模拟增温对华北平原长期免耕农田土壤N2O排放通量影响研究

来源:lol赛事押注软件作者:lol赛事押注软件 日期:2021-09-20 浏览:
本文摘要:1绪论1.1选题背景及理论依据全球气候变化早已被指出是一个最重要的问题,它沦为世界经济的可持续发展和国际社会面对的仅次于挑战之一。

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1绪论1.1选题背景及理论依据全球气候变化早已被指出是一个最重要的问题,它沦为世界经济的可持续发展和国际社会面对的仅次于挑战之一。IPCC的报告说道,全球平均值综合陆地和海洋表面温度在此期间1880年至2012年减少大约0.85℃(0.65〜1.06℃)在全球变化的大背景之下,有研究指出中国与全球或北半球平均温度的年代变化和线性趋势完全一致[1][2]随着人类活动的大大激化,大气当中温室气体浓度大大减少,造成地表降温,唐国利[3]等研究指出自1905年后中国年地表平均气温呈现出明显增加趋势,增高幅度为0.79℃,降温速率为0.08℃/10a。N2O和CO2,CH4被列入大气中的三个最重要的温室气体[4],尽管N2O在大气当中浓度较低,但其具有极大的气候气候变化的潜力,近年来,N2O沦为了全球注目的热点议题。N2O的浓度随着温度的有所不同而有所不同,成正比例关系。

然后又减少到210×10-9以下[4]早在1990年Rodhe[5]认为,lmoLN2O的降温效应是CO2的150一200倍,且N2O在大气中可以留存120年左右[6]。Delgado也认为在20a、100a、500a的时间尺度上,单位质量N2O的全球降温潜势(GlobalWarmingPotential,GWP)分别为CO2的275、296、156倍[7]。同时,也参予了一些大气光化学反应,和只吸取中心波长的长波红外电磁辐射,通过减少表面辐射热的空气空间,温室效应的一个必要结果,使用紫外电磁辐射在平流层,臭氧分解成无分子增加造成臭氧水平的反应,从而减少抵达地球表面的紫外电磁辐射,毁坏人类生存环境,威胁人类存活安全性[8],N2O在大气中的浓度减少1倍,将造成臭氧层增加10%,电磁辐射到地球的电磁辐射将有20%减少[9]。

目前,N2O每年向大气中的比例为0.2%〜0.3下降%;其浓度已从工业化前的大约2.7×10-4ml/L减少到2005年的3.19×10-4ml/L,预计到2050年其浓度将减少到3.5×10-4~4×10-4ml/L[10]。农业土壤被证实为大气N2O,CH4,CO2的主要来源,其中大约为温室气体(GHG)的排放量贡献20%,随着全球温度气候变化的温室气体废气有可能性刺激大的土壤碳,氮库的农田土壤,造成全球气候逆温暖温室气体废气之间的正反馈,因此,人们更加注目N2O浓度增高对全球气候逆温暖臭氧层的影响,同时气候气候变化反作用与N2O浓度的变化气候气候变化已不不存在争议,所以我们必须一方面更为精确的预测未来几十年的气候变化情况,另一方面也要寻找适合的办法来减少N2O废气。

4结论与辩论4.1结论通过对华北平原典型农田种植制度下的降温翻耕、常温翻耕、降温免耕、常温免耕四个处置土壤N20通量的观测研究,得出结论以下结论:(1)降温翻耕处置与常温翻耕处置5cm土层温度差异明显(P﹤0.05)解释仿真降温有效地的提升了表层5cm土壤温度,常温条件下,刷耕地与免耕地表层5cm土层平均温度减少了0.47℃。免耕地较刷耕地需要减少土壤表层5cm温度,解释有所不同的耕作方式需要转变土壤表层5cm平均温度但不明显。经方差分析得降温翻耕与降温免耕、常温翻耕与常温免耕间温度差异皆不明显,解释全然的免耕对5cm土层的土壤温度影响不明显。(2)降温翻耕处置与常温翻耕处置、降温免耕处置与常温免耕处置土壤水分不存在明显差异(P﹤0.05),而降温翻耕处置与降温免耕处置、常温翻耕处置与常温免耕处置土壤含水量差异明显(P﹤0.05),解释降温处置对土壤含水量不存在明显影响,而耕作方式的有所不同处置对土壤含水量影响不明显。

