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作物杂志,2020, 第3期: 109–116 doi: 10.16035/j.issn.1001-7283.2020.03.017

• 生理生化·植物营养·栽培耕作 • 上一篇    下一篇

立式深旋耕作对马铃薯农田土壤温室气体排放的影响

缪平贵1, 于显枫2, 张绪成1,2(), 方彦杰2, 侯慧芝2, 王红丽2, 马一凡2, 窦学诚1()   

  1. 1甘肃农业大学农学院/甘肃省干旱生境作物学重点实验室,730070,甘肃兰州
    2甘肃省农业科学院旱地农业研究所,730070,甘肃兰州
  • 收稿日期:2019-10-21 修回日期:2019-11-02 出版日期:2020-06-15 发布日期:2020-06-10
  • 通讯作者: 张绪成,窦学诚 E-mail:gszhangxuch@163.com;tigerzyx@163.com
  • 作者简介:缪平贵,主要从事作物栽培与生态生理研究,E-mail: yamo613691187g@163.com
  • 基金资助:
    甘肃省农业科学院农业科技创新专项计划(2017GAAS27);国家重点研发计划(2018YFD020080105)

Effects of Vertical Deep Rotary Tillage on Soil Greenhouse Gas Emissions from Potato Farmland

Miao Pinggui1, Yu Xianfeng2, Zhang Xucheng1,2(), Fang Yanjie2, Hou Huizhi2, Wang Hongli2, Ma Yifan2, Dou Xuecheng1()   

  1. 1School of Agriculture, Gansu Agricultural University/Gansu Provincial Key Laboratory of Aridland Crop Science, Lanzhou 730070, Gansu, China
    2Institute of Dryland Agriculture, Gansu Academy of Agricultural Sciences, Lanzhou 730070, Gansu, China
  • Received:2019-10-21 Revised:2019-11-02 Online:2020-06-15 Published:2020-06-10
  • Contact: Xucheng Zhang,Xuecheng Dou E-mail:gszhangxuch@163.com;tigerzyx@163.com

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PDF (PC)

257

摘要：

为明确立式深旋耕作（VRT）技术对马铃薯全生育期农田温室气体（CO2和N2O）排放的影响,采用静态暗箱-气相色谱法,设置立式深旋松覆膜种植马铃薯（VRT-P）、旋耕覆膜种植马铃薯（TT-P）、立式深旋松露地无作物（VRT-FL）和旋耕露地无作物（TT-FL）4个处理,测定土壤含水量、温度和温室气体排放通量等,研究VRT对温室气体排放的影响及其机制。结果表明,VRT能显著提高0~30cm土层的土壤含水量,在现蕾期、始花期、盛花期和淀粉累积期,VRT-P处理较TT-P处理分别增加了9.8%、8.4%、14.6%和18.9%,VRT-FL处理较TT-FL处理分别增加了12.3%、9.1%、10.7%和26.8%;0~25cm土层土壤温度在现蕾期显著增加。农田土壤温室气体N2O和CO2排放通量呈现夏秋高而冬春低的季节性分布规律,在马铃薯生育期内VRT-P处理的N2O和CO2排放通量较TT-P处理分别提高39.9%和26.1%,在休闲季节分别提高11.2%和35.9%;VRT-FL处理的N2O和CO2排放通量较TT-P处理分别增加62.8%和4.4%,在休闲季节分别增加了41.5%和4.8%。种植作物对温室气体排放有显著影响,VRT-P处理的N2O和CO2排放通量较VRT-FL处理分别提高了78.2%和41.9%,TT-P处理的N2O和CO2排放通量较TT-FL处理分别提高了107.3%和24.1%,均达到显著差异。VRT提高了土壤温度和湿度,可显著提高土壤温室气体（N2O和CO2）排放通量。

关键词: 立式深旋耕作, 马铃薯, 温室气体, 排放通量

Abstract:

In order to study the effects of vertical deep rotary tillage (VRT) technology on greenhouse gas (CO2 and N2O) emissions in the whole growth period of potato farmland was analyzed. Static box-gas chromatography was used in the experiment to design four treatments: vertical deep rotary mulch planting potato (VRT-P), rotary tillage mulch planting potato (TT-P), vertical deep rotary mulch without crop (VRT-FL) and rotary tillage without crop (TT-FL). Soil water content, temperature and greenhouse gas emission flux were measured to study the effect of vertical deep rotary tillage on greenhouse gas emissions and its mechanism. The results showed that VRT treatment could significantly increase the soil water content of the 0-30cm soil layer. At buding stage, early flowering stage, full flowering stage and starch accumulation stage, VRT-P increased by 9.8%, 8.4%, 14.6% and 18.9% respectively compared with TT-P, while VRT-FL increased by 12.3%, 9.1%, 10.7% and 26.8% respectively compared with TT-FL. Soil temperature in 0-25cm soil layer increased significantly at budding stage. The emission fluxes of greenhouse gases (N2O and CO2) from farmland soil showed a seasonal distribution pattern of high in summer and autumn and low in winter and spring. During the potato growth period, the N2O and CO2 emission fluxes of VRT-P increased by 39.9% and 26.1% respectively compared with TT-P, and increased by 11.2% and 35.9% respectively in leisure season. Compared with TT-P, the N2O and CO2 emission fluxes of VRT-RL increased by 62.8% and 4.4% respectively, and increased by 41.5% and 4.8% in leisure season respectively. Planting crop had a significant effect on greenhouse gas emissions. The N2O and CO2 emission fluxes of VRT-P increased by 78.2% and 41.9% respectively compared with VRT-FL, and TT-P significantly increased by 107.3% and 24.1% respectively compared with TT-FL. Therefore, vertical deep rotation tillage significantly increases the emission flux of soil greenhouse gases (N2O and CO2) due to the increase of soil temperature, humidity and the change of soil physical structure.

Key words: Vertical deep rotary tillage, Potato, Greenhouse gases, Discharge flux

图1

2017年试验区降雨量分布及平均气温变化"

图2

马铃薯全膜覆盖垄上微沟示意图"

图3

不同处理土壤水分（0~30cm）动态变化 不同字母表示不同处理间差异显著（P<0.05）,下同"

图4

不同处理土壤温度（0~25cm）动态变化"

图5

不同处理土壤N2O排放通量季节性动态变化"

图6

不同处理土壤CO2排放通量季节性动态变化"

表1

不同耕作措施下土壤温度（0~25cm）与农田温室气体排放通量的回归方程"

气体排放通量
Gas emission flux		 处理
Treatment		 回归方程
Regression equation		 决定系数
Coefficient of determination (R2)		 相关系数
Correlation coefficient (r)
N2O排放通量 TT-P y=0.7157x-8.7865 0.4711 0.686*
N2O emission flux VRT-P y=1.3013x-19.7370 0.4317 0.657*
VRT-FL y=0.8064x-12.6620 0.5836 0.764**
TT-FL y=0.5486x-8.6616 0.4727 0.687*
CO2排放通量 TT-P y=50.5450x-531.4200 0.4427 0.649*
CO2 emission flux VRT-P y=70.9560x-866.2500 0.4871 0.715*
VRT-FL y=31.9210x-210.8100 0.6073 0.821**
TT-FL y=34.1400x-264.6100 0.4554 0.674*

表2

不同耕作措施下土壤水分（0~30cm）与农田温室气体排放通量的回归方程"

气体排放通量
Gas emission flux		 处理
Treatment		 回归方程
Regression equation		 决定系数
Coefficient of determination (R2)		 相关系数
Correlation coefficient (r)
N2O排放通量 TT-P y=1.0920x-14.2490 0.4129 0.642*
N2O emission flux VRT-P y=1.6279x-23.5470 0.4493 0.671*
VRT-FL y=1.1503x-19.5530 0.7138 0.844**
TT-FL y=0.7816x-13.1510 0.8563 0.925**
CO2排放通量 TT-P y=92.5140x-1223.8000 0.5584 0.723*
CO2 emission flux VRT-P y=111.5600x-1550.6000 0.8008 0.913**
VRT-FL y=49.7470x-576.7400 0.8866 0.993**
TT-FL y=33.9710x-229.3800 0.4025 0.634*
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