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稻麦轮作生态系统温室气体（CO_2、CH_4和N_2O）排放研究

作　者: 邹建文
导　师: 黄耀
学　校: 南京农业大学
专　业: 土壤学
关键词: 背景排放化肥排放系数水分管理碳氮比有机物料 NEE
分类号: S181
类　型: 博士论文
年　份: 2005年
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内容摘要

温室气体引起的全球变暖和臭氧层破坏是当今两大全球环境问题。其中,CO₂、CH₄和N₂O是最主要的温室气体。农田生态系统在全球大气温室气体收支中起着十分重要的角色。本研究主要以我国华东地区稻麦轮作生态系统为对象,采用静态暗箱-气相色谱法田间原位同步测定CO₂、CH₄和N₂O通量,探讨常规农业管理措施对该系统温室气体排放的影响,以及一些相关过程和机理。田间试验包含三个稻麦轮作周期:2000-01稻麦轮作周期内,采用区组设计研究水稻生长季灌溉方式（淹水-烤田-淹水和持续淹水）和秸秆施用(分0、225、450g·m^-23水平填埋于土壤耕作层10cm处)对稻田CH₄和N₂O排放及后季冬小麦田N₂O排放的影响:2001-02稻麦轮作周期研究稻田基施有机物料对稻麦轮作系统CH₄和N₂O排放的综合影响。不同碳氮比的有机物料施用处理包括:常规化肥（化肥处理,CK）、菜饼+常规化肥（菜饼处理,RC）、小麦秸秆+常规化肥（秸秆处理,WS）、牛厩肥+常规化肥（牛厩肥处理,CM）和猪厩肥+常规化肥（猪厩肥处理,PM）。施用的有机物料于水稻移栽前填埋于土壤耕作层10cm左右,其中牛厩肥和猪厩肥为未腐熟的干物料;2002-03年轮作周期田间设置不同的化肥施用量和作物残体还田量处理,研究稻麦轮作系统化肥N和作物残体N的N₂O直接排放系数。为期21天的培养实验以不同C/N比的植物残体为碳源,尿素为氮源,研究了植物残体分解对N₂O排放的影响。采用盆栽和大田试验相结合,以静态暗箱-气相色谱法和作物收割法相结合确定冬小麦植株排放N₂O量,描述冬小麦植株排放N₂O的季节动态。主要结果如下: 1.与淹水-烤田-淹水（F-D-F）相比,持续淹水（F）显著减少稻田N-2O排放,却增加稻田CH₄排放和后季麦田N₂O排放。水稻生长季不同的灌溉方式下秸秆填埋对麦田N₂O排放的影响不同。在常规灌溉方式下,与无秸秆施用处理相比,填埋225g·m^-2和450g·m^-2小麦秸秆显著减少后季麦田N₂O排放;而在持续淹水方式下,秸秆施用并不减少后季麦田N₂O排放。 2.在淹水-烤田-淹水-湿润灌溉（干干湿湿）条件下,有机物料填埋对CH₄和N₂O排放的影响与有机物料类型有关。与施用化肥（化肥处理）相比,稻田基施菜饼+化肥（RC）促进水稻生长季CH₄和N₂O的排放量,分别增加252%和22%;对后季麦田N₂O排放量无影响;施用小麦秸秆+化肥（WS）导致水稻生长季CH₄排放增加250%,然而却明显减少水稻生长季和后季麦田的N₂O排放量,分别减少18%和

