灌溉方式与灌水量对番茄生长及土壤温室气体排放的影响

摘要

近年来，设施栽培面积逐年上升，已成为现代农业生产的重要组成部分，其土壤温室气体排放也越来越引起重视。本研究采用静态箱—气象色谱法，对未种植作物土壤和对盆栽番茄土壤的N2O、CO2和CH4的排放通量进行观测。研究不同灌溉方式与灌水量下，不同生育期内土壤N2O、CO2和CH4的排放动态变化及番茄生长状况和对土壤理化性质的影响，以期为温室栽培条件下温室气体减排提供理论依据，同时也为节水技术的应用推广提供重要的环境效应评价方面的数据支持。主要结果如下： 1）对未种植作物土壤的观测发现，各处理的N2O排放通量均呈波动下降的趋势， N2O 的排放总量高水处理（W3）>中水处理（W2）>低水处理（W1）；各处理的 CO2排放通量随着灌溉量和灌溉频率的变化呈多峰动态变化，CO2的排放总量高水处理（W3）>中水处理（W2）>低水处理（W1）；各处理总体表现为大气CH4汇，CH4的吸收总量高水处理（W3）>中水处理（W2）>低水处理（W1）。高水处理（W3）显著增加了土壤温室效应。 2）对盆栽番茄土壤的观测发现，土壤N2O的排放通量在两次追肥后均显著升高，且N2O的排放量随单次灌水量的增大而增大。除低灌水下限处理（T1、D1）外，其余处理滴灌土壤的 N2O 排放总量均高于常规灌溉；土壤 CO2的排放与土壤温度呈显著正相关且随灌溉量的增加而增强；各处理总体也表现为大气CH4汇。 3）番茄整个生育期内，低灌水下限处理（T1、D1）所产生的温室效应、单位灌溉量的N2O排放强度、CO2排放强度、CH4吸收强度及总的温室气体排放强度（GHGI）显著高于其余处理。 4）旱地土壤的CH4和N2O的产生存在着此消彼长关系，但由于旱地土壤中的CH4排放极其微弱，因此在旱地土壤中应着重考虑如何减少N2O的排放从而减缓温室效应。 5）中灌水下限（T2、D2）的番茄长势最好，产量最优。土壤水分含量长期处于高水平下会使得土壤pH下降。土壤硝态氮的含量随着灌水量的增加而降低。与滴灌相比，常规灌溉的土壤微生物量碳含量有所升高，且灌水量越高，土壤微生物量氮越高，微生物量碳含量越低。 综上所述，灌溉量、灌水频率以及灌溉方式对温室土壤N2O、CO2和CH4的排放量有显著影响，土壤 N2O和CO2的排放会随灌溉量的增加而增大，灌溉频率过高降低了土壤CO2的排放，激发了土壤CH4的排放。用单位灌溉量的温室气体排放强度（GHGI）、水分利用效率（WUE）、产量、番茄品质等综合评价各处理的环境效应和经济效应，滴灌条件下的中灌水下限处理（D2）更有利于设施菜地的节水减排。所得结论仅来源于一季盆栽试验的结果，尚需在温室田间条件下进一步验证。

目录

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第一章 文献综述

1.1引言

1.2国内外研究动态

1.3研究内容

1.4 研究思路与技术路线

第二章 材料与方法

2.1试验材料

2.2试验方案

2.3测定项目和方法

2.4参数计算与数据处理

第三章 不同水分管理下塿土温室气体排放的动态规律研究

3.1不同水分管理下各处理灌水情况

3.2塿土温室气体排放通量的动态变化

3.3 N2O、CO2和CH4累积排放量及温室效应

3.4 讨论

3.5小结

第四章 灌溉方式与灌水量对番茄土壤温室气体排放的影响

4.1番茄生育期土壤N2O排放特征

4.2番茄生育期土壤CO2排放特征

4.3番茄生育期土壤CH4排放特征

4.4 番茄各生育期土壤温室效应（GWP）和单位灌溉量的温室气体排放强度(GHGI)

4.5番茄全生育期的总灌水量、灌水次数及水分利用效率（WUE）

4.6讨论

4.7小结

第五章 灌溉方式与灌水量对番茄生长和土壤理化性质的影响

5.1不同灌溉处理下番茄的生长情况

5.2不同灌溉处理间番茄品质的差异

5.3不同灌溉处理下土壤理化性质的差异

5.4讨论

5.5小结

第六章 结论与研究展望

6.1主要结论

6.2研究展望

参考文献

致谢

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