秸秆还田的小麦–玉米农田 N 2 O 周年排放的量化分析
摘要
目的 N2O 是重要的温室气体之一，主要来源于农田土壤。华北平原是我国的粮食主产区，秸秆还田是该地区主要的农田管理措施，明确不同秸秆还田量对小麦玉米农田周年土壤温度和含水量的影响以及与 N2O 排放之间的量化关系，对发挥秸秆还田的生态效应，明确硝化和反硝化作用机制具有重要意义。 方法 以冬小麦、夏玉米为研究对象，设置 5 种不同秸秆还田量处理：小麦、玉米秸秆均不还田 (T0)；小麦秸秆 1875 kg/hm2 + 玉米秸秆 2000 kg/hm2 还田 (T1)；小麦秸秆 3750 kg/hm2 + 玉米秸秆 4000 kg/hm2 还田 (T2)；小麦秸秆 5625 kg/hm2 + 玉米秸秆 6000 kg/hm2 还田 (T3)；小麦秸秆 7500 kg/hm2 + 玉米秸秆 8000 kg/hm2 还田 (T4)。于 2014 年 10 月～2015 年 10 月，采用静态箱–气相色谱法对农田 N2O 排放进行测定，探究不同秸秆还田量下小麦玉米农田 N2O 排放的周年变化，并量化分析土壤温度、含水量与 N2O 排放的关系。 结果 秸秆还田量显著影响 N2O 的排放，随着秸秆还田量的增加，周年内 N2O 排放总量呈增加的趋势，增加量为 1.33～3.50 kg/hm2，增加率为 32.3%～85.0%；通量增加量为 15.52～40.87 μg/(m2·h)，增加率为 32.3%～85.1%。玉米季 N2O 排放通量和总量分别是小麦季的 2.42～2.62 和 1.05～1.14 倍。秸秆还田可提高 0—10 cm 土壤温度和 0—20 cm 土壤含水量，增加范围分别为 0.63～2.14℃ 和 0.6%～1.8%。相关性分析表明，各处理土壤温度和 N2O 排放通量无相关关系(P > 0.05)。T0、T1、T2 处理土壤含水量与 N 2O 排放通量呈显著正相关(P 0.05)。 结论 随着秸秆还田量的增加，N2O 排放通量和总量均呈现增加趋势，且玉米季高于小麦季。秸秆还田显著促进 N2O 排放并可提高 0—20 cm 土壤含水量和 0—10 cm 土壤温度，周年秸秆还田量在 7750 kg/hm2 及以下时，N2O 排放通量与土壤含水量之间呈显著正相关，而与土壤温度之间不相关。