加气灌溉对番茄地土壤CO_2排放的调控效应

【目的】CO_2是大气中最重要的温室气体,对全球变暖起到重要作用。加气灌溉通过改善土壤通气状态,提高作物产量、品质及水分利用效率等已被大量研究证实,然而加气灌溉引起的土壤环境效应研究较少,且通过静态箱法系统地研究加气灌溉对设施菜地土壤CO_2排放影响的研究尚未见报道。因此,分析加气灌溉对土壤CO_2排放的影响,对评估加气灌溉技术的农田生态效应具有重要作用。【方法】供试番茄品种为‘飞越’,通过温室小区试验利用文丘里计作为加气设备,通过地下滴灌系统实现水气结合的加气灌溉方式。采用静态箱-气相色谱法对温室番茄地土壤CO_2排放进行原位观测,研究加气灌溉对土壤CO_2排放的调控效应。试验按灌水量(充分灌溉、亏缺灌溉)和加气(加气、不加气)的双因素设计,设置4个处理,分别为:加气亏缺灌溉(AI1)、不加气亏缺灌溉(CK1)、加气充分灌溉(AI2)和不加气充分灌溉(CK2),每个处理3个重复。研究加气和充分灌溉较不加气和亏缺灌溉对温室番茄地土壤CO_2排放、土壤水分、土壤温度和土壤有机碳的影响。【结果】番茄整个生育期,不同加气灌溉模式下土壤CO_2排放通量随移植后天数增加呈波动性变化,总体呈现先增加后减小的趋势,峰值均出现在番茄开花坐果期。加气和充分灌溉处理较对应的不加气和亏缺灌溉处理增加了番茄整个生育期土壤CO_2平均排放通量和排放量,但差异不显著(P0.05)。AI1、CK1、AI2和CK2处理土壤CO_2平均排放通量分别为229.31、193.66、259.10和224.76 mg·m~(-2)·h~(-1),且以AI2处理土壤CO_2排放量最大(6 383.43 kg·hm~(-2)),分别是AI1、CK1和CK2处理的1.12、1.32和1.13倍。此外,不同加气灌溉模式下土壤充水孔隙率(WFPS)在番茄整个生育期内大致呈下降的趋势;土壤温度(T)大致呈上升的趋势,且同一时刻处理间土壤温度差异较小;而土壤有机碳(SOC)含量呈波动性变化且番茄整个生育期SOC含量变化幅度较小。加气灌溉较对应的不加气灌溉降低了T和WFPS,增加了SOC含量,但差异均不显著(P0.05);充分灌溉较对应的亏缺灌溉增加了WFPS和SOC,但不显著,对T的影响不一。此外,经相关性分析可知,土壤CO_2排放通量与土壤充水孔隙率呈负相关,与土壤温度和有机碳呈正相关,但相关性均不显著(P0.05)。【结论】通过温室小区试验得出,加气灌溉增加了土壤CO_2排放,但不显著(P0.05)。研究结果为评估加气灌溉技术的农田生态效应和设施菜地温室气体减排提供了一定的参考和科学依据。     

节水灌溉对稻田N2O季节排放特征的影响

为了揭示节水灌溉对技术对稻田N2O排放的影响,采用静态暗箱-气相色谱法对稻田N2O排放进行了田间原位观测,分析了节水灌溉对稻田N2O季节排放特征的影响。结果表明,水稻全生育期节水灌溉稻田N2O平均排放通量为41.84 μg/(m2 ?h),较淹水灌溉稻田N2O平均排放通量增加了33.3%;节水灌溉稻田N2O排放总量为119.86 mg/m2,比淹水灌溉稻田显著增加了17.8%;节水灌溉稻田N2O排放通量呈现明显的季节变化规律,有两次较大的排放峰值,峰值主要出现在施肥后1周左右;节水灌溉稻田土壤的每次脱水过程均不同程度地加剧了N2O排放,复水后N2O排放通量有增有减但变幅不大,而淹水灌溉稻田在黄熟期落干阶段N2O排放出现反弹。由此可见,不同灌溉模式下的稻田土壤水分状况决定了N2O季节排放的差异,与淹水灌溉相比,控制灌溉显著增加了稻田N2O季节排放量。     

