咸水灌溉与氮素形态对华北农田土壤N2O和CO2排放的影响
逐年增加的温室气体排放增加现已成为引起全球气候变化的主要因素,减少温室气体排放是当下人类面临的热点问题。全球气候变化使得区域性极端气候愈演愈烈,比如:干旱。如今,在干旱-半干旱地区人们经常使用咸水灌溉农田来缓解淡水资源不足的局面,但灌溉所带来的盐分也使土壤受到不可避免的影响,造成土壤理化性质和生物学性质发生改变,进而影响作物生长和产量,为了抵消咸水灌溉带来的不利因素,人们探索施用不同形态的氮肥以促进作物的稳产高产,但具体技术理论尚缺乏科学系统的研究。不恰当的使用氮素不仅会造成资源浪费和环境污染,还会引起土壤次生盐渍化,不利于当今低碳绿色为目标的农业生产方式。因此,本研究通过设置2种水分处理（50%FC和70%FC）3种咸水浓度梯度（0 g/L、6 g/L和12 g/L）以及3种氮素处理（硝酸钾、氯化铵和谷氨酸）进行室内培养试验,研究咸水灌溉下不同氮素对土壤理化性质,土壤硝化-反硝化潜势以及温室气体N2O和CO2排放的影响,结果可为水资源匮乏地区实施灌溉实践变革后的农田温室气体排放精确评估与达成低碳减排目标提供数据支撑和理论基础。主要结果如下:（1）咸水浓度、氮素形态与田间持水量的交互作用对土壤p H和电导率（EC）均值的影响无统计学差异。咸水浓度与田持与对土壤p H和EC均有交互作用,而咸水浓度与氮素形态仅对p H值具有交互作用。在咸水灌溉下,随着咸水浓度的增加,土壤p H值和EC值均呈现增长趋势,而在不同水分下时,70%FC（田间持水量）下的p H和EC也均高于50%FC,添加硝态氮对p H的影响最为显著（P＜0.05）,而氮素的添加对EC的变化无显著影响。（2）土壤的硝化与反硝化速率均受到灌溉水量、咸水浓度与氮素形态不同程度的影响。土壤硝化速率在培养初期会随着咸水浓度的升高而受到抑制,末期又会在高浓度咸水下出现促进作用,并随着水分的升高而将降低。在咸水灌溉的条件下,添加无机氮有利于土壤的硝化作用。土壤的反硝化速率随着咸水浓度的升高,整体呈现上升趋势,在70%FC下6 g/L咸水浓度的反硝化速率达到最大。在清水（CK）条件下添加有机氮有助于土壤的反硝化作用,而在咸水灌溉下,添加硝态氮更有利于反硝化作用。（3）N2O与CO2在培养期间均呈现波动变化,且均在培养初期出现短暂的排放峰,N2O在70%FC下的平均排放量要显著高于50%FC下的处理,CO2的排放也在高水分下的排放较为剧烈。不同咸水浓度与氮素形态及田间持水量对N2O累计排放量的影响具有交互效应（P＜0.05）,但对CO2累积排放量的影响并无交互效应（P＜0.05）。在咸水灌溉下,N2O的累积排放量会随着咸水浓度的上升而下降,同时在土壤中添加无机氮更有利于抑制N2O的排放,在清水灌溉下则表现为有机氮的抑制作用更大。
- 作者：
- 杜明智
- 学位授予单位：
- 塔里木大学
- 授予学位：
- 博士
- 学位年度：
- 2022年
- 导师姓名：
- 王兴鹏；王广帅
- 中图分类号：
- X71；X16
- 关键词：
- 咸水灌溉；氮素形态；土壤理化性质；硝化-反硝化作用；温室气体排放
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- 基金项目：
- 国家自然科学基金项目“华北农田N2O排放及其产生的关键过程对灌溉水盐的响应（51709264）”的部分研究成果（项目编号:51709264）课题主持人:王广帅副研究员（中国农业科学院农田灌溉研究所）