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稻田土壤剖面CH4、N2O、CO2分布特征及周转规律研究

2020-12-11阅读(754)

稻田土壤剖面CH4、N2O、CO2分布特征及周转规律研究

论文摘要

大气中温室气体浓度增加导致气候变暖是当今全球性环境问题。CO2、CH4和N2O是最重要的大气温室气体。土壤碳、氮循环对大气中温室气体浓度的变化起着至关重要的作用。土壤是一个极为复杂的多相体系,因此稻田生态系统土壤剖面温室气体的分布特征及周转规律研究对深入理解温室气体的产生机理和行为过程十分重要。本文在同一位点原位采集淹水或排水状态下土壤剖面不同层次（7cm、15cm、30cm、50cm）的气体,研究稻田生态系统两种主要轮作制度下土壤剖面中CH4、N2O和CO2浓度的分布特征及周转规律,各土层间周转速率用上层到下层土壤周转通量的净变量来表示,即0～15cm间,7～30cm间和15～50cm间。大田试验从2009年11月旱作季节播种开始到2010年11月旱作季节播种结束,在江苏省南京市江宁区秣陵镇实施,同时设置小麦-单季稻（W-SR）和油菜-双季稻（OR-DR）两种轮作体系；每种轮作体系分别设四个处理：不施N肥不施秸秆（ck）、施N肥不施秸秆（S0）、施N肥稻季施低水平秸秆（S1）和施N肥稻季施高水平秸秆（S2）；同时设置不施肥无耕种的休闲（fallow）处理。试验结果表明,不同水旱轮作体系下土壤剖面较高的CH4浓度和周转速率均发生在水稻生长期的表层土壤0～15cm间,而旱季小麦和油菜生长期土壤剖面CH4浓度及周转速率均较低。施用秸秆增加了水稻生长期表层土壤的CH4浓度及周转速率。不同水旱轮作体系下土壤剖面N2O浓度分布特征主要表现为：旱季作物生长期土壤剖面N2O浓度均为下层高于表层,小麦季为30cm≥50cm≥15cm≥7cm和油菜季为50cm≥30cm≥15cm≥7cm;单季稻和双季稻生长期土壤剖面N2O浓度均为表层高于下层；无论旱季还是水稻季节,土壤剖面N2O的周转规律均表现为上层土壤周转速率较高,其平均周转速率高于下层土壤。施用氮肥显著增加土壤剖面的N2O浓度和周转速率。不同水旱轮作体系下土壤剖面CO2浓度分布特征主要表现为：夏季水稻生长期土壤剖面各土层CO2平均浓度显著高于冬小麦和油菜生长期。小麦和油菜生长期CO2浓度随着土层深度的增加而增加；单季稻和早稻生长期CO2平均浓度在7cm,15cm和30cm土层以内随着深度的增加而增加,50cm土层CO2浓度较低；晚稻生长期15cm和30cm土层的CO2浓度高于表层7cm和底层50cm；土壤剖面CO2周转规律主要表现为夏季水稻生长期各土层CO2周转速率高于旱季小麦和油菜生长期,小麦-单季稻和油菜-双季稻生长期均为表层土壤0～15cm间CO2周转速率最高。

论文目录

  • 目录
  • 图表目录
  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 缩写说明
  • 第一章 引言
  • 1.1 研究目的及意义
  • 1.2 国内外研究进展
  • 4研究进展'>1.2.1 稻田土壤CH4研究进展
  • 2O研究进展'>1.2.2 农田土壤N2O研究进展
  • 2研究进展'>1.2.3 农田土壤CO2研究进展
  • 1.2.4 土壤剖面气体采集方法
  • 1.3 主要研究内容
  • 1.4 技术路线
  • 第二章 材料与方法
  • 2.1 试验总体设计
  • 2.2 田间管理
  • 2.3 样品采集
  • 2.3.1 气体样品的采集与测定
  • 2.3.2 土壤样品采集和测定
  • 2.3.3 气象资料
  • 2.4 土壤剖面气体排放通量和周转速率的计算方法及统计分析
  • 4分布特征及周转规律研究'>第三章 稻田生态系统土壤剖面CH4分布特征及周转规律研究
  • 4分布特征'>3.1 不同水旱轮作体系稻田土壤剖面CH4分布特征
  • 4浓度的季节变化与空间变异'>3.1.1 小麦-单季稻土壤剖面CH4浓度的季节变化与空间变异
  • 4浓度的季节变化与空间变异'>3.1.2 油菜-双季稻土壤剖面CH4浓度的季节变化与空间变异
  • 4通量规律'>3.2 水稻生长季节稻田土壤剖面的CH4通量规律
  • 4周转规律'>3.3 不同水旱轮作体系稻田土壤剖面CH4周转规律
  • 4周转规律'>3.3.1 小麦-单季稻土壤剖面CH4周转规律
  • 4周转规律'>3.3.2 油菜-双季稻土壤剖面CH4周转规律
  • 3.4. 小结和讨论
  • 2O分布特征及周转规律研究'>第四章 稻田生态系统土壤剖面N2O分布特征及周转规律研究
  • 2O分布特征'>4.1 不同水旱轮作体系稻田土壤剖面N2O分布特征
  • 2O浓度的季节变化与空间变异'>4.1.1 小麦-单季稻土壤剖面N2O浓度的季节变化与空间变异
  • 2O浓度的季节变化与空间变异'>4.1.2 油菜-双季稻土壤剖面N2O浓度的季节变化与空间变异
  • 2O通量规律'>4.2 不同水旱轮作体系稻田土壤剖面的N2O通量规律
  • 2O通量规律'>4.2.1 小麦-单季稻土壤剖面的N2O通量规律
  • 2O通量规律'>4.2.2 油菜-双季稻土壤剖面的N2O通量规律
  • 2O周转规律'>4.3 不同水旱轮作体系稻田土壤剖面N2O周转规律
  • 2O周转规律'>4.3.1 小麦-单季稻土壤剖面N2O周转规律
  • 2O周转规律'>4.3.2 油菜-双季稻土壤剖面N2O周转规律
  • 4.4 小结和讨论
  • 2分布特征及周转规律研究'>第五章 稻田生态系统土壤剖面CO2分布特征及周转规律研究
  • 2分布特征'>5.1 不同水旱轮作体系稻田土壤剖面CO2分布特征
  • 2浓度的季节变化与空间变异'>5.1.1 小麦-单季稻土壤剖面CO2浓度的季节变化与空间变异
  • 2浓度的季节变化与空间变异'>5.1.2 油菜-双季稻土壤剖面CO2浓度的季节变化与空间变异
  • 2通量规律'>5.2 不同水早轮作体系稻田土壤剖面的CO2通量规律
  • 2通量规律'>5.2.1 小麦-单季稻土壤剖面的CO2通量规律
  • 2通量规律'>5.2.2 油菜-双季稻土壤剖面的CO2通量规律
  • 2周转规律'>5.3 不同水早轮作体系稻田土壤剖面CO2周转规律
  • 2周转规律'>5.3.1 小麦-单季稻土壤剖面CO2周转规律
  • 2周转规律'>5.3.2 油菜-双季稻土壤剖面CO2周转规律
  • 5.4 小结和讨论
  • 第六章 结论与展望
  • 6.1 结论
  • 6.2 创新点
  • 6.3 研究展望
  • 参考文献
  • 作者介绍
  • 致谢

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