不同降水格局下填闲种植对旱作冬小麦农田土壤温室气体排放的影响

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1、分类号：Ｋ９０３学校代码：１０６９７密级：公开学号：２０１５２０７７２ＮｏｒｔｈｗｅｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＩ？士字位论文ＭＡＳＴ’ＥＲＳＤＩＳＳＥＲＴＡＴＩＯＮ不同降水格局下填闲种植对旱作冬小麦农田土壤温室气体省卜放的影响％学科名称：自然地理学作者：王俊教授：戈小荣指导老师西北大学学位评定委员会二〇一八年六月Effectofcovercroppingongreenhousegasemissionsinawinterwheatfarmlandunder

2、differentrainfallpatterenAthesissubmittedtoNorthwestUniversityinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterinPhysicalGeographyByGeXiaorongSupervisor:WangJunProfessorJune2018摘要冬小麦单作是黄土高原旱作农业区主要的耕作系统之一，目前针对引种填闲作物对土壤水分、养分和作物生产力效应已展开了较为系统的研究，但对温室气体排放的影

3、响研究尚未涉及。降水是影响黄土高原作物生长的主要因素，而夏季休闲期（7～9月）降水充沛且变率较大，为此本文针对不同降水格局下引种填闲作物对土壤温室气体的排放和综合增温潜势进行研究。田间盆栽实验采用控制降水格局（自然降水和减半降水）和填闲作物（黑麦草单播、长武怀豆单播、黑麦草和长武怀豆混播、裸地对照）双因素处理设计，应用静态箱-气相色谱法对土壤CO2、N2O和CH4等温室气体的排放进行监测。结果表明：（1）夏闲期，土壤CO2排放通量与土壤水分和填闲作物生物量正相关，与自然降水相比，减半降水土壤日均CO2排放显著降低了

4、33%，与裸地对照相比，单播黑麦草、长武怀豆和二者混播处理日均CO2排放通量提高了140.8%、135.6%和137.7%，不同填闲处理间差异不显著。土壤N2O排放通量与土壤水分呈正相关，与自然降水格局相比，减半降水N2O日均排放通量降低了17.9%。与裸地休闲相比，单播黑麦草、长武怀豆和二者混播处理日均N2O排放通量分别降低了8%、21.8%和27.4%，其中单播长武怀豆和混播处理与单播黑麦草处理差异显著。但不同降水格局对土壤CH4通量无显著影响。单播长武怀豆较裸地对照、单播黑麦草和二者混播的土壤CH4吸收量分别

5、显著降低了65.8%、63.7%和68.9%。（2）冬小麦生长期，填闲作物翻压入土显著增加了CO2和N2O的排放却减少CH4的吸收。与自然降水相比，减半降水的日均CO2排放通量降低了18%。单播长武怀豆的日均CO2排放通量处理分别比裸地对照、单播黑麦草和混播处理增加了10%、7%和9%且各处理间具有显著差异。综合看来N2O日均排放通量在自然降水条件下显著比减半降水低30%，具体分为三个阶段，刚翻压填闲作物后即小麦刚播种后，自然降水格局N2O的日均排放通量显著高于减半降水，进入越冬期，土壤N2O排放下降，减半降水N2

6、O的日均排放通量显著高于自然降水，返青期到成熟期土壤N2O排放略有增长两种降水格局无显著差异。单播长武怀豆处理N2O的日均排放通量分别比裸地对照、单播黑麦草和混播处理增加了13.6%、66.7%和115%且各处理间具有显著差异。CH4日均吸收通量在自然降水条件下显著比减半降水高7%，与裸地对照相比，单播黑麦草、I长武怀豆和二者混播处理日均CH4日均吸收通量分别降低了13.4%，7.3%和9.6%。但是不同填闲作物处理间差异不明显。（3）供试土壤表现为CO2和N2O的净排放，而CH4则呈现弱的吸收特征。与减半降水格局

7、相比，自然降水格局的CO2的累计排放通量显著提高了23%，CH4的累计吸收通量增加了4%，综合增温潜势提高了17%，冬小麦产量增加了18%的，但N2O的累计排放通量，温室气体排放强度和碳收支平衡并无显著差异。填闲种植加强了CO2排放源程度，弱化了CH4的吸收汇特征；与裸地对照相比，单播黑麦草、长武怀豆和二者混播处理累计CO2排放通量分别提高了14%，21.3%和16.7%，CH4的累计吸收通量分别降低了18.9%，14.4%和12.5%，综合增温潜势分别提高了5.6%，10.7%和6.4%，温室气体排放强度分别增加

8、了27.1%，39.2和62%，但是冬小麦的产量分别降低了17.4%，20.1%和34%。综合评估，在自然降水格局下裸地休闲在降低全球变暖的趋势的同时增加后续冬小麦产量。关键词：降水格局，填闲作物，温室气体，综合增温潜势，碳平衡IIABSTRACTWinterwheatmonocultureisoneofthemainfarmingsystemofdryfa