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华北平原典型农田土壤及作物氧化亚氮通量特征

叶欣  
【摘要】:N_2O是大气中一种长寿命痕量气体,大气中N_2O浓度的持续增加不仅可以导致全球变暖而且会破坏臭氧层。目前的研究表明大气中约80%的N_2O增长量来自农田生态系统。中国是一个拥有13亿人口的农业大国。为了解决人口增长带来的对粮食的需求,化肥的用量逐年增加。1990年和1995年N肥的用量分别是1.74×10~7t和2.22×10~7t。N肥的施用量占到了世界总用量的的1/4。因此研究中国农田土壤N_2O的排放特征及估算其排放量对提出合理减排措施和估算全球N_2O排放量有重要的意义。 2003年7月至2004年9月在中科院山东禹城综合试验站采用静态箱法原位测定了华北平原典型棉花田、玉米田、大豆田和小麦田土壤及植株N_2O通量。研究了华北平原典型农田土壤和作物N_2O通量的季节变化与日变化规律及不同气候环境条件下华北平原农田土壤和作物N_2O通量变化规律,揭示了影响华北平原农田土壤及作物N_2O通量变化的主要环境因子。 通过对数据分析,结果表明棉田、玉米、大豆田和小麦田土壤N_2O平均分别为88.2μg.m~(-2).h~(-1)、244.3μg.m~(-2).h~(-1)、177.8μg.m~(-2).h~(-1)和51.2μg.m~(-2).h~(-1)。棉田土壤、玉米田土壤、大豆田土壤和小麦田土壤都是N_2O的源。棉花植株、大豆植株和小麦植株N_2O平均分别为-401.1μg.m~(-2).h~(-1)、-738.3μg.m~(-2).h~(-10)和-50.6μg.m~(-2).h~(-1)。棉花植株、大豆植株和小麦植株都是N_2O的汇。 三种作物土壤N_2O排放量均呈明显的季节变化。春秋季N_2O排放量较小,夏季N_2O排放量较大。棉田土壤和小麦田土壤N_2O排放量日变化大致呈现单峰或双峰曲线:峰值多出现在白天11:00-15:00之间和晚上1:00-4:00之间。玉米土壤N_2O排放量日变化大致呈现双峰曲线:白天13:00-15:00之间和晚上4:00-7:00之间各有一个排放峰。 实验表明当土壤湿度适宜,养分供应充足,气温较高且日较差比较大时N_2O日排放呈现与温度日变化密切相关的单峰型日变化。棉花田土壤、玉米田土壤和大豆田土壤N_2O的排放量与5cm地温显著相关,可用指数函数F=Ae~(at)来进行模拟,与0—5cm土壤湿度相关性不


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