体排放导致全球变暖问题日益成为全球关注的焦点。研究认为,农田生态系统是重要的温室气体排放源。甲烷(CH_4)、氧化亚氮(N_2O)、二氧化碳(CO_2)是三种典型的温室气体。稻田湿地系统中CH_4排放量所占份额极高,田间干湿交替处理则会增加N_2O的排放;而冬小麦N_2O排放量也占到了重要份额;农业土壤中的有机质经微生物分解后,碳素也多以CO_2的形式释放入大气。本研究在上海市郊区设置试验田,以大田条件下的稻麦轮作农田生态系统为研究对象,通过对CH_4、N_2O和CO_2排放的长期连续观测,研究了温室气体排放的时间变化规律;探讨了各个影响因子特别是灌溉及降水引起的干湿交替以及施肥管理等对温室气体排放的影响;将温室气体排放与农田碳(C)、氮(N)循环过程相结合,估算出了气体排放总量,并进行了农田生态系统的N平衡分析;建立了农田温室气体排放的半经验模型,并与实测值相互验证。 在作物的生长季尺度下,稻季CH_4、N_2O和CO_2均以排放为主;在麦季,N_2O和CO_2以排放为主,CH_4通量较小。正常水肥管理条件下(以施肥小区计),三种气体在稻季平均通量分别为4.21 mg CH_4·m~(-2)·h~(-1)、84.77μg N_2O·m~(-2)·h~(-1)和602.73 mg CO_2·m~(-2)·h~(-1),麦季平均通量分别为0.14 mg CH_4·m~(-2)·h~(-1)、94.24μgN_2O·m~(-2)·h~(-1)和265.31 mg CO_2·m~(-2)·h~(-1)。对农田生态系统中三种温室气体的相关性分析表明,CH_4和CO_2的通量呈显著正相关;而CH_4和N_2O的通量表现出较明显的此消彼涨的关系。 温室气体排放的影响因子包括温度、水分状况、土壤理化性质、植物、农田水肥管理等。CH_4和CO_2排放量与各温度之间呈显著线性正相关关系;CH_4的排放极值发生在5cm土温为30~33℃时,N_2O的排放极值发生在5cm土温为18~30℃时。稻季田面水厚度和温度与CH_4排放量呈显著线性正相关,与N_2O排放量呈显著线性负相关。稻季由于长期淹水,土壤Eh值较低,4~12 cm土层呈弱还原环境,有利于农田土壤中CH_4的产生;麦季土壤不再淹水,通气性增强,Eh值显著升高,土壤呈氧化环境。稻季植株高度与CO_2通量呈显著线性正相关关系;麦季植株高度与CO_2和N_2O通量均呈显著线性正相关关系。对施肥小区和对照小区的数据做配对t检验显示,两种施肥处理下,CH_4和CO_2通量具有显著差异,即施肥对CH_4和CO_2排放有明显的影响。 上海郊区稻麦轮作农田生态系统中CH_4、N_2O和CO_2的排放总量在正常水肥管理条件下(以施肥小区计),稻季分别为1.5×10~5 g·hm~(-2)、3.0×10~3 g·hm~(-2)、2.1×10~7 g·hm~(-2),在麦季分别为7.1×10~3 g·hm~(-2)、4.8×10~3 g·hm~(-2)、1.3×10~7 g·hm~(-2)。CH_4排放以稻季为主,麦季排放量仅占稻季的1.5~4.8%;N_2O排放为麦季大于稻季;CO_2排放,在两季的对照小区其总量差距不大,在施肥小区是稻季大于麦季。两季农田系统因施肥而造成N_2O排放损失的N仅占施肥量的0.50%和0.48%。N_2O排放对农田生态系统N循环的作用较微弱。 基于对温室气体排放的影响因子的主成分分析,建立了稻季CH_4、N_2O和CO_2通量的三个半经验方程,以及麦季N_2O和CO_2通量的两个半经验方程。其拟合结果均与实测值有显著的相关关系。通过实测值与半经验模型模拟值的对比发现,半经验模型基本上体现了CH_4、N_2O和CO_2的耕作季变化趋势。
【学位授予单位】:华东师范大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:X171.1

