中亚热带丘陵区茶园土壤温室气体排放及其影响因素

摘要

近年来，农业生产活动造成的温室气体排放浓度持续增加，引起了学者的广泛关注。在明确各类生态系统温室气体排放的基础上，以减排为前提，研究农业生态系统，已成为当前生态学及相关学科的研究热点之一。因此本研究通过对中亚热带丘陵区不同园龄茶园（高龄、中龄、低龄）和林地土壤进行一年的连续野外监测，明确了茶园土壤温室气体排放特征；分析了土壤温度、水分、可溶性有机碳、微生物生物量碳、矿质氮含量与温室气体排放的关系；结合室内培养试验探讨了施肥对茶园土壤温室气体排放的影响机制，旨在为我国茶园土壤合理施肥、降低温室气体排放提供理论依据。主要研究结果如下：
　　（1）中亚热带丘陵区茶园和林地土壤CO2、N2O和CH4排放通量的变化范围分别为11.50~415.14 mg·m-2·h-1，0.12~820.28μg·m-2·h-1和-45.54~66.18μg·m-2·h-1，年累积排放量分别在8.33~10.59 t·hm-2，1.47~11.57 kg·hm-2和-0.50~0.33 kg·hm-2之间，按年累积排放量，茶园CO2、N2O、CH4年累积排放量均显著大于林地，不同园龄的茶园土壤温室气体排放也存在差异，高龄茶园CO2累积排放量最高，中龄茶园最低；而N2O累积排放量中高龄茶园显著大于低龄茶园；CH4年累积排放量低龄茶园>中龄茶园>高龄茶园，其中高龄茶园土壤为大气甲烷的“汇”。
　　（2）不同园龄茶园和林地土壤温室气体排放均呈现明显的季节性变化。茶园和林地土壤CO2排放通量均呈现出“夏季高，春秋季其次，冬季最低”的变化规律；茶园N2O排放通量呈现出“春夏季高，秋冬季低”的季节变化规律，而林地N2O排放通量无明显的季节性变化趋势；茶园和林地CH4呈现出“秋冬季有一定的排放，春夏季吸收为主”的变化规律。
　　（3）土壤温度、可溶性有机碳与CO2排放通量呈显著相关关系，是影响CO2排放的重要因子（p<0.05）；土壤温度、含水量、可溶性有机碳、硝态氮与N2O排放通量达到显著相关（p<0.05），是影响N2O排放的重要因子。
　　（4）不同园龄茶园和林地土壤温室气体综合增温潜势高低顺序为高龄茶园>中龄茶园>低龄茶园>林地，综合增温潜势高龄茶园最高，林地最低。在高龄茶园、中龄茶园、低龄茶园和林地的增温潜势中，CO2所占的比重分别为88.92％，86.25%，95.60%和97.84%，CH4所占比重分别为-0.01%，0.01%，0.03%和-0.05%。CO2对综合温室效应的贡献最高。
　　（5）室内培养试验结果表明，施加氮肥和饼肥对茶园土壤CO2和N2O排放均有明显的促进作用，而对CH4排放无显著影响。同等氮量条件下，单施饼肥处理CO2和N2O排放最高，其次是饼肥和氮肥2:1混施及饼肥和氮肥1:2混施处理，最后是单施氮肥处理。有机肥的添加可显著提高茶园土壤CO2和N2O排放。
　　（6）添加氮肥和饼肥后，不同处理下茶园CO2排放通量与土壤可溶性有机碳、微生物生物量碳均呈显著正相关关系；而N2O排放通量也与土壤可溶性有机碳和矿质氮（NH4+-N和NO3--N）达到显著相关。
　　（7）不同园龄的茶园和林地土壤CO2与N2O排放通量均具有显著的正相关关系；室内培养试验同样表明，CO2与N2O排放通量存在极显著的正相关性。

目录

声明

1 前言

1.1 研究背景

1.2 我国茶园土壤基本情况

1.3.1 我国茶园土壤CO2研究进展

1.3.2 我国茶园土壤N2O研究进展

1.3.3 我国茶园土壤CH4研究进展

1.4.1 土壤温度

1.4.2 土壤含水量

1.4.3 施肥措施

1.4.4 其它因素

1.5.1 研究目的及意义

1.5.2 研究内容

1.6 技术路线

2 材料与方法

2.1.1 供试点基本情况

2.1.2 研究方法

2.2.1 研究方法

2.3 数据分析处理

3 结果与讨论

3.1.1 研究区域气象因子

3.1.2 土壤温室气体排放特征

3.1.3 土壤环境因子变化

3.1.4 温室气体通量与土壤环境因子的关系

3.1.5讨论

3.2.1土壤温室气体排放

3.2.2 施加氮肥和饼肥后土壤环境因子变化

3.2.3 温室气体通量变化与环境因子的关系

3.2.4 讨论

4结论

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的科研论文