刘全全，王　俊，付　鑫，刘文兆，Upendra M. Sainju

(1.西北大学城市与环境学院， 陕西 西安 710127; 2.中国科学院水利部水土保持研究所， 陕西 杨凌 712100；3.USDA-ARS Northern Plains Agricultural Research Laboratory Sidney MT 59270 USA)



不同覆盖措施对黄土高原旱作农田N2O通量的影响

刘全全1，王俊1，付鑫1，刘文兆2，Upendra M. Sainju3

(1.西北大学城市与环境学院， 陕西 西安 710127; 2.中国科学院水利部水土保持研究所， 陕西 杨凌 712100；3.USDA-ARS Northern Plains Agricultural Research Laboratory Sidney MT 59270 USA)

摘要：为研究秸秆和地膜覆盖条件下旱作冬小麦田N2O通量变化及水热状况，在中国科学院长武农业生态试验站采用静态箱-气相色谱法测定了冬小麦种植期间无覆盖处理(CK)、地膜覆盖处理(PM)、全年覆盖秸秆处理4 500 kg·hm-2(M4500)和全年覆盖秸秆9 000 kg·hm-2处理(M9000)土壤N2O排放通量，并同步测定了土壤水分、土壤温度和气温。研究表明：CK、PM、M4500和M9000处理生育期内N2O通量范围分别为17.24～321.86、19.03～388.00、21.57～344.53 μg·m-2·h-1和24.77～348.42 μg·m-2·h-1，生育期内N2O平均排放通量分别为110.64、146.48、131.31 μg·m-2·h-1和142.26 μg·m-2·h-1，与CK相比，PM、M4500和M9000处理N2O平均排放通量分别提高了32.29%、18.68%和28.57%，其中，PM和M9000处理与CK之间差异达极显著水平(P<0.01)。PM处理N2O累积排放量(7.25 kg·hm-2)较CK处理(5.18 kg·hm-2)提高了40%(P<0.05)，秸秆覆盖处理M4500(6.30 kg·hm-2)和M9000(7.17 kg·hm-2)N2O累积排放量较CK处理分别提高23%和38%(P<0.05)，PM和M9000处理N2O累积排放量显著高于M4500，PM和M9000处理之间无显著差异。不同覆盖条件下生育期N2O通量表现出明显的季节变化特征，小麦生长季始末期较高中期较低，N2O排放受降水影响明显。生育期N2O累积通量主要源于冬小麦拔节期至收获期，PM、M4500和M9000处理拔节期至收获期N2O排放量分别占整个生育期的41%、40%和43%，均高于CK(38%)处理。土壤温度变化可以解释69%～76%土壤N2O通量变化，土壤水分仅解释了37%～51%的土壤N2O通量变化。回归分析表明无覆盖时，土壤水分是影响土壤N2O排放的关键因子，秸秆覆盖和地膜覆盖条件下土壤温度是影响土壤N2O排放的关键因子。覆盖秸秆4 500 kg·hm-2是黄土旱塬区较为适宜的冬小麦栽培模式。

关键词：冬小麦；旱作农田；覆盖；N2O通量；土壤温度；土壤水分

秸秆覆盖和地膜覆盖作为农业生产活动中常见的耕作方式，不仅具有蓄水稳温保墒的作用[1-2]，亦可提高土壤营养物质可用性[3]，优化生育条件，延长生长期进而促进作物生长、提高作物产量和质量[4]，近年来应用广泛[4-6]。另外，秸秆覆盖和地膜覆盖还能改变土壤环境，影响土壤生态过程，在全球变化背景下，其对农田土壤温室气体(CO2、CH4和N2O)排放的影响备受关注。

氧化亚氮(N2O)既是重要的温室气体，又是破坏平流层中臭氧的化学物质之一，对N2O关注和研究正逐年增加[7-8]。大气中N2O的80%与农业相关[9]，65%来源于土壤微生物的硝化和反硝化作用[10]。……