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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。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。
研究表明:1.水稻生长季基施的有机物料类型、有机物料特性(C/N)、施用方式影响稻麦轮作生态系统N2O排放。植物残体C/N、土壤DOC含量以及土壤CO2和N2O排放具极显著相关关系,植物残体N和化肥N的N2O转化率与植物残体C/N比有关。2.水稻生长季水分管理方式和有机物料施用显著影响后季麦田N2O排放。稻麦轮作周期化肥N的N2O排放系数与稻田水分管理方式(持续淹水、淹水-烤田-淹水和淹水-烤田-淹水-湿润灌溉)有关。除了中期烤田外,生长季后期的稻田水分状况(干干湿湿或淹水)亦是导致N2O排放系数较大差异的重要因素。3.冬小麦植株N2O排放速率具有明显的季节变化特征,与植株暗呼吸系数的季节动态一致,两者具极显著的线性正相关关系。作物体内N含量或相对生长速率是定量描述作物暗呼吸系数季节变化的重要指标。4.静态暗箱-气相色谱法能被用于合理地估算陆地生态系统-大气CO2净交换量。