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蓄水坑灌条件下果园土壤氨挥发与氧化亚氮排放的试验研究

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摘要

第一章 绪论

1.1 研究背景

1.1.1 水资源的研究背景

1.1.2 氮肥的研究背景

1.2 研究进展

1.2.1 蓄水坑灌法简介

1.2.2 蓄水坑灌法研究进展

1.2.3 氨挥发研究进展

1.2.4 氧化亚氮排放研究进展

1.3 研究内容和技术路线

1.3.1 研究意义

1.3.2 研究内容

1.3.3 研究目标

1.3.4 技术路线

第二章 试验设计与方法

2.1 试验地概况

2.2 试验设计

2.2.1 氨挥发试验设计

2.2.2 N2O试验设计

2.3 研究方法

2.3.1 氨挥发的测定方法

2.3.2 氨挥发的计算方法

2.3.3 N2O排放的测定方法

2.3.4 N2O排放的计算方法

2.4 试验期间主要气象资料

第三章 肥液浓度对土壤氨挥发的影响

3.1 蓄水坑灌条件下不同肥液浓度对氨挥发速率的影响

3.1.1 过坑方向氨挥发速率随时间的变化

3.1.2 不过坑方向氨挥发速率随时间的变化

3.1.3 15°方向氨挥发速率随时间的变化

3.1.4 垂向方向氨挥发速率随时间的变化

3.2 蓄水坑灌条件下同种肥液浓度对氨挥发速率的影响

3.2.1 过坑方向氨挥发速率随时间的变化

3.2.2 不过坑方向氨挥发速率随时间的变化

3.2.3 15°方向氨挥发速率随时间的变化

3.2.4 垂向方向氨挥发速率随时间的变化

3.3 蓄水坑灌条件下不同肥液浓度氨挥发量的比较

3.4 蓄水坑灌和地面灌溉氨挥发的比较

3.4.1 不同灌溉方式下氨挥发速率随时间的变化

3.4.2 同种灌溉方式下氨挥发速率随时间的变化

3.4.3 不同灌溉方式下氨挥发量的比较

3.5 气象因子对氨挥发的影响

3.5.1 空气温度和降雨量

3.5.2 空气温度和湿度

3.6 本章小结

第四章 肥液浓度对土壤N2O排放的影响

4.1 蓄水坑灌条件下不同肥液浓度对N2O排放量的影响

4.1.1 过坑方向N2O排放量随季节的变化规律

4.1.2 不过坑方向N2O排放量随季节的变化规律

4.2 蓄水坑灌条件下同种肥液浓度对N2O排放量的影响

4.2.1 过坑方向N2O排放量随季节的变化规律

4.2.2 不过坑方向N2O排放量随季节的变化规律

4.3 蓄水坑灌条件下不同肥液浓度N2O排放量的比较

4.4 N2O的日变化排放规律

4.4.1 不同肥液浓度下过坑方向的日变化

4.4.2 不同肥液浓度下不过坑方向的日变化

4.4.3 同种肥液浓度下过坑方向的日变化

4.4.4 同种肥液浓度下不过坑方向的日变化

4.4.5 日变化通量

4.5 蓄水坑灌和地面灌溉N2O排放量的比较

4.5.1 不同灌溉方式下N2O随季节的排放规律

4.5.2 同种灌溉方式下N2O随季节的排放规律

4.5.3 不同灌溉方式下N2O排放通量的比较

4.6 本章小结

第五章 结论与建议

5.1 结论

5.2 建议

参考文献

致谢

附录 攻读硕士期间的主要研究工作

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摘要

我国是一个水资源短缺的农业大国,水资源的不足导致土壤肥力减弱,作物的产量和质量明显受到制约,同时,由于缺少合理的施肥制度,使得我国农业生产存在很明显的弊端,如施肥量大、氮肥利用率低等。为了在现有水资源的基础上有效提高作物产量,一方面要制定合理的施肥制度,另一方面要发展节水灌溉方式。蓄水坑灌法是由孙西欢教授提出的一种适合我国北方干旱半干旱地区的新型节水技术,研究蓄水坑灌方式下气态氮随时间和空间的变化规律,对提高氮肥利用率、保护生态环境具有很重要的现实意义。
   本研究于2012年3月至11月在山西省晋中市太谷县苹果园内进行,试验材料为20年生红富士,土壤为粉砂壤质土。本研究选取三种肥液浓度处理,分别为5556mg/l、3333mg/l、0mg/l;两种灌溉方式,分别为蓄水坑灌和地面灌溉。主要内容如下:①采用磷酸甘油-双层海绵通气法对NH3进行监测,探讨蓄水坑灌条件下不同肥液浓度对土壤氨挥发的影响、同种肥液浓度不同灌溉方式对土壤氨挥发的影响;②采用静态箱-气相色谱仪法对N2O进行监测,探讨蓄水坑灌条件下不同肥液浓度对土壤N2O排放量的影响、N2O排放日变化特征、同种肥液浓度不同灌溉方式对土壤N2O排放量的影响。研究结果表明:
   1.蓄水坑灌条件下不同肥液浓度在径向和垂向的氨挥发速率均随施肥天数的推移先增大后减小,不同的是径向的氨挥发在达到峰值后迅速减小,而垂向的氨挥发高峰持续时间较长。肥液浓度越大,氨挥发速率越快。
   2.蓄水坑灌条件下不同肥液浓度的氨挥发速率随空间的变化规律:在径向方向,过坑和不过坑方向的氨挥发速率最大值都出现在径向105cm,15°方向出现在径向75cm。在垂向方向,氨挥发持续的时间比径向长,蓄水坑内20~40cm处的氨挥发量比0~20cm处大。
   3.对不同肥液浓度处理的氨挥发量进行比较,5556mg/l处理的氨挥发累积量为25533.164mg,占施肥量1.80%;3333mg/l处理的氨挥发累积量为8307.507mg,占施肥量0.56%;0mg/l处理没有施肥。
   4.地面灌溉的氨挥发累积量为108306.92mg,占施肥量的7.7051%,蓄水坑灌的氨挥发累积量为8307.51 mg,占施肥量的0.56%,地面灌溉的氨挥发量远大于蓄水坑灌。
   5.蓄水坑灌条件下不同肥液浓度对N2O的季节性排放影响基本一致,均在施肥后第5天、第97天、第138天出现N2O排放高峰。在整个生育期内,果实膨大期和果实成熟期的N2O排放通量较大。
   6.蓄水坑灌条件下不同肥液浓度对N2O的空间排放影响表现为:径向75cm的N2O排放量最大,不过坑方向的N2O排放量整体比过坑方向小。
   7.蓄水坑灌条件下肥液浓度越大,N2O排放量越大,5556mg/和3333mg/l处理的N2O排放量占当季施用氮肥量的比例分别为15%和3%。
   8.蓄水坑灌条件下N2O的日变化特征为:施肥处理和不施肥处理的N2O排放速率变化趋势基本一致,呈单峰趋势,都是先增大后减小,于上午9:00达到最大,15:00~17:00达到最小;径向75cm的N2O排放速率在整个生育期都处于最大,其余三个径向的排放量基本接近。
   9.地面灌溉比蓄水坑灌的N2O排放通量大520395.62mg。整个生育期内,地面灌溉排放量比蓄水坑灌增加了30.17%。

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