近年来,由农业生产造成的CO2、CH4和N2O排放量分别约占全球人为温室气体排放量的12%、50%和60%,我国农业碳排放量占温室气体排放总量的16%~17%[1,2]。耕作是农业生产活动中的重要环节,能有效调节土壤的理化性状,主要包括土壤容重、孔隙度、土壤团聚体以及持水率等方面[3],可以改变土壤微生物生存的微环境及土壤有机质在土壤剖面中的分布等[4];同时耕作措施可以改变土壤水分和温度等环境因子。温度通过多种途径对温室气体排放产生影响,土壤温度升高可以加速土壤有机质分解和土壤微生物活性,继而影响作物根系呼吸和有机质分解[5],增加土壤中温室气体排放。土壤含水量和含氧量呈负相关,土壤含氧量同样影响微生物的活性与植物生长,这对温室气体排放有显著影响[6]。CO2排放通量的变化与土壤含水量的关系复杂,当土壤含水量过高时,较差的土壤通气性限制了CO2的排放;当土壤含水量过低时,土壤微生物活性和植物根系的呼吸作用被抑制,进而减小CO2的排放通量[7,8]。Giuseppe等[9]研究发现,免耕能够增加土壤容重、土壤含水量和有机碳含量,从而促进农田N2O排放。Lamptey等[10]发现,与常规翻耕和旋耕相比,深松增加了土壤孔隙度、土壤饱和导水率,使土壤CO2排放通量显著降低。种植作物会影响农田土壤中氮的吸收与固定,改变土壤有机质含量[11]。另外,作物根系的生长会改变土壤微环境,影响土壤微生物的活性,同时能够影响土壤水分分布,调节土壤温度,从而影响农田温室气体的排放[12,13]。田琴[14]研究表明,与种植作物的农田相比较,裸地农田土壤中微生物活性较低,土壤呼吸速率与作物根系生物量呈正相关。
立式深旋耕作技术是借鉴了粉垄技术,同时具备深松和旋耕优势的一项新型耕作技术[15,16,17],其耕作深度可达40cm以上,能够有效打破犁地层,提高土壤孔隙度,改善土壤通透性,降低土壤容重,增加地温和土壤含水量[18],能有效改善作物生长的水热环境[18,19],促进马铃薯根系及块茎的生长[16],而这些因素均能显著影响温室气体排放,目前对此尚无相关研究报道。为此,本研究以传统旋耕为对照,测定立式深旋耕作技术种植马铃薯和露地农田土壤温湿度和温室气体排放通量,分析比较耕作方式对农田温室气体排放通量差别,以明确立式深旋耕作对农田温室气体排放的影响,为探索资源高效和环境友好的绿色耕作方式提供科学依据。
1 材料与方法
1.1 试验区域概况
试验于2017-2018年在甘肃省农业科学院定西试验站（甘肃省定西市安定区团结镇唐家堡村,104°36′E,35°35′N）进行。该地区海拔1 900m,年平均气温6.2℃,年辐射总量5 898.2MJ/m2,年日照时数2 500h,≥10℃年积温2 075℃,无霜期140d,属中温带半干旱气候。作物一年一熟,为典型旱地雨养农业区。年平均降水量为410mm,降水季节分布不均匀,6-9月份降水量占全年总降水量的67.8％,降水相对变率为24.2％,400mm降水保证率为48.1％。试验区土壤类型为黄绵土,0~30cm土层平均容重1.25g/cm3,田间持水量为21.2%,凋萎系数为7.20%。
1.2 试验区域气候条件
甘肃省农业科学院定西试验站气象统计资料显示,2017年为欠水年,马铃薯生育期内降雨量为353.5mm,但在马铃薯盛花期出现持续干旱,降雨量呈现季节性分配不均的现象,如图1所示。2017年平均温度与多年平均温度基本一致。
图1
图1
2017年试验区降雨量分布及平均气温变化
Fig.1
Precipitation and average air temperature in test area in 2017
1.3 试验设计
试验为随机区组试验,共设4个处理,分别为立式深旋松覆膜种植马铃薯（VRT-P,用由定西三石农业科技有限公司和甘肃省农业科学院旱地农业研究所共同研制的立式深旋松耕作施肥覆膜一体机早春耕作,耕深40cm左右。按季节用马铃薯点播器垄上穴播,每穴1~2株）、立式深旋松露地无作物（VRT-FL）、旋耕覆膜种植马铃薯（TT-P,旋耕机早春耕作,耕深15cm左右）和旋耕露地无作物（TT-FL）。采用全膜覆盖垄上微沟的种植方法,宽窄行种植,带宽为100cm,其中宽行为60cm,窄行为40cm。在垄上的微沟内每隔50cm打孔,以使降水能够入渗。马铃薯种植在垄上微沟两侧的垄顶,播种深度8~10cm。供试品种为陇薯10号,播种密度为50 000株/hm2。试验各处理在全生育期不灌溉,除拔草和花期追肥外不进行其他管理。
