论文部分内容阅读
土壤碳库是地球圈表面最为活跃的碳库,其动态变化直接影响着大气中温室气体的浓度。全球变暖的问题日趋严重,促使各国都在寻找减少N2O和CH4等温室气体的排放。水田因其广泛的分布、巨大的面积、较强的碳汇能力成为全球变化研究的热点问题之一。研究证明,合理的田间管理,恰当的灌溉制度,优化的施肥方式都可以在增加农田土壤碳储量的同时减少温室气体的排放量。吉林前郭作为国家重要的粮食基地,因其特殊的环境地理位置以及水田开发的典型性被选取为本文的研究区。特别是2007年该区土地开发整理工程实施以来,水田面积剧增。本研究在导师主持的国家自然科学基金“吉林盐碱水田区全年候土壤有机碳变化机理及变暖潜势研究”支持下,通过野外实地采样和小区实验结合的方式,研究了该区水田土壤SOC变化规律、水田土壤碳储量,探讨了不同开发年限的水田在水稻生长期间CH4和N2O的排放规律,结合实际情况对其影响因素进行综合分析。首先,以空间代替时间的采样方式,集中采集了6个不同开发年份(0a、6a、15a、22a、37a和57a)水田土壤样品,以重铬酸钾-浓硫酸法测试其有机碳含量,在此基础上分析了SOC的时间变化与纵向变化,并进行对比分析。结果表明:水田SOC含量和SOCD均随开发年份的增加而增加,SOC的纵向分布呈自上而下逐层减少的趋势,且SOC的增加速度随着开发年限的增加逐渐减少,土壤SOC含量在水田开发57a后逐渐趋于稳定。其次,不同开发年限水田水稻生长期的N2O排放均出现四个峰值,时间分别为6月中旬,7月上旬、8月上旬和9月上旬,前三次峰值出现的时间分别在三次施肥之后,最后一次峰值的出现则是因为9月初水田进行排水操作的影响,且峰值较前三次小。N2O的排放受pH值和土壤SOC大小影响很小,不呈现明显的相关性,但对施用肥料和田间水分变化有着强烈的效应,施肥后水田N2O的大量排放,排水晒田也会使水田N2O的排放量有所增加。再次,不同开发年限水田的CH4均呈现单峰排放,峰值出现在7月中旬,较高水平的CH4排放大约在30天左右,其他时间的CH4排放量都很小。影响CH4的排放通量因素多而复杂,pH值、SOC、温度、水分和土壤的有机碳含量都在一定程度上影响着CH4排放。前郭盐碱水田区特定的土壤环境使其CH4的排放存在着一定的特殊性,新开发的水田引起较高的pH值使CH4的排放水平一直维持在一个较低的水平,另外较高的温度、适宜的水分条件也都使CH4的排放有所增加,不同开发年限水田CH4的排放量随着水田开发年限的增加显现出明显的增加趋势。本研究以吉林前郭水田土壤有机碳变化和温室气体排放为研究目标,具有很强的针对性,采用了野外实测和小区实验测试相结合的研究手段,监测了前郭水稻生长季水田的温室气体排放量,在水田土壤碳库的多角度研究方面有一定新意,不论在丰富水田碳动态研究的技术层面,还是在探索区域尺度的碳循环研究的理论层面,以及对评估和指导低碳农业发展的实际生产层面,都有着重要的意义。