仿真降温处置分别比对照处置土壤含水量减少-8.18%、-6.35%,指出仿真降温使表层5cm土壤含水量减少。(3)在作物生长季内,降温翻耕、常温翻耕、降温免耕、常温免耕四种有所不同处置土壤N2O、废气的平均值通量为:49.61、28.70、29.04、31.05(µg.m-2.h-1)从废气强度上看,降温翻耕>常温免耕>降温免耕>常温翻耕,四种处置的农田土壤都是N20的废气源。

(4)降温翻耕、常温翻耕、降温免耕、常温免耕四个处置的农田土壤N2O通量都呈现出显著的季节变化,主要展现出为冬季的平均值通量较低,夏季较高,仿真降温对土壤N2O通量的废气有较小影响,在温度较高土壤湿度适合的季节通量都经常出现废气高峰。(5)对四个处置农田土壤,倒数三个月展开日变化观测闻四个有所不同处置日变化趋势完全一致,但有所不同月份之间不存在显著差异,四月日变化观测N2O平均值废气通量结果:常温翻耕>降温翻耕>降温免耕>常温免耕、五月日变化观测N2O平均值废气通量结果:降温翻耕>常温翻耕>降温免耕>常温免耕、六月日变化观测N2O平均值废气通量结果:降温免耕>常温翻耕>常温免耕>降温翻耕,日变化总体趋势完全一致,皆展现出为昼高夜较低,但由于水热条件的差异,有所不同月份之间不存在显著差异。

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4.2辩论4.2.1降温和免耕对土壤温度和湿度的影响目前,主要有四大类野外冷却装置来仿真降温为全球气候气候变化与陆地生态系统关系的研究获取实验方法。有所不同的野外冷却装置获取的降温方式,可能会造成研究结果的差异。其中温室(Greenhouse)和进顶箱(Open-topchamber)受到天气的制约,只在白天有太阳辐射时才需要起着降温起到;虽然土壤冷却管道和电缆线降温与常温小区间的差异更为显著但其不能引发土壤温度的恒定增高对气温以及冷却植物地上部分影响较小;根据牛书丽[86]等(2007)的报导,农田降温的试验更加合适用于红外线电磁辐射的方法。

土壤温度是影响土壤化学系性质以及生物过程的一个最重要因素。种子生根,植物的生长对温度有一定的拒绝,土壤温度场紧密影响微生物的活性。

通过红外辐射器对农田生态系统降温,5cm土层的土壤温度分别比对照区提升了1.91℃、1.50℃。解释仿真降温效果较为理想。水是最重要的环境因素之一,全球水循环和水的减少,地球表面的温度并在适当的转变大气环流形势的时空格局发生变化。

温度变化是影响土壤水分运动的主要因素之一。普遍认为,土壤水分冷却过程显著不受土壤温度和能量。潘新丽[87],对亚高山森林中找到仿真降温,降温区土壤含水量显著上升,结果相近。

4.2.2降温和免耕对土壤温室气体通量及日变化的影响全球气候变化是当今人类面对的不利挑战,是国际社会普遍认为的全球性问题。大气中N2O等温室气体浓度大幅减少,“温室效应”已沦为影响全球气候变化的一个最重要因素[88],所以源检测的温室气体是当前全球变化研究的一个最重要课题。大气中,虽然含量比较较较少,但的全球气候变化潜力大,也参予许多的大气光化学反应,不仅能吸收长波红外电磁辐射,在大气中增加表面热辐射到空间,温室效应的一个必要结果,其但在平流层通过紫外线照射,臭氧分子在反应后分解成NO,产生臭氧量减少,从而减少了抵达地球表面的紫外电磁辐射;因此,人类环境的毁坏,人类存活的安全性受到威胁。

本实验通过在野外对农田土壤展开控制性降温和免耕也找到,华北农田土壤主要为N2O源。在全球气候变化的背景下,人们更加关心的温室气体废气的趋势。本实验找到土壤N2O废气通量降温翻耕区>常温免耕>降温免耕>对照区,降温和降温免耕样地的土壤N2O废气通量贞着低于对照。

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叙述温度紧密影响废气通量在北方农田生态系统。徐文彬[55]通过研究土壤N2O废气找到:温度是掌控土壤废气通量的一天中最重要的因素,也不存在一定程度的于是以涉及的废气通量和温度的季节变化之间的。