图2
图2
马铃薯全膜覆盖垄上微沟示意图
Fig.2
Potato micro-furrows on ridges and planting with plastic mulching
1.4 测定指标及方法
1.4.1 温室气体排放通量 于2017年5月开始进行气体采样,在马铃薯生育期内每15d采集1次样,于每天8:30-11:30进行。采用静态暗箱-气相色谱法测定温室气体排放通量。大田中使用静态暗箱收集气体。静态暗箱为正方体,包括底座和顶箱,由不锈钢钢板制成,高60cm,长60cm,宽60cm,采样箱体内装100mm小风扇来搅匀箱体内气体。用12V蓄电池作为外接电源,为风扇转动提供电能。静态暗箱箱体一侧装有取样通气阀门和温度探头,方便取样和读取温度。底座高15cm,底座上方置有3cm密封水槽,下方由不锈钢钢板制成,便于底座嵌入农田土壤中,同时不影响底座内外作物生长。底座于马铃薯播种后插入各小区中央,整个试验过程均不挪动。取样时,先在顶箱嵌入之前放置好的正方形底座水槽处注入定量的水,保证淹盖箱体与底座接触缝隙。接通小风扇电源后静置5min,然后使用50mL医用注射器采集在0、10、20、30和40min的气体样品,将采集的气体分别注入做好标记的3L铝塑复合密闭气袋中,采集后将样品带回实验室,于24~48h内完成样品分析。
1.4.2 土壤温度 用曲管地温计测定各小区土壤温度,测定土壤深度分别为5、10、15、20和25cm,自马铃薯播种后,每隔15d测定1次土壤温度,测至马铃薯收获期。每次测定8:00、14:00和18:00 3个时刻的土壤温度。
1.4.3 土壤含水量 每15d测定1次土壤含水量,播种前、收获后,测定土壤深度为30cm。测定时,用土钻人工取土,每10cm一分层。土壤含水量计算公式: 土壤含水量=[（湿土重+铝盒重）-（干土重+铝盒重）]/[（干土重+铝盒重）-铝盒重]×100%。
1.5 数据分析
根据每组5个样品的气体体积比与对应采样时间的直线回归斜率求得各气体排放通量。CO2和N2O排放通量计算公式:
$F=\rho\times \frac{V}{A}\times\frac{\Delta C}{\Delta t}\times \frac{273}{273+T}$
式中,F为N2O [μg/（m2·h）]、CO2 [mg/（m2·h）]排放通量;ρ为标准状况下N2O、CO2的相对密度,分别为1.25、0.5g/L;V为静态箱体积（m3）;A为采样底座内土壤表面积（m2）;∆C/∆t为N2O（μg/h）、CO2（mg/h）排放速率;T为采样箱内温度（℃）。
2 结果与分析
2.1 不同耕作方式对土壤含水量的影响
马铃薯生育期内降水量季节性分布不均匀。在现蕾期（6月14日）、始花期（6月28日）、盛花期（7月13日）和淀粉累积前期（8月30-9月14日）,VRT-P处理较TT-P处理土壤含水量分别增加了9.8%、9.1%、14.6%和26.8%,VRT-FL处理较TT-FL处理土壤含水量分别增加了12.3%、8.4%、10.7%和18.9%,差异均达到显著水平。盛花期TT-P处理较TT-FL处理的土壤含水量降低了8.7%,VRT-P处理较VRT-FL处理降低了5.5%。在受到长期干旱胁迫时,VRT处理能有效提高土壤含水量,因此,VRT处理土壤含水量比同时期TT高,VRT-P处理较VRT-FL处理土壤含水量降低了5.4%,TT-P处理较TT-FL处理降低了7.1%,差异达到显著水平。
图3
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
Fig.3
Dynamic changes of soil water (0-30cm) under different treatments
Different letters indicate significant difference among treatments at 0.05 level, the same below
2.2 不同耕作方式对土壤温度的影响
