不同施肥措施下玉米地温室气体排放特点分析与模拟研究

本研究在山西省晋中市榆次区进行,选取了常规耕作施肥和优化施肥（减氮）两种农业措施,利用自动连续观测系统对玉米农田N2O、CO2和CH4三种温室气体排放通量进行了连续观测,研究不同施肥措施对温室气体排放的影响,探讨减少温室气体排放的措施,并就玉米植株对N2O排放的贡献进行了初步研究,同时结合作物产量及N2O的排放量进行了综合评价;应用田间观测数据对水氮管理模型（WNMM）进行了校正和验证,并进行了模拟工作来寻找N2O排放的影响因子。该研究对估算我国农业源温室气体排放和探讨减少温室气体排放的措施有一定意义。主要的研究结果如下: 1、观测结果 2006年CO2通量为凹谷型波形,经相关性检验与空气温度相关性显著,2007年为双峰型,与5cm、10cm土壤温度均达到了0.01水平的极显著正相关关系。在2006与2007年的观测季CO2总体表现为排放,经检验传统与优化两种方式下CO2通量没有差异。 CH4通量在两年的试验中日通量变化规律并不明显,但是在两年的观测中均表现为吸收,且优化施肥方式下的吸收量大于传统方式,施肥在一定程度上抑制了土壤甲烷的吸收。经检验两种施肥方式下农田甲烷通量差异不显著。 N2O总体表现为排放,日峰型有单峰型和双峰型还有特殊的“N”字型,N2O排放主要受翻耕、追肥、灌溉和降雨的影响,翻耕和追肥灌溉的影响占80%左右,经检验,两种施肥方式下有显著的差异性。 玉米确实排放N2O,但是受到温度光照等条件的影响,具体规律和机理尚不清楚,需要进一步的研究。 2模拟 用2007年5月到9月的田间观测数据对水氮管理模型（WNMM）进行了校正和验证,应用校正、验证好的WNMM模型在9种施肥和9种灌溉情景下进行了57年（1951～2007）的模拟,发现N2O与肥料的相关系数达到0.99**,与产量的相关系数达到0.43**。用施肥量、年均最高温与最低温的差值、年均日辐射、年降雨量和年产量建立多元线性回归方程,来预测N2O年均排放量,利用该回归方程进行估算N2O年排放量可以达到WNMM模拟值的97%。 3综合评价 本试验目前研究结果表明优化施肥方式下土壤N2O排放量极显著低于传统施肥方式下N2O的排放,且优化方式下甲烷的吸收量大于传统施肥方式,而且优化措施下产量不低于传统措施,所以经过评比优化措施不仅节约了水、肥而且减少了温室气体的排放,减少了农民对氮肥的投入,达到了预定的效果。