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《西北农林科技大学》 2017年
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地膜覆盖和施氮对旱作春玉米农田净温室效应与温室气体排放强度的影响

刘建粲  
【摘要】:为评价旱作春玉米地膜覆盖和不同施氮水平的农田系统净温室效应(Net global warming potential,Net GWP)和温室气体排放强度(Greenhouse gas intense,GHGI),于2016年4月至2017年4月,采用静态箱-气相色谱法对农田土壤N2O、CH4和CO2进行采集与测定,对地膜覆盖下不同施氮水平的旱作春玉米的氮肥农学效率(AEN)、农田净温室效应和温室气体排放强度进行计算。试验设0 kg·ha-1(N1)、100 kg·ha-1(N2)、250 kg ha-1(N3)、400 kg ha-1(N4)4个氮水平,分别在地膜覆盖与无覆盖条件下施用。获得以下主要结果:(1)氮肥的施入促进了N2O的排放,其排放速率的峰值随施氮量的增加而增加:地膜覆盖条件下,0、100、250和400 kg·ha-1施氮量下N2O的排放速率分别为2.26、7.42、16.58和31.08 ug N2O-N m-2 h-1;无覆盖条件下0、100、250和400 kg·ha-1施氮量下N2O的排放速率分别为2.39、5.93、17.18和23.28 ug N2O-N m-2 h-1。覆盖模式对N2O的排放的影响主要体现在,VE-VT期,地膜覆盖处理的排放峰值高于不覆膜处理;VT之后,不覆膜处理峰值较高。(2)随着施氮量的增加,N2O累积排放量显著增加,地膜覆盖未显著增加农田N2O的累积排放量,但地膜覆盖改变了春玉米不同生育阶段的N2O累积排放比例。作物生育期内,地膜覆盖条件下,0、100、250和400 kg·ha-1施氮量下N2O的累积排放量分别为0.08、0.26、0.57和1.07 kg N2O-N ha-1;无覆盖条件下则为:0.08、0.20、0.59和0.80 kg N2O-N ha-1。(3)地膜覆盖条件下随着施氮量的增加,CO2累积排放量显著增加,地膜覆盖未显著增加农田CO2的累积排放量。在N0和N100处理下,地膜覆盖显著降低了农田CH4的累积吸收量,氮肥用量并未显著影响甲烷的吸收。作物生育期内,地膜覆盖条件下,不同施氮量下CO2的累积排放量和CH4累积吸收量范围分别为2.02~3.59 t·ha-1和0.61~0.79 kg ha-1,无覆盖条件下则为2.14~3.23 t·ha-1和0.87~1.05 kg ha-1。(4)在保证氮肥农学效率的前提下,地膜覆盖显著提高了作物产量:不同施氮量下,地膜覆盖春玉米产量为2.0-16.7 Mg ha-1,而无覆膜春玉米产量为0.9-8.8 Mg ha-1。(5)建立了基于LCA计算覆膜旱地玉米农田净温室效应的参数。地膜覆盖和无覆盖条件下农田净温室效应均随着施氮量的增加而显著增加。地膜覆盖增加了春玉米体系的农田净温室效应,但并没有增加温室气体排放强度。覆膜条件下,当施N量为250 kg ha-1时,单位籽粒温室气体排放强度可降低至245.91 kg·CO2-eq·Mg-1,可实现产量和低碳排放的协同。
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