施加作物秸秆对棕红壤几种温室气体排放的影响

【摘要】：秸秆还田既是增加土壤肥效、提高土壤有机质的重要措施,也是增加土壤碳汇的重要途径。作物秸秆在施入土壤后会刺激微生物活动,在降解过程中为土壤提供有机碳和其他营养物质,改变了土壤碳氮循环过程,并对土壤温室气体排放和温室效应产生影响。作物秸秆还田过程中,作物秸秆的种类、配施无机氮肥的类型和水平、水分条件、土壤类型等都是重要的影响因素。本研究选取鄂南地区红棕壤的旱地土和水稻土,研究了在旱地土中不同作物秸秆配施不同水平无机氮肥对温室气体排放的影响,以及在水稻土中施加水稻秸秆和控制不同水分条件对温室气体排放的影响。主要研究结果如下： (1)作物秸秆还田能够促进旱地土CO2排放,排放量多少与所施加的秸秆C量成正比。施加油菜饼、玉米秸秆和水稻秸秆时,配施无机氮肥并不能引起CO2排放的进一步提升；然而施加高C/N比的小麦秸秆时,配施氮肥则能显著提高C02排放。 (2)旱地土对CH4有弱的吸收作用,施加作物秸秆和氮肥,对该作用无明显影响。 (3)C/N比最低的油菜饼施入旱地土壤后对N2O有显著的增排作用,配施一定量无机氮肥后这种促进作用能得到进一步加强。不论配施氮肥与否,C/N比较高的水稻秸秆和玉米秸秆的施入土壤后对N2O均排放无明显影响。 (4)向旱地土中投入很低C/N比的作物秸秆并配无机氮肥,会造成温室气体(CO2+N2O)的大量排放；而C/N比太高的作物秸秆又不易降解,建议选用C/N比在40左右的作物秸秆,无机氮肥的配施能促进其降解以提高土壤肥效,相对而言又不会引起大量温室气体的排放。 (5)向水稻土中施加一定无机氮肥后再进行水稻秸秆施加或者淹水处理,前者会引起大量CO2和少量N20的排放,后者则会引起大量N2O的排放；而若同时实施秸秆处理和淹水条件两项措施,虽然抑制了N20的排放,甚至还有一定的吸收作用,但是却促进了秸秆在厌氧条件下的持续矿化,导致C02和CH4的大量排放。 (6)向水稻土中施加一定无机氮肥后,秸秆添加或淹水处理增排的温室气体导致增温潜能(GWP)升高,前者的GWP值为6684.84mg CO2-eqv·kg-1,99%以上来源于增排的C02后者的GWP值为5978.37mg CO2-eqv·kg-1, N2O的贡献达50%以上。同时实施以上两项措施时的GWP值为19823.30mg CO2-eqv·kg-1,是单独实施其中一项的3倍左右,其中CH4的贡献达20%以上。在实际生产中对稻田进行管理时,建议在稻谷收割后的排干期进行秸秆还田,使作物秸秆在好氧条件被降解,而后再进行下一期的淹水处理、施加氮肥等、水稻种植等,这样可以一定程度上平衡秸秆的有效利用和对温室效应的贡献。 【关键词】：秸秆还田 温室气体 CO_2 N_2O CH_4 旱地土 水稻土
【学位授予单位】：华中农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：X712
【目录】：

• 摘要6-8
• Abstract8-10
• 1 前言10-22
• 1.1 我国农作物秸秆的利用现状10-12
• 1.2 国内外秸秆还田概况12-13
• 1.3 秸秆还田对土壤理化性质的影响13-14
• 1.4 我国农业土壤碳库概况以及秸秆还田的固碳作用14-17
• 1.5 我国土壤氮素概况以及秸秆还田对氮素的影响17-18
• 1.6 秸秆还田可能产生的负面影响18-19
• 1.7 研究目的及意义19-20
• 1.8 研究内容20-21
• 1.9 技术路线21-22
• 2 材料与方法22-26
• 2.1 土壤采集及秸秆处理22-23
• 2.2 实验设计及操作23-24
• 2.2.1 培养实验123
• 2.2.2 培养实验223-24
• 2.3 样品分析24-25
• 2.4 数据处理25-26
• 3 研究结果26-43
• 3.1 施加作物秸秆对旱地土温室气体排放和矿质氮的影响26-36
• 3.1.1 施加作物秸秆对CO_2排放的影响26-28
• 3.1.2 施加作物秸秆对CH_4排放的影响28-30
• 3.1.3 施加作物秸秆对N_2O排放的影响30-32
• 3.1.4 施加作物秸秆对矿质氮的影响32-36
• 3.2 施加水稻秸秆对水稻土温室气体排放、DOC和矿质氮的影响36-43
• 3.2.1 施加水稻秸秆对CO_2排放的影响36-37
• 3.2.2 施加水稻秸秆对CH_4排放的影响37-38
• 3.2.3 施加水稻秸秆对DOC的影响38-39
• 3.2.4 施加水稻秸秆对N_2O排放的影响39-41
• 3.2.5 施加水稻秸秆对矿质氮的影响41-43
• 4 讨论43-52
• 4.1 施加作物秸秆和氮肥水平对旱地CO_2排放的影响43-45
• 4.2 施加作物秸秆和氮肥水平对旱地N_2O排放的影响45-46
• 4.3 施加作物秸秆和氮肥水平对旱地土CO_2-C/N2_O-N摩尔比的影响46-47
• 4.4 施加水稻秸秆和水分条件对水稻土CO_2和CH4排放的影响47-49
• 4.5 施加水稻秸秆和水分条件对水稻土N_2O排放的影响49-50
• 4.6 施加水稻秸秆和水分条件对水稻土温室效应的影响50-52
• 5 结论52-54
• 参考文献54-63
• 致谢63

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