大气CO_2浓度升高对稻—麦轮作农田温室气体排放影响的研究

【摘要】：FACE(Free-air CO_2 enrichment)系统是一个模拟未来大气CO_2浓度升高的微域生态环境。由于FACE圈没有任何隔离设施,气体可以自由流通,因此系统内部通风、光照、温度、湿度等条件十分接近自然生态环境。本文利用无锡稻-麦轮作FACE平台研究了在背景大气CO_2浓度(Ambient处理)和背景大气CO_2浓度+200μmol mol~(-1) (FACE处理)水平下有机质还田及氮肥施用对农田CH_4及N_2O排放的影响,初步估算了大气CO_2浓度升高对稻田生态系统碳交换的影响。 有机质还田主要促进水稻生长前期稻田CH_4排放,并且CH_4排放随有机质还田量增大而增强。在150kgN ha~(-1)水稻单季施肥水平下,还田有机质对CH_4排放的促进作用Ambient处理大于FACE。大气CO_2浓度升高促进稻田CH_4排放。在背景大气CO_2浓度下,氮肥从水稻单季150kgN ha~(-1)提高到250 kgN ha~(-1)时,稻田CH_4排放减少,当大气CO_2浓度升高200μmol mol~(-1)时,提高相应的氮肥施用量促进稻田CH_4排放。在小麦生长季,通气良好的旱地土壤表现出对CH_4的吸收,大气CO_2浓度升高促进土壤对CH_4的吸收。在稻麦轮作条件下,小麦生长季土壤对CH_4的吸收量不到水稻生长季排放量的3%。 水稻生长前期,还田小麦秸杆量的增加在Ambient条件下降低了稻田N_2O排放,在FACE条件下促进了N_2O排放。氮肥施用量的增加促进农田N_2O排放。农田N_2O排放2001-2002稻麦轮作周期大于2002-2003轮作周期,并且第一个轮作周期N_2O排放对大气CO_2浓度升高响应不明显,第二个轮作周期大气CO_2浓度升高显著降低了N_2O排放。 研究表明,大气CO_2浓度升高对水稻地上部分基于单位干物质呼吸速率无显著影响,但由于CO_2浓度升高显著促进了水稻植株生物量的积累,从而显著地增加了水稻地上部分基于单位面积呼吸速率。初步的研究表明,大气CO_2浓度升高有利于稻田生态系统碳固定。