溫度和CO2濃度升高對(duì)稻麥輪作系統(tǒng)CH4和N2O排放的影響-T-FACE平臺(tái)觀測(cè)研究.pdf

1、溫室氣體能夠引起全球變暖和臭氧層破壞。近年來(lái)，CO2、CH4和N2O作為最主要的溫室氣體越來(lái)越受到各國(guó)科學(xué)家的關(guān)注，其中農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)排放大量溫室氣體。本研究依托同步模擬自由大氣CO2濃度升高和溫度升高的T-FACE觀測(cè)研究平臺(tái)，以我國(guó)太湖地區(qū)典型的稻麥輪作生態(tài)系統(tǒng)為研究對(duì)象，采用靜態(tài)暗箱-氣相色譜法原位觀測(cè)稻田CH4和N2O的排放通量，了解CO2濃度、溫度升高及其交互作用對(duì)該系統(tǒng)CH4和N2O排放的影響。
　　田間試驗(yàn)包括一個(gè)稻麥

2、輪作周期，2011年在T-FACE試驗(yàn)田中進(jìn)行，模擬自由大氣CO2濃度和溫度升高（大氣CO2濃度升高，C;溫度升高，T;兩者交互處理，CT）對(duì)稻田CH4和N2O排放的影響。
　　主要研究結(jié)果如下:
　　1.溫度和CO2濃度升高均顯著增加水稻生長(zhǎng)季CH4排放，且促進(jìn)效應(yīng)C＞CT＞T。水稻植株參與下稻田CH4排放高于無(wú)植株參與條件，對(duì)應(yīng)的本地自由大氣處理(CK)稻田CH4季節(jié)平均排放通量分別為1.88和1.08mg·m-2·h-

3、1。水稻植株參與條件下C、CT和T處理的CH4季節(jié)平均排放通量分別為6.99、3.87和2.99mg·m-2·h-1;無(wú)植株參與條件下各處理的CH4季節(jié)平均排放通量分別為4.50、2.61和1.94mg·m-2·h-1。有無(wú)水稻植株參與下，較CK處理，C、CT和T處理下的CH4累計(jì)排放量分別增加了273％、106％、59％和317％、142％、79％(P＜0.05)。
　　2.從整個(gè)水稻生長(zhǎng)季的N2O排放強(qiáng)度來(lái)看，水稻植株參與下N

4、2O排放高于無(wú)植株參與條件，對(duì)應(yīng)的本地自由大氣處理(CK)稻田N2O季節(jié)平均排放通量分別為207.21和135.51μg·m-2·h-1，水稻植株參與下N2O排放增加53％。水稻植株參與下C、CT和T處理的N2O季節(jié)平均排放通量分別為331.10、266.06和193.87μg·m-2·h-1;無(wú)水稻參與條件下各處理的N2O季節(jié)平均排放通量分別為236.11、199.41和151.78μg·m-2·h-1。水稻植株參與下，C和CT處理下

5、的稻田N2O累計(jì)排放量顯著增加了62％和29％,T處理下卻減少了7％，且T處理與CK處理沒(méi)有顯著差異;無(wú)水稻植株參與下，C、CT和T處理的N2O累計(jì)排放量分別增加了74％、45％和11％(P＜0.05)。
　　3.從整個(gè)小麥生長(zhǎng)季的N2O排放強(qiáng)度來(lái)看，自由大氣CO2濃度和溫度升高能夠顯著增加N2O季節(jié)排放(P＜0.05)，且尤以CO2濃度升高的增加效應(yīng)最為顯著。有無(wú)小麥植株參與下，相對(duì)于CK處理，C、CT和T處理下的N2O累計(jì)排放

6、量分別增加了26％、5％、1％和24％、11％、6％。小麥植株參與條件下C、CT和T處理的N2O季節(jié)平均排放通量分別為406.12、337.94和325.66μg·m-2·h-1;無(wú)小麥植株參與條件下各處理的N2O季節(jié)平均排放通量分別為376.20、335.89和332.33μg·m-2·h-1。冬小麥植株參與下，N2O排放總量由10.08kgha-1提高到10.71kgha-1。
　　4.稻麥輪作系統(tǒng)的溫室氣體（CH4和N2O）

7、排放與作物因子密切相關(guān)，溫度和CO2濃度升高顯著增加了水稻的生物量，相對(duì)于CK而言，C、T和CT處理導(dǎo)致水稻的生物量分別增加了24％、7％和16％。水稻植株參與下CH4和N2O排放高于無(wú)水稻參與條件，無(wú)論有、無(wú)水稻植株參與，稻田CH4和N2O排放量與水稻生物量具有顯著的線性相關(guān)關(guān)系。小麥生長(zhǎng)季幾乎沒(méi)有CH4的排放，小麥植株參與增加N2O排放。水稻植株參與增加N2O排放53％，小麥植株參與增加N2O排放6％。對(duì)于水稻和小麥單個(gè)生長(zhǎng)季，植株

8、參與下CH4和N2O排放的GWP值分別比無(wú)植株參與提高了62％(P＜0.05)和6％(P=0.07)。對(duì)于整個(gè)稻麥輪作周期而言，植株參與下CH4和N2O排放的GWP值比無(wú)植株參與提高了28％(P＜0.05)。
　　全文結(jié)論:
　　1.自由大氣CO2濃度和溫度升高能夠顯著增加稻田CH4排放，且尤以CO2濃度升高的增加效應(yīng)最為顯著，小麥生長(zhǎng)季幾乎沒(méi)有CH4排放。
　　2.除了水稻植株參與下T處理減少稻田N2O排放，其他處理

9、都增加稻田N2O排放，且自由大氣CO2濃度和溫度升高各處理都能夠顯著增加小麥生長(zhǎng)季N2O排放。
　　3.稻麥輪作系統(tǒng)的溫室氣體（CH4和N2O）排放與作物因子密切相關(guān)，水稻植株參與條件下CH4和N2O排放高于無(wú)植株參與條件，稻田CH4、N2O排放量與水稻生物量具有顯著的線性相關(guān)。水稻和小麥植株參與下N2O排放增加，且水稻植株參與下N2O排放增加比率高于小麥植株。對(duì)于整個(gè)稻麥輪作周期而言，植株參與可以提高CH4和N2O排放的GWP值