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稻田土壤微生物量与温室气体排放的研究

李侃  
【摘要】:自工业革命以来,由于人类活动和化石燃料使大气中CO_2、CH_4和N_2O等温室气体的浓度不断上升。由此导致的全球气候变暖会引起海平面上升、降水分布变异、植被分布和生产力的改变等一系列严重的全球环境问题,对人类自身的生存和社会经济的持续发展带来巨大的威胁。 生态系统碳循环是全球气候变化研究的一个核心,陆地生态系统碳循环研究是预测未来大气CO_2和其它温室气体含量、认识大气圈与生物圈的相互作用等科学问题的关键,也是认识地球生态系统的水循环、养分循环和生物多样性变化的基础。 利用静态箱/气相色谱法对川中丘陵区不同轮作水稻土壤系统进行全生长季CO_2、CH_4和N_2O排放观测,探讨土壤微生物量与CO_2、CH_4和N_2O排放通量以及植株生长的关系:讨论CO_2、CH_4和N_2O排放通量的季节变化特征及其环境因子和植物生长对其的影响。结果表明: (1) 稻田土壤微生物碳量与水稻成熟期CH_4和CO_2排放通量高度相关,与水稻植株箱外平均生物量和不同处理的氮肥施用量分别达到0.05和0.01的显著和极显著相关水平。 (2) 稻—油轮作、稻—麦轮作和冬水田水稻系统CH_4和CO_2排放均呈现明显的季节变化规律。稻—油轮作和冬水田水稻系统CH_4排放呈现“两边低,中间高”的特点;不同轮作水稻系统的CO_2排放通量均呈现“前低后高”的季节变化规律。 (3) 在水稻的整个生育期中,稻-麦轮作、稻-油菜轮作、冬水田常规栽培稻田CH_4平均排放通量分别为11.52、6.88和25.41mg·m~(-2)·h~(-1),冬水田的CH_4排放通量远大于水旱轮作稻田的CH_4平均排放通量。 (4) 不同轮作系统水稻生长期CO_2总的排放通量为冬水田水稻系统>稻—麦轮作系统>稻—油轮作系统,其中冬水田水稻系统的CO_2排放通量分别比稻—油轮作系统和稻—麦轮作系统高出22.83%和17.65%。 (5) 不同轮作水稻系统的N_2O排放在整个水稻生长期的平均排放通量均很小。稻—油轮作和稻—麦轮作的常规和高氮处理在水稻返青期有一个N_2O排放的高峰期;水稻收割前的晒田期间稻田N_2O的排放通量也有不同程度的上下波动。


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