京郊设施菜地水肥一体化条件下土壤N2O排放的研究

摘要

我国是蔬菜生产和消费大国。与种植粮食作物相比，设施菜地具有施肥量大、灌溉频繁、复种指数高等特点，不仅造成水肥资源利用率低，而且导致大量温室气体(N2O)排放，总体上呈现出高能耗、高排放和高污染等特征。水肥一体化技术被公认是一种节水、节肥的农田高效管理措施，已在国内外广泛应用，但目前对水肥一体化条件下设施菜地温室气体排放规律研究的相对薄弱，因此本研究以京郊典型设施菜地黄瓜-芹菜种植模式为例，于2013年、2014年对该种植模式两个轮作周期土壤N2O排放进行了系统监测，明确了水肥一体化条件下N2O排放规律、排放总量及其主要影响因素，并通过室内培养试验探讨了水肥互作对N2O排放的影响，以期为科学评估设施菜地N2O排放提供数据支撑，为设施菜地温室气体减排技术的提出提供科学依据。主要研究结果如下:
　　(1)田间试验监测结果表明，黄瓜-芹菜两个轮作周期内，基肥施用后N2O排放峰持续10-15天;追肥+灌水事件后土壤N2O排放呈现出一段短而急促的排放峰，持续时间为3-4天。2013年黄瓜生长季农民习惯(FP)处理、水肥一体化(FPD)处理和2014年黄瓜生长季农民习惯(FP)处理N2O排放系数均大于IPCC1％缺省值，分别为1.62％、1.42％和1.46％;其它生长季各个处理的N2O排放系数介于0.15％-0.83％之间，低于IPCC1％缺省值。
　　(2)黄瓜-芹菜两个轮作周期内，农民习惯(FP)处理N2O累积排放量为31.00±2.15kg·N·hm-2、26.36±2.43 kg·N·hm-2，而改漫灌为滴灌的水肥一体化(FPD)处理N2O累积排放量分别比农民习惯(FP)处理减少了4.16％、30.77％，1米土体氮素累积量增加了340.34 kgN hm-2-1429.18 kg Nhm-2;优化40％化肥氮量，再结合滴灌的优化水肥一体化(OPTD)处理，N2O累积排放量比农民习惯(FP)处理分别减少42.71％、50.26％，并且灌溉水利用效率提高了26.33％-76.91％、肥料生产力提高了33.29％-43.15％，表明在保证作物产量的前提下，合理优化施肥量和采用水肥一体化技术是提高水肥利用效率、减少设施菜地N2O排放的“双赢”措施。
　　(3)土壤无机氮含量、土壤湿度(WFPS)和土壤温度是影响N2O排放的重要因素。整个观测周期内，土壤无机氮含量与N2O排放变化趋势一致，滴灌促进土壤表层氮素累积;黄瓜生长季（2013年、2014年春夏季）N2O排放通量与WFPS均显著相关(P＜0.05)，芹菜生长季(2013年、2014年秋冬季)N2O排放通量主要与土壤温度显著相关(P＜0.05)。
　　(4)室内培养试验研究表明相同施肥水平下，不同水分处理的N2O排放通量与可溶性有机碳(DOC)显著正相关，说明本试验中N2O排放受DOC影响较大;相同施肥水平下，土壤低湿度(WFPS＜60％)时，N2O排放通量较低，排放持续时间短;土壤高湿度(60％＜WFPS＜80％)时，N2O排放通量迅速增加，持续时间长，这是反硝化作用加剧的结果。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 选题背景与研究意义

1．2 农田土壤N2O的产生机制及其影响因素

1．2．1 农田土壤N2O的产生机制

1．2．2 土壤N2O排放的影响因素

1．3 水肥一体化技术国内外研究进展

1．4 设施菜地N2O排放国内外研究进展

1．5 水肥一体化条件下N2O排放国内外研究进展

1．6 设施菜地N2O减排技术

第二章 研究内容和方法

2．1 研究目标和研究内容

2．1．1 研究目标

2．1．2 研究内容

2．2 研究方法

2．3 技术路线

2．4 试验区概况

第三章 水肥一体化条件下设施菜地N2O排放特征及其影响因素

3．1 材料与方法

3．1．1 田间试验设计

3．1．2 土壤N2O采集与测定

3．1．3 土壤温湿度的测定

3．1．4 土壤样品的采集与分析

3．2 结果与分析

3．2．1 水肥一体化条件下设施菜地土壤N2O排放特征

3．2．2 水肥一体化条件下设施菜地土壤N2O排放总量和排放系数

3．2．3 水肥一体化条件下环境因素对N2O排放的影响

3．3 本章讨论

3．3．1 水肥一体化条件下设施菜地的N2O排放规律

3．3．2 水肥一体化条件下设施菜地N2O排放总量

3．3．3 环境因子对水肥一体化条件下设施菜地N2O排放的影响

3．4 本章小结

第四章 水肥互作对设施菜地N2O排放的影响

4．1 材料与方法

4．1．1 供试土壤

4．1．2 试验设计及方法

4．1．3 样品采集

4．1．4 样品测定

4．1．5 数据处理

4．2 结果与分析

4．2．1 水肥交互作用下N2O的排放特征

4．2．2 水肥交互作用下N2O排放总量与排放系数

4．2．3 水肥交互作用下的无机氮含量和DOC

4．3 讨论

4．3．1 水肥交互作用下的N2O排放规律

4．3．2 土壤无机氮对N2O排放的影响

4．3．3 DOC对N2O排放的影响

4．4 结论

第五章 结论与展望

5．1 主要结论

5．2 研究展望

参考文献

致谢

作者简介