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不同生物质炭输入水平下旱作农田温室气体排放日变化研究

         
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在陇中黄土高原干旱半干旱区,采用小区定位试验,对不同生物质炭水平(0 t·hm^(-2)、10 t·hm^(-2)、20 t·hm^(-2)、30 t·hm^(-2)、40 t·hm^(-2)、50 t·hm^(-2))下农田土壤温室气体(CO_2、N_2O和CH_4)的日排放通量及其影响因子进行连续观测,并确定1 d中不同生物质炭处理水平下的最佳观测时间。结果表明:6个生物质炭输入水平处理下,春小麦地土壤CH_4、N_2O和CO_2通量变化趋势与气温日变化轨迹大体一致,均表现为白天排放量大于夜间,并在4:00—5:00时,出现对CH_4通量的吸收峰,以及N_2O与CO_2的排放低谷;全天内各处理CH_4平均排放通量依次为:10.14mg·m^(-2)·h^(-1)、7.82mg·m^(-2)·h^(-1)、6.57mg·m^(-2)·h^(-1)、-0.10mg·m^(-2)·h^(-1)、1.05mg·m^(-2)·h^(-1)和2.89mg·m^(-2)·h^(-1),N_2O平均排放通量依次为:288.79mg·m^(-2)·h^(-1)、201.78mg·m^(-2)·h^(-1)、157.14mg·m^(-2)·h^(-1)、112.06mg·m^(-2)·h^(-1)、154.60mg·m^(-2)·h^(-1)和164.02mg·m^(-2)·h^(-1),CO_2平均排放通量依次为:85.44 mg·m^(-2)·h^(-1)、80.91 mg·m^(-2)·h^(-1)、76.49 mg·m^(-2)·h^(-1)、65.29 mg·m^(-2)·h^(-1)、67.19 mg·m^(-2)·h^(-1)和69.10 mg·m^(-2)·h^(-1);当生物质炭输入量小于30 t·hm^(-2)时,土壤CH_4、N_2O、CO_2排放通量随其输入量增加而显著减小,但当其输入量超过30 t·hm^(-2)时,3种温室气体排放通量则呈显著增大趋势;当生物质炭输入水平为30 t·hm^(-2)时,春小麦土壤全天表现为CH_4的吸收汇,其余各水平处理下的土壤表现为CH_4的弱排放源;6种处理水平下,全天春小麦地土壤表现为N_2O、CO_2的排放源。0~5 cm的土壤温度及水分(y)与生物质炭输入量(x)回归方程分别为y=-0.017 6x+16.585(R^2=0.302 6,r=-0.55,P<0.05)和y=0.056 5x+13.626(R^2=0.815 1,r=0.903,P<0.05),生物质炭输入量与0~5 cm的土壤水分呈显著正相关关系;无生物质炭输入处理下3种温室气体的吸收或排放通量与地表温度及5 cm地温均呈显著正相关关系,其他各处理也表现出不同程度的正相关关系。因此,当生物质炭输入水平为30 t·hm^(-2)时,更有利于CH_4、N_2O和CO_2 3种温室气体的增汇减排;生物质炭输入水平差异引起的土壤温度及水分差异可能是不同生物质炭处理CH_4、N_2O和CO_2日排放通量产生差异的主要原因;由矫正系数及最佳时段温室气体排放量与累积排放量回归分析可得,3种温室气体的最佳同期观测时间为8:00—9:00。

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