增氧灌溉下设施蔬菜水肥高效利用及碳足迹研究

来源 :华北水利水电大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:janson2403
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增氧滴灌是通过地下滴灌系统向作物根区土壤协调输送水、肥、气的新型灌溉技术。增氧滴灌改善了土壤通气性,提高了土壤有效氧含量和好氧微生物的数量和活性,进而影响着作物生理生长与温室气体(N2O、CO2、CH4)排放过程,导致以作物为固碳载体的设施农田生态系统固碳能力发生改变。增氧滴灌下设施蔬菜土壤温室气体排放的影响及对温室生态系统固碳能力评价研究,可为揭示这种新型灌溉技术对综合温室效应的贡献量与设施农田固碳效果提供科学依据。本研究设置了施氮量(低氮N1、常氮N2)和溶氧量(C:5ppm、A:15ppm)2因素2水平试验,通过设施番茄栽培试验,采用气相色谱-静态箱法系统监测土壤温室气体(N2O、CO2、CH4)排放通量和作物生理生长状况,研究增氧滴灌对土壤通气性指标(充水孔隙度WFPS、土壤有效溶解氧DO、氧化还原电位Eh、氧扩散速率ODR)、温室气体(N2O、CO2、CH4)排放通量、作物生理生长及产量和果实品质的影响,探究增氧滴灌对作物生理生长的影响,分析不同农事投入对设施农田综合温室效应的贡献量,同时运用土壤碳库排放法SBA、生物量排放法CBA及土壤和生物量排放法S&CBA等3种方法评价设施农田生态系统的固碳能力。研究结果表明:(1)增氧滴灌提高土壤通气性,改善作物根系生长环境增氧滴灌可显著改善土壤通气性,提高设施番茄地土壤DO、ODR和ORP。其中,N1A较N1C处理的作物全生育期平均土壤DO、ODR和ORP分别提高8.71%、9.12%和9.35%(P<0.05);N2A较N2C处理分别提高8.81%、10.96%和10.94%(P<0.05)。施氮量的增加对土壤DO、ODR和ORP无显著影响;增氧和施氮处理对土壤WFPS无显著影响。(2)增氧滴灌促进作物生长增氧滴灌下温室番茄根系活力、叶绿素和光合作用均呈积极响应。其中,N1A较N1C处理根系活力提高10.16%,N2A较N2C处理提高11.33%(P<0.05);N1A较N1C处理叶绿素含量提高8.49%,N2A较N2C处理提高12.01%(P<0.05)。(3)增氧滴灌提高作物水分利用效率和氮素利用效率,实现了作物提质增产试验中,N1A较N1C处理作物果实产量提高18.94%,N2A较N2C处理提高16.36%;N1A较N1C处理FPF提高10.14%,N2A较N2C处理提高16.36%;N1A较N1C处理WUE提高10.14%,N2A较N2C处理提高16.36%(P<0.05)。(4)增氧滴灌显著影响土壤温室气体排放和设施农田系统综合温室效(NGWP)N1A较N1C处理土壤N2O和CO2排放量分别提高29.76%和10.72%,N2A较N2C处理分别提高35.74%和5.71%;N1A较N1C处理土壤CH4吸收量提高569.88%,N2A较N2C处理土壤CH4吸收量提高132.26%(P<0.05)。通过运用3种评价方法评价不同处理下的NGWP可知,在CBA和S&CBA法评价下N1A较N1C处理NGWP分别提高28.29%和19.46%,N2A较N2C处理提高54.57%和16.45%;在SBA法评价下,N1A较N1C处理NGWP降低13.14%,N2A较N2C处理降低15.45%(P<0.05)。
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