【引证文献】
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6 陈东;刘文清;张玉钧;刘建国;阚瑞峰;王敏;王晓梅;崔益本;陈玖英;;基于可调谐半导体激光光谱的烟道CO监测系统[A];第十七届全国激光学术会议论文集[C];2005年
7 辛生业;毕延洁;;浅谈我国水泥产业结构调整中的立窑水泥问题[A];东南十省市水泥发展论坛会刊[C];2007年
8 黄天佑;;我国铸造业的节能减排[A];第八届中国铸造协会年会论文集[C];2008年
9 刘伟;郑国良;;矿井水源热泵系统应用可行性分析[A];山东制冷空调——2009年山东省制冷空调学术年会“烟台冰轮杯”优秀论文集[C];2009年
10 王之麒;;中小功率柴油机发展与展望[A];面向21世纪的科技进步与社会经济发展(下册)[C];1999年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 驻京记者  王星;二氧化碳 我国15年减排18亿吨[N];文汇报;2007年
2 楚新 编译;德国企业每年提高能源效率3%[N];中国经济导报;2007年
3 练崇田通讯员 黄树华 李悦斌;江西道路施工首次成功应用温拌沥青[N];中国交通报;2008年
4 黄勇 徐海静;企业应提高“减排意识”[N];中国化工报;2006年
5 张庆阳;国外温室气体排放税一览[N];中国气象报;2004年
6 小加;新型生物基包装技术可减少30%至40%气体排放[N];中国包装报;2008年
7 记者 何屹;英科技周活动以节能为主题[N];科技日报;2006年
8 本报驻布鲁塞尔记者  孙健;欧盟将控制民用飞机温室气体排放[N];经济日报;2007年
9 李汶璟;鱼类和本地海藻重现河流[N];中国绿色时报;2006年
10 记者 李鲁愿;两年破解世界难题 河南中孚功莫大焉[N];郑州日报;2006年
中国博士学位论文全文数据库 前6条
1 邓光瑞;大兴安岭森林可燃物燃烧气体释放的研究[D];东北林业大学;2006年
2 杜涛;关于钢铁企业气体污染物减量化研究[D];东北大学;2005年
3 郦秀萍;高炉—转炉区段工艺技术界面热能工程分析[D];东北大学;2005年
4 刘玉石;城市大气微环境大涡模拟研究[D];清华大学;2012年
5 刘明明;温室气体排放管制法律制度研究[D];西南政法大学;2010年
6 杨博;沥青路面节能减排量化分析方法及评价体系研究[D];长安大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王(韦华)烨;黑龙江省主要草本可燃物燃烧烟气分析[D];东北林业大学;2009年
2 黄丹丹;猪场沼液贮存中的气体排放研究[D];浙江大学;2013年
3 李敖彬;黑龙江省主要乔灌木树种可燃物燃烧烟气分析[D];东北林业大学;2008年
4 王广宇;黑龙江省主要森林类型地被物燃烧烟气分析[D];东北林业大学;2009年
5 张金辉;森林可燃物燃烧烟气成分及释放量分析[D];东北林业大学;2007年
6 任尚峰;车用重型增压中冷柴油机EGR试验研究[D];吉林大学;2007年
7 姚敏;循环经济下的企业环境业绩评价通用指标设计[D];华中科技大学;2006年
8 李勋;猪有害气体排放量实时监测系统的建立及其应用示范[D];中国农业科学院;2012年
9 许刚科;燃油活化及助燃功能复合材料研究[D];河北工业大学;2006年
10 窦贺鑫;基于TDLAS的气体在线检测系统研究[D];天津大学;2007年
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