南方气候区冬菠菜需水量分析

[目的]研究南方气候区冬菠菜需水量。[方法]设计3种灌水下限指标处理,分别为田间持水量的90％（处理1）、80％（处理2）和70％（处理3）,每个处理设置2个重复,研究不同灌水指标下冬菠菜的需水量。分析了冬季菠菜的需水量ET;采用改进的彭曼公式计算参考作物腾发量E％,进而求出作物系数Kc;利用水面蒸发量玩计算需水系数d;并用ISD法对需水量、产量、作物系数、需水系数和叶面积作多重比较分析。[结果]各处理的需水量无显著性差异,降雨对需水量的影响很大;处理1的产量和叶面积显著大于处理2、3,处理2、3之间无显著差异。[结论]为节约菠菜灌溉用水和合理利用水资源提供科学依据。     

控制灌溉稻田CH_4排放的影响因子分析

为了揭示水稻控制灌溉对稻田CH4排放的影响机理,本文采用静态暗箱-气相色谱法对控制灌溉稻田CH4排放进行原位观测,同时观测土壤水分、表层土温和氧化还原电位(Eh)等影响因子,定量分析控制灌溉稻田CH4排放通量与影响因子间的关系。结果表明,控制灌溉稻田田表水层消失后的微弱脱水状态导致了CH4短暂的剧烈释放,CH4排放的峰值大多出现在土壤接近饱和状态(土壤充水孔隙率为99.0%~99.8%)时;控制灌溉稻田CH4排放通量与表层5cm土温之间无显著相关关系(p0.05);CH4的剧烈释放必须在土壤Eh下降到-100~-150mV,控制灌溉稻田不适宜CH4的产生;控制灌溉稻田CH4集中排放阶段(水稻移栽后21d内)的通量值与土壤Eh值呈极显著负指数相关关系(p0.001)。不同灌溉模式调控下的土壤水分状况是导致稻田CH4排放显著差异的主要因素。     

加气灌溉下气候因子和土壤参数对土壤呼吸的影响

为揭示温室内气候因子和加气灌溉下土壤温度、氧气含量和水分对土壤呼吸的影响,对比研究了加气灌溉和地下滴灌(对照)下,各因子与土壤呼吸速率的关系。结果表明:5 cm处土壤温度与土壤呼吸呈极显著正相关关系,加气灌溉和对照处理下相关系数分别为0.615和0.564,且两处理下5 cm处土壤温度分别解释了土壤呼吸变化的46.6%和32.4%。大气相对湿度和土壤氧气含量也影响着土壤呼吸的变化。加气灌溉和对照处理下,大气相对湿度解释了土壤呼吸速率变化的35.2%和23.7%。两处理下土壤氧气含量分别解释了20%左右的土壤呼吸变化。各因子交叉混合影响了76.8%(加气灌溉)和42.5%(对照)的土壤呼吸变化。由此可知,土壤温度是影响土壤呼吸变化的控制性因子,大气相对湿度和土壤氧气含量也是影响土壤呼吸变化的重要因子。各因子对土壤呼吸速率存在交叉影响,且加气灌溉下的拟合效果明显优于对照。加气灌溉下土壤含水率略有下降,土壤呼吸速率和土壤氧气含量与对照差异显著,分别提高了33.16%和16.61%。加气灌溉明显改善了根区土壤环境,土壤呼吸的其他限制因素减少,因此加气灌溉下土壤温度、大气相对湿度、土壤含水率和土壤氧气含量对土壤呼吸的交叉影响更明显,对土壤呼吸变化的拟合效果更优。     

水肥一体追肥减量对黄心菜生长、产量及基质环境的影响

旨在为水肥一体化在黄心菜设施栽培中的应用提供理论依据,本研究设置了常规施肥(CK),水肥一体化滴灌条件下常规追肥量(T1)、追肥减施33.4%(T2)和追肥减施66.7%(T3)4个处理,采用盆栽基质栽培法,探讨水肥一体化条件下追肥减量对黄心菜生长、产量、肥料偏生产力(partial factor productivity of fertilizer, PFP)和基质环境的影响。结果表明：相比CK处理,T1、T2和T3处理分别增产51.61%、44.15%和29.28%,增产显著。T3处理组PFP最高,达到139.55 kg/kg,是CK的2.4倍。水肥一体化有利于提高叶片数、开展度和最大叶面积,且在追肥后水肥一体化处理肥料见效更快。高水肥能显著提高基质碱解氮含量,但同时会造成基质中可溶性离子浓度过高。综上所述,采用水肥一体化可有效提高黄心菜产量、生长指标和PFP,建议追肥减施33.4%,不仅可显著提高产量和PFP且不易造成盐害。     