马铃薯生育期内0~25cm土壤温度呈现夏秋高、冬春低的季节性变化规律。马铃薯生育期内,VRT-P处理0~25cm土层温度较TT-P处理增加2.1%,VRT-FL处理较TT-FL处理增加2.7%,在现蕾期分别增加了6.5%和8.3%,差异达到显著水平。与VRT-FL处理相比,VRT-P处理土壤温度增加了1.6%,淀粉累积期增加了14.7%,TT-P处理较TT-FL处理土壤温度增加了0.9%,淀粉积累期增加了19.2%。不种植作物情况下,VRT处理与TT处理在0~25cm土层温度变化随季节而变化,在气温增加的4-6月份,VRT处理较TT处理升高了3.8%;在温度较高的7-8月份,升高了6.3%;在气温下降的9-10月份,降低了3.0%。
图4
图4
不同处理土壤温度（0~25cm）动态变化
Fig.4
Dynamic changes of soil temperature (0-25cm) under different treatments
2.3 不同耕作方式对土壤N2O排放通量的影响
不同处理间土壤N2O排放通量整体呈现季节性变化规律,在6-7月份和9月份呈现出增高趋势（图5）。马铃薯生育期内,VRT-P处理农田N2O排放通量较TT-P处理增加了39.9%,VRT-FL处理较TT-FL处理增加了62.8%,均达到显著差异。在现蕾期、始花期、盛花期和收获期（9月26日）,VRT-P处理的农田N2O排放通量较TT-P处理分别增加了121.1%、44.9%、125.6%和71.2%,VRT-FL处理较TT-FL处理分别增加了41.1%、40.9%、199.5%和35.3%,均达到显著差异。种植作物对农田温室气体N2O的排放通量有显著影响。在马铃薯生育期内,VRT-P处理农田温室气体N2O的排放通量较VRT-FL处理增加了107.3%,TT-P处理较TT-FL处理增加了78.2%,均达到显著差异。在现蕾期、始花期、盛花期、淀粉累积前期和收获期,VRT-P处理农田温室气体N2O的排放通量较VRT-FL处理分别增加了85.9%、34.8%、173.2%和100.6%,TT-P处理较TT-FL处理分别增加了23.6%、52.0%、274.3%和166.4%,均达到差异显著。
图5
图5
不同处理土壤N2O排放通量季节性动态变化
Fig.5
Seasonal dynamic changes of N2O emission flux from soils under different treatments
2.4 不同耕作方式对土壤CO2排放通量的影响
不同处理间土壤CO2排放通量整体呈现季节性变化规律,在6-7月份和9月份呈现出增高趋势（图6）。马铃薯生育期内,VRT-P处理的农田CO2排放通量较TT-P处理增加了26.1%,达到显著差异;VRT-FL处理较TT-FL处理增加了4.4%。在苗期、现蕾期、始花期和收获期,VRT-P处理的农田CO2排放通量较TT-P处理分别增加了17.9%、32.2%、8.3%和30.5%,均达到显著差异,VRT-FL处理较TT-FL处理分别增加了5.7%、41.1%、23.0%和9.2%,均达到显著差异水平。与空白对照相比,种植作物处理对农田温室气体CO2的排放通量有显著影响。在马铃薯生育期内,VRT-P处理农田温室气体CO2的排放通量较VRT-FL处理增加了41.9%,TT-P处理较TT-FL处理增加了24.1%,均达到显著差异。在现蕾期、始花期、盛花期和收获期,TT-P处理农田温室气体CO2的排放通量较TT-FL处理分别增加了99.5%、60.7%、42.0%和67.8%,VRT-P处理较VRT-FL处理分别增加了86.5%、92.7%、73.7%和40.4%,均达到显著差异。
图6
图6
不同处理土壤CO2排放通量季节性动态变化
Fig.6
Seasonal dynamic changes of CO2 emission flux from soils under different treatments
2.5 土壤温度和含水量对CO2和N2O排放通量的影响
以土壤温度和含水量为自变量、温室气体排放通量为因变量进行了回归分析。0~25cm土壤温度与N2O排放通量之间呈现显著正相关关系（r=0.649~0.764）,马铃薯生育期内,随着土壤温度的升高,农田N2O的排放通量也随之增高;0~25cm土壤温度与CO2排放通量之间呈现显著相关关系,VRT-FL处理达到极显著相关（表1）。
0~30cm土壤含水量与农田N2O排放通量之间的关系呈显著正相关,随着土壤含水量升高,农田N2O排放通量也随着增加;0~30cm土壤含水量与农田CO2排放通量之间呈显著正相关,随着农田土壤含水量的增加,农田CO2排放通量增大,其中VRT-P和VRT-FL处理呈现极显著相关（表2）。
