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《甘肃农业大学》 2018年
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黄土高原雨养区轮作农田温室气体排放特征及影响因子

邓长芳  
【摘要】:本研究以陇中黄土高原旱作农田为研究对象,采用静态箱-气相色谱法和碳通量测量系统LI-8100(LI-COR,USA)对苜蓿-作物不同轮作模式和不同生长年限苜蓿土壤温室气体排放动态及其影响因素进行了测定和分析。轮作系统包括苜蓿-苜蓿(L-L)、苜蓿-休闲(L-F)、苜蓿-小麦(L-W)、苜蓿-玉米(L-C)、苜蓿-马铃薯(L-P)和苜蓿-谷子(L-M)6个处理,不同生长年限苜蓿包括5a生、12a生、14a生3个处理。通过研究黄土高原雨养农业区粮草轮作系统和不同生长年限紫花苜蓿土壤CO_2、N_2O、CH_4的排放动态和机制,揭示土壤温室气体排放通量与环境因子和生物因子间关系,为西部黄土高原苜蓿草地的合理利用和雨养农业系统生产力可持续发展提供理论参考。主要研究结论如下:(1)农田土壤表现为CO_2、N_2O排放源和CH_4吸收汇,且呈现出夏秋高,春冬低的季节性变化特征。苜蓿-苜蓿处理的CO_2累积排放量最高,苜蓿-小麦处理较之降低了42.43%,各处理CO_2累积排放量表现为L-LL-ML-PL-CL-WL-F;CH_4累积吸收量以苜蓿-谷子处理最高,较L-F和L-L分别增加了62.37%和31.68%,各处理CH_4累积吸收量表现为L-ML-WL-PL-CL-LL-F;N_2O的累积排放量L-C处理最高,L-P处理最低,各处理N_2O累积排放量表现为L-CL-ML-FL-LL-WL-P。(2)从日动态来看,CO_2排放呈昼高夜低的单峰变化曲线,分别在12:00-14:00和2:00达到一天内的排放最值。土壤CH_4大体表现为吸收汇,呈现双峰变化趋势,14:00和20:00排放通量最高,且L-P、L-C、L-M处理出现排放源;N_2O在16:00左右达到一天内的排放高峰,至凌晨4:00达到一天内的排放最低峰,L-L处理表现为吸收状态。(3)不同种植年限苜蓿土壤CO_2累积排放量表现为5a14a12a;随苜蓿生长年限的延长CH_4累积吸收量减小,其中以5a生苜蓿吸收最高,14a生苜蓿吸收最低;N_2O排放量呈单峰变化,7月份达到排放峰值,累积排放量表现为14a12a5a。(4)逐步回归分析表明,轮作模式土壤温度、过氧化氢酶是影响CO_2和CH_4排放的主导因素,N_2O主要受温度、水分的影响较大;不同种植年限苜蓿地CO_2排放通量主要受到温度和水分的制约,CH_4通量受到环境和生物因子的双重影响,其中以温度和脲酶影响占主导,而N_2O通量受土壤温度的影响最为显著。(5)轮作系统中,各处理综合增温潜势表现为L-LL-ML-CL-PL-FL-W,这说明苜蓿多年连作后,对大气温度的变化有明显的增温效应,而苜蓿后茬轮作粮食作物可有效减少土壤温室气体排放量,并以苜蓿后茬轮作小麦效果最佳;不同生长年限苜蓿草地中,综合增温潜势表现为5a14a12a,因此对种植一定年限的苜蓿应进行及时翻耕,以降低温室效应,缓解气候变暖。
【学位授予单位】:甘肃农业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:S181

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