全文目录

摘要(中文)  10-13
摘要(英文)  13-18
第一章引言  18-42
  1．1 研究目的和意义  18-20
  1．2 国内外研究动态  20-40
  1．3 研究内容  40-42
第二章材料与方法  42-55
  2．1 大田试验设计  42-45
  2．2 生物和环境要素记载  45-46
  2．3 CO_2、CH_4和N_2O排放通量的同步检测  46-54
  2．4 统计分析  54-55
第三章稻田灌溉和秸秆施用对稻麦轮作生态系统CH_4和N_2O排放的影响  55-60
  3．1 水分管理和秸秆施用对稻田CH_4和N_2O排放的影响  55-57
  3．2 水分管理和秸秆施用对后季麦田N_2O排放的影响  57-59
  3．3 小结  59-60
第四章不同种类有机物料施用对稻麦轮作系统CH_4和N_2O排放的综合影响  60-67
  4．1 CH_4和N_2O排放通量的季节变化  60-62
  4．2 有机物料施用对CH_4排放的影响  62-63
  4．3 有机物料施用对N_2O排放的影响  63-65
  4．4 CH_4和N_2O排放的综合温室效应比较  65-66
  4．5 小结  66-67
第五章植物残体碳氮比对土壤N_2O排放的影响  67-78
  5．1 材料与方法  67-68
  5．2 植物残体和尿素施用对N_2O和CO_2排放量的影响  68-69
  5．3 N_2O排放与植物残体的C／N比  69-71
  5．4 N_2O排放、土壤DOC含量与植物残体C／N比  71-74
  5．5 有机、无机N的N_2O转化率与植物残体C／N比  74-75
  5．6 讨论  75-77
  5．7 小结  77-78
第六章稻麦轮作生态系统N_2O直接排放系数  78-89
  6．1 引言  78-80
  6．2 稻麦轮作系统N_2O排放量  80-81
  6．3 N_2O排放的年际变化和空间变化  81-82
  6．4 化肥N的N_2O直接排放系数  82-83
  6．5 作物残体N的N_2O排放系数  83-84
  6．6 N_2O背景排放量  84-85
  6．7 讨论  85-89
第七章环境因子对稻麦轮作系统CO_2、CH_4和N_2O排放的影响  89-98
  7．1 CO_2、CH_4和N_2O排放的季节变化及相互关系  89-92
  7．2 温度和水分状况对CO_2排放的影响  92-94
  7．3 温度和水分状况对CH_4排放的影响  94
  7．4 温度和水分状况对N_2O排放的影响  94-97
  7．5 小结  97-98
第八章作物因子对稻麦轮作生态系统CO_2、CH_4和N_2O排放的贡献  98-107
  8．1 作物对生态系统CO_2、CH_4和N_2O季节排放总量的贡献  98-99
  8．2 冬小麦植株对农田系统N_2O排放的季节贡献  99-107
第九章基于静态暗箱气相色谱法的陆地生态系统-大气CO_2净交换估算  107-117
  9．1 基本原理  107-109
  9．2 碳分量测定  109-113
  9．3 NEE估算  113-115
  9．4 小结和讨论  115-117
第十章结论和展望  117-120
  10．1 结论  117
  10．2 研究特色和创新点  117-118
  10．3 展望  118-120
参考文献  120-152
致谢  152-153
作者简介  153
论文目录  153-21
图1．1 全球碳循环及其碳库分量  21-49
图2．1 CO_2、CH_4和N_2O分析气路原理图  49-51
图2．2 标准工作曲线  51-53
图2．3 水稻烤田期CO_2、CH_4、N_2O排放通量的逐日变化  53-54
图2．4 气样中N_2O、CH_4浓度在GC-14A和Aglient 4890D上的对比分析  54-55
图3．1 稻田CH_4(a)和N_2O(b)排放的季节动态(2000)  55-56
图3．2 水稻生长季CH_4(a)和N_2O(b)平均排放通量(2000)  56-57
图3．3 麦田各处理N_2O排放通量的季节变化(2000-01)  57-58
图3．4 麦田不同生育阶段各处理N_2O平均排放通量(2000-01)  58-61
图4．1 水稻生长季CH_4(a)和N_2O(b)及后季麦田N_2O(c)排放通量的季节变化(2001-02)  61-62
图4．2 稻麦轮作生长季土温和气温的变化及小麦生长季土壤湿度变化(2001-02)  62-69
图5．1 不同碳氮源处理对N_2O和CO_2排放的影响  69-70
图5．2 N_2O和CO_2排放量的相关关系  70-71
图5．3 植物残体C／N比对N_2O排放的影响  71-154

稻麦轮作生态系统温室气体（CO_2、CH_4和N_2O）排放研究

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