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
Table 1
| 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* |
注: “*”表示0.05水平上相关显著,“**”表示0.01水平上相关极显著,下同
Note: "*" indicates the difference is significant at 0.05 level, "**" indicates the difference is extremely significant at 0.01 level, the same below
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
Table 2
| 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* |
3 讨论
耕作措施会改变农田土壤的理化性状,而作物根系的生长会影响农田土壤微生物的活性,从而影响农田温室气体的排放。本研究中,在不种植作物情况下,立式深旋耕作的N2O排放通量较传统旋耕增加了62.8%（P<0.05）,CO2排放通量增加了4.4%;在种植马铃薯后,立式深旋耕作处理的N2O排放通量较传统旋耕处理增加了39.9%,CO2排放通量增加了26.1%,均达到显著差异,这主要是立式深旋耕作使土壤含水量增加了3.1%~5.0%,在现蕾期、始花期、盛花期和淀粉累积期立式深旋耕作处理的土壤含水量较传统耕作处理分别增加了9.8%~12.3%、8.4%~9.1%、10.7%~14.6%和18.9%~26.8%,均达到显著差异;0~25cm土层土壤温度在现蕾期显著增加。不同耕作措施可改变农田土壤理化性质,立式深旋能使土壤容重下降了11.2%~24.8%,土壤孔隙度提高了29.7%~46.6%[18,20],而土壤物理性状的变化,会导致土壤有机质在剖面中的分布和分解发生改变[4],引起温室气体排放增加[21,22]。种植作物会影响农田土壤碳氮的转化[11]以及土壤微生物的活性,且调节土壤温湿度,引起农田温室气体排放发生变化[12,13]。立式深旋耕作可以提高农田土壤含水量,从而促进CO2排放;土壤含水量主要通过改变土壤中O2的含量,控制硝化和反硝化微生物的活性,从而影响土壤中氮的矿化速率。
水分和温度是影响农田N2O和CO2排放通量的2个主要因素[23],而耕作措施对土壤温湿度有显著的调节作用,进而影响作物的生长发育,最终调节农田温室气体的排放[24]。本试验中,N2O和CO2排放通量与0~30cm土层土壤含水量呈显著正相关。土壤含水量影响作物根系生长、根系呼吸和土壤微生物活力从而影响农田温室气体的排放[25]。农田土壤含水量增大会促进作物根系生长,增强土壤微生物的活性,加速土壤碳氮矿化速率,进而促使农田排放更多的N2O[26,27]。研究表明,CO2排放通量受土壤含水量时间（年、季节、日）分布的影响,如在干旱季节CO2排放通量的主导因子为土壤含水量,降雨可以有效减少土壤CO2排放通量[28]。农田土壤中土壤含水量的增加会增强土壤微生物的活性,提高农田土壤中有机质的矿化速率,促使农田土壤排放大量的CO2[29]。本试验中,0~25cm土层土壤温度与农田温室气体N2O、CO2排放通量呈显著正相关。土壤温度通过多种途径对温室气体排放产生影响,土壤温度升高可以加速土壤有机质分解和土壤微生物活性,继而影响作物根系呼吸和有机质的分解,从而增加土壤温室气体的排放[30],N2O排放/吸收状态主要由控制硝化与反硝化的微生物调控,而温度的升高会影响微生物的活性,进而间接影响N2O排放通量的增加[31],这一结论与姚凡云等[32]和徐聪[33]的研究结果一致。
4 结论
立式深旋耕作能够增加土壤温度和土壤含水量,在马铃薯生育期内N2O和CO2排放通量较传统旋耕增加了39.9%~62.8%和4.4%~26.1%。农田温室气体排放通量与0~25cm土层土壤温度呈显著正相关,随农田土壤温度的升高,农田温室气体的排放通量增加;与0~30cm土层土壤含水量呈显著正相关。因此,立式深旋耕作提高了土壤温度和湿度,在种植作物后促进了CO2排放,但抑制了N2O的排放。
参考文献
中国农业碳排放研究:测算、时空比较及脱钩效应