研究Dorland和Beauchamp找到,在-2℃〜25℃左右范围内的反硝化量和线性[54]的温度的平方根。谢妃[56]通过研究土壤温度和N2O废气被找到在旱田,在范围10〜30℃,随着地表温度的减少,小麦大豆轮作生态系统N2O废气通量展现出出有有所不同程度的下跌,但线性相关关系较不显著。郑循化温度的研究[53]中的N2O通量影响的关键因素。

这是因为温度的微生物过程可影响N2O通过影响微生物新陈代谢的活性,降温样地的土壤温度比照区高,免耕样地的土壤透气性较好,构成好氧环境更加不利于硝化,反硝化细菌的生理新陈代谢活动。本实验研究找到,降温、免耕和降温免耕对一天中N2O浓度的影响皆不贞着。这有可能是因为相对于仿真降温装置对土壤降温影响来说,太阳对一天内有所不同时段土壤温度变化的影响更大,由此引发的土壤微环境、土壤微生物、动物等对其影响程度更大,使得一天内N2O浓度对降温、免耕和免耕处置温度号召不显著。

4.2.3降温和免耕对N2O通量和土壤温度关系的影响减降温翻耕、常温翻耕、降温免耕、常温免耕四个有所不同处置与表层5cm土壤温度的相关系数分别为0.215(P(0.05)、0.227(P(0.05)、-0.041、0.023,)翻耕处置通量与土壤温度的大幅的加剧处置使通量与土壤温度涉及的减少。免耕使得N2O废气通量和土壤表面的相关性大大降低,随着温度的增高,免耕效应使得从N2O废气通量较显著的于是以涉及改以黯淡的负相关4.2.4降温和免耕对N2O通量与土壤湿度关系的影响降温翻耕、常温翻耕、降温免耕、常温免耕四个有所不同处置N2O废气通量与表层5cm土壤温度的相关系数分别为0.225(P(0.05)、0.113(P(0.05)、-0.085、0.043,翻耕处置区N2O废气通量和土壤水分的相关性,气候气候变化处置使得N2O废气通量和土壤水分的相关性。土壤水分免耕处置区涉及N2O废气通量和免耕使N2O废气通量和土壤表面增加的相关性,降温、免耕联合影响使得N2O废气通量与土壤湿度由较强的于是以涉及改以黯淡的负相关。

5未来发展本试验使用的静态箱法观测,该方法本身不存在一些的固有缺失,无法防止人工取样对田间观测点及其周围大自然条件的扰动,转变观测点的大自然条件不会影响到土壤气体的互相交换过程和观测结果。尽管在田间观测时,通过在底座周围铺垫砖头,增加冲撞;尽量避免对底座周围植株的损毁等方式仅次于程度地减少了人为活动对土壤和地表植株的影响,但仍无法防止观测点周围土壤由于长年冲撞而引发的土壤板结,观测点作物倒伏或倒下,造成了观测点与其他地块条件的黯淡差异,使其结果的代表性受到影响。这个问题可以在今后的实验中可以通过重修田埂或者预先在取样点周围铺设简陋道路解决问题,也可通过自动采样系统仅次于程度上减少人为扰动。对于土壤N2O废气通量是一个简单的过程,是的各个影响因子交互影响的结果,大多数的学者展开的研究都是基于单因子的分析和辩论,本研究地区环境条件,特别是在是水分和温度,相互影响,使得土壤N2O通量不受水分影响显得十分复杂"由于试验的容许,尽管我们尝试回避其他因素的影响,但依然有一些我们人为无法控制的影响,比如土壤动物、微生物活性等,我们在没设置灌溉与不灌溉对照处置的情况下,灌溉的影响无法几乎除去,由于土壤的空间差异性较小,不受试验实际条件容许,我们所设置的反复较较少,这样对农田土壤N2O总排放量的估计不会产生一定的影响,同时对土壤N2O通量的估计方法也期望需要利用土壤N20通量与各影响因子的综合关系来仿真构建,以更加现实的体现明确土壤环境条件下的土壤N20排放量,另外栽种作物类型对土壤N2O的废气也有一定的影响,对有可能的原因也尚待更进一步的研究。


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