加气灌溉温室番茄地土壤N2O排放特征

加气灌溉引起的土壤中氧气含量改变势必会影响N_2O的产生和排放。为了揭示加气灌溉对秋冬茬温室番茄地土壤N_2O排放的影响,2014年采用静态箱-气相色谱法对加气灌溉土壤N_2O排放进行原位观测,研究秋冬茬温室番茄地土壤N_2O排放对加气灌溉的动态响应。试验采用灌水量(充分灌溉、亏缺灌溉)和加气(加气、不加气)的双因素设计,设置4个处理,分别为加气亏缺灌溉(A1)、不加气亏缺灌溉(CK1)、加气充分灌溉(A2)和不加气充分灌溉(CK2)。结果表明:不同加气灌溉模式下土壤N_2O排放均主要集中在番茄果实膨大期,其他时期排放水平较低。加气和充分供水处理均增加了番茄整个生育期的土壤N_2O排放量,以A2处理最大(120.34 mg/m2),分别是A1和CK1处理的1.89和4.21倍(P0.01),而与CK2处理差异性不显著(P=0.078)。此外,不同灌水水平不加气处理,除N_2O排放主峰值点外,N_2O排放通量与土壤充水孔隙率(water-filled pore space,WFPS)存在指数正相关关系(P0.05),WFPS在46.0%~52.1%时观测到N_2O剧烈释放。可见,加气灌溉增加了温室番茄地土壤N_2O排放,且在亏缺灌溉条件下,加气灌溉对温室番茄地土壤N_2O排放的影响显著。研究结果为评估加气灌溉技术的农田生态效应及设施菜地温室气体减排提供参考。     

水稻控制灌溉对稻麦轮作农田N_2O排放的调控效应

为了揭示水稻控制灌溉对稻麦轮作农田N2O排放的调控效应,该文对稻麦轮作农田N2O排放进行原位观测,分析稻麦轮作农田N2O排放对水稻控制灌溉水分调控的动态响应。结果表明,水稻灌溉模式对后茬冬小麦田N2O排放产生了显著的后效性影响,控制灌溉稻季农田N2O排放总量较常规灌溉稻季农田平均增加了136.9%(P0.05),而稻季采用控制灌溉的麦季农田N2O排放总量较稻季采用常规灌溉的麦季农田平均减少47.1%(P0.05);稻季采用控制灌溉的稻麦轮作农田全年N2O排放总量平均为761.50 mg/m2,较稻季采用常规灌溉的轮作农田平均减少了1.0%,差异很小(P0.05)。稻季采用控制灌溉的稻麦轮作农田N2O-N损失率为1.01%,稻季采用常规灌溉的轮作农田N2O-N损失率为0.98%。麦季N2O排放通量的峰值一般出现在施肥后伴随降雨时,降雨后7~10 d是麦季N2O剧烈排放的关键时期。水稻控制灌溉较常规灌溉没有增加稻麦轮作农田的N2O排放。研究结果为准确估算中国农田N2O排放量及制定N2O减排措施提供参考。     

控制灌溉稻田的甲烷减排效果

为探讨节水灌溉水分调控对稻田甲烷（CH4）排放的影响,寻找节水减排的稻田灌溉模式,依据5a田间原位观测资料,分析控制灌溉稻田CH4排放规律及其减排效果。结果表明,控制灌溉稻田稻季CH4排放量为1.07±0.17 g/m2,较淹水灌溉稻田（6.49±0.17 g/m2）降低83.5%,差别极显著。本研究得到的中国东南部稻田稻季和全年CH4排放量均低于已有报道中的中国稻田CH4排放量,其中控制灌溉稻田全年CH4排放量低于世界大部分地区稻田。根据本研究结果估算中国稻田CH4排放总量为2.06 Tg/a,大面积推广控制灌溉后,中国稻田CH4排放量还将进一步下降。控制灌溉模式显著影响水稻全生育期稻田CH4排放通量的变化,削峰效果显著。控制灌溉稻田CH4排放通量在返青期至分蘖中期（移栽后18 d内）逐渐上升至最大值,然后逐渐减小,从水稻分蘖后期（移栽后21 d）开始至生育期结束均维持在较低水平。控制灌溉稻田CH4排放通量峰值为3.69 mg/m2·h,较淹水灌溉稻田降低69.0%。在持续降雨的作用下,控制灌溉和淹水灌溉模式下稻田CH4排放通量均呈现下降趋势。控制灌溉模式的土壤水分调控,使稻田经历一系列的脱水过程,改变了根层土壤的水气状况,减小了稻田CH4排放。控制灌溉模式在水稻全生育期的应用可显著地减少稻田CH4排放。