本研究基于农地利用、稻田、牲畜肠道发酵和粪便管理等四方面16类主要碳源, 测算了我国1995年-2010 年期间以及31 个省(市、区)2010 年的农业碳排放量。结果表明:①2010 年我国农业碳排放总量为2 8673.23万t, 较1995年增加了12.31%。其中, 农地利用、稻田、肠道发酵和粪便管理所导致的碳排放量分别占农业碳排总量的34.29%、42.48%、17.77%和5.46%;分阶段来看, 呈现较为明显的“上升-下降-上升”的三阶段变化特征;②横向来看, 区域差异明显:农业碳排放总量, 排在前10位的地区占全国农业总排放的59.61%, 而排在后10位的地区仅占全国8.33%, 传统农业大省尤其粮食主产省区是我国农业碳排放的主要来源地;基于碳排放比重差异, 将31个地区划分为了稻田主导型、农地利用主导型、牲畜肠道发酵主导型、复合因素主导型等四种不同结构类型;农业碳排放强度, 总体呈现出西高东低的特征, 即西部>中部>东部。在此基础上, 运用Tapio脱钩模型对我国农业碳排放与农业经济发展间的脱钩关系进行了分析, 发现以弱脱钩和强脱钩为主, 说明近年来我国在农业碳减排方面取得了一定成效。
A proposed mechanism for the pulse in carbon dioxide production commonly observed following the rapid rewetting of a dry soil
DOI:10.2136/sssaj2003.0798 URL [本文引用: 1]
Long-term effects of contrasting tillage on soil organic carbon,nitrous oxide and ammonia emissions in a Mediterranean Vertisol under different crop sequences
Soil respiration and net ecosystem production under different tillage practices in semi-arid Northwest China
DOI:10.17221/PSE URL [本文引用: 1]
不同生长期盆栽大豆的土壤呼吸昼夜变化及其影响因子
通过盆栽试验 ,用静态箱法采样 ,气相色谱测定样品 CO2 浓度 ,分别在大豆开花期、结荚期和鼓粒期测定土壤呼吸速率 ,研究大豆不同生长期土壤呼吸的昼夜变化规律及其主要影响因素。在结荚期灌水后测定土壤呼吸速率 ,以研究水分对土壤呼吸昼夜变化的影响。结果表明在大豆不同生长期中 ,土壤呼吸均具有明显的昼夜变化规律 ,且均呈单峰曲线型 ,峰值出现在 12 :0 0到 16 :0 0之间。6 :0 0～ 18:0 0的 CO2 排放占总排放的 6 1%～ 6 9% ,昼夜平均土壤呼吸速率最接近于 18:0 0～ 2 1:0 0之间的速率。如果忽略大豆生长对土壤有机质分解的激发效应 ,大豆根际呼吸占总土壤呼吸的 85 %～ 96 %。裸土土壤呼吸与温度呈极显著的指数和线性相关 ,种大豆的土壤呼吸与温度的关系因生长期而异 ,鼓粒期的相关性最好 ,结荚期最差。这些都说明大豆生长和生长阶段影响土壤呼吸及其与温度的关系。灌水后使大豆土壤呼吸昼夜变化增强 ,平均土壤呼吸速率增大。由此可见植物生长时期、温度和水分是影响土壤呼吸昼夜变化的主要因素。
粉垄栽培甘蔗试验增产效果
DOI:10.3864/j.issn.0578-1752.2011.21.024
URL
[本文引用: 1]
【目的】评价粉垄栽培技术相比于传统栽培方法种植甘蔗的优势所在。【方法】选用新台糖22号和柳城03-1137两个品种，在不同地区进行粉垄栽培和传统栽培比较试验，在甘蔗工艺成熟期进行根系、绿叶、蔗茎性状、产量、品质及冬笋芽数等调查测定。【结果】粉垄栽培与传统栽培相比，根系鲜重增加了115.05%—146.48%；完全展开绿叶数（功能叶片）增加14.65%—19.35%；蔗茎产量增加21.91%—27.35%；甘蔗蔗糖含量、蔗汁蔗糖含量分别增加3.81%—5.17%、3.63%—5.75%，蔗汁还原糖分降低5.50%—9.76%；宿根冬笋芽数增加47.64%—197.70%。【结论】粉垄栽培的甘蔗，根系特别发达，功能叶片数增加，产量提高，品质改善，冬笋芽数增加。粉垄栽培方法是一项较好的栽培新方法。
深旋松耕作法对东北棕壤物理性状及春玉米生长的影响
DOI:10.3864/j.issn.0578-1752.2013.03.022
URL
[本文引用: 3]
【目的】探讨深旋松耕作法在东北地区玉米生产上的可行性。【方法】在辽宁省昌图县设置土壤耕作试验，以旋耕（R）和深松耕（S）为对照，对比研究深旋松30 cm（DRS30）、深旋松30 cm+地膜覆盖（DRS30P）、深旋松50 cm（DRS50）、深旋松50 cm+地膜覆盖（DRS50P）对土壤某些物理性状、玉米根系、植株生长发育和作物产量等的影响。【结果】（1）深旋松可有效打破犁底层，显著改善土壤某些物理性状。四组深旋松处理的土壤容重均低于对照，DRS50P最低，R最高。DRS50P和DRS30P土壤温度、土壤含水量高于其它处理；DRS50和DRS30苗期含水量低于其它处理，其它时期高于对照。DRS50P与DRS30P、DRS50与DRS30土壤某些物理性状差异显著。（2）深旋松促进了玉米根系生长。拔节期和灌浆期，DRS50P和DRS30P的根数、根长、根体积及根冠比显著高于DRS50 和DRS30，DRS50 和DRS30高于对照，R最低；成熟期DRS50P和DRS30P的根长和根数最大，根体积和根冠比略低于其它处理。DRS50P与DRS30P、DRS50与DRS30植株性状差异较小。（3）深旋松促进了玉米地上部生长发育，增加了籽粒产量。DRS50P和DRS30P显著增加了玉米穗长、穗粗、行粒数和百粒重。DRS50P获得最高产量，DRS30P次之，分别为12 137.4 kg•hm-2、11 929.2 kg•hm-2。两者差异未达显著水平，但均显著高于其它处理。DRS50P和DRS30P分别比R增产23.0%和20.8%，分别比S增产14.1%和12.1%。【结论】综合作业成本和动力消耗等因素，DRS30P更具推广价值。
不同耕作方式对稻田净增温潜势和温室气体强度的影响
4和N2O排放、双季稻产量、土壤固碳、稻田净综合增温潜势(GWP)和温室气体强度(GHGI)的影响.试验处理包括常规翻耕(CT)、旋耕(RT)和免耕(NT).结果表明,稻田周年CH4累积排放量为233.5~404.0 kg · hm-2 · a-1,NT和RT处理分别比CT增加73.1%和35.1%.晚稻生长季CH4排放量占周年CH4排放量的53.7%~66.5%,其中,晚稻移栽至烤田期间CH4累积排放通量占晚稻季排放总量的77.0%~81.3%.稻田N2O累积排放量为4.00~4.82 kg · hm-2 · a-1(以N计),但各处理之间没有显著差异.稻田年固碳量为0.36~1.31 t · hm-2 · a-1(以C计),其中,NT处理比CT和RT处理分别增加148.4%和261.0%.双季稻周年产量为15.2~17.1 t · hm-2,耕作方式对产量没有显著影响.稻田净GWP为5095.4~7788 kg · hm-2(以CO2当量计),其中,RT和NT处理分别比CT增加52.8%和32.2%.稻田GHGI为0.30~0.46 kg · kg-1(以每kg 粮食产量产生的CO2当量计),其中,RT和NT处理分别显著高于CT处理50.1%和45.3%.综上所述,免耕在短期内会增加稻田温室效应,但可以促进土壤固碳量的显著增加,因此,其固碳减排的长期效应还有待观测.]]>
硝化和反硝化过程对林地和草地土壤N2O排放的贡献
DOI:10.3864/j.issn.0578-1752.2013.22.010
URL
[本文引用: 1]
【目的】明确好气条件下硝化和反硝化过程对林地和草地土壤N2O排放的贡献，比较温度变化对两个过程排放贡献的影响。【方法】通过室内好气培养试验（60%WHC），采用15N同位素标记技术测定林地和草地土壤在10℃和15℃下铵态氮、硝态氮和N2O的15N丰度，计算硝化和反硝化过程对N2O排放的贡献。【结果】好气培养条件下，林地和草地土壤中的硝化作用和反硝化作用同时发生，硝化作用对N2O排放的贡献为53.1%―72.0%，是N2O排放的主要过程。培养期间林地土壤中反硝化过程对N2O排放的平均贡献为44.9%，显著大于草地土壤（28.9%），而硝化过程对N2O排放的平均贡献为55.1%，显著小于草地土壤（71.1%）。温度增加显著促进了土壤中N2O的排放，但是对硝化和反硝化过程的N2O排放贡献没有影响。【结论】好气条件下硝化作用是土壤中N2O排放的主要过程，但反硝化作用仍占有很大比例。
