地膜和生物炭對(duì)菜地土壤剖面溫室氣體的影響.pdf

第4 7卷第5期 西 南 大 學(xué) 學(xué) 報(bào) 自然科學(xué)版 2 0 2 5年5月 V o l 4 7 N o 5 J o u r n a l o f S o u t h w e s t U n i v e r s i t y N a t u r a l S c i e n c e E d i t i o n M a y 2 0 2 5 DOI 1 0 1 3 7 1 8 j c n k i x d z k 2 0 2 5 0 5 0 1 2 賀陽(yáng)劍 江長(zhǎng)勝 張文曉 等 地膜和生物炭對(duì)菜地土壤剖面溫室氣體的影響 J 西南大學(xué)學(xué)報(bào) 自然科學(xué)版 2 0 2 5 4 7 5 1 4 1 1 5 3 地膜和生物炭對(duì)菜地土壤剖面溫室氣體的影響 賀陽(yáng)劍 江長(zhǎng)勝 張文曉 徐詩(shī)文 李廷勛 郝慶菊 西南大學(xué) 資源環(huán)境學(xué)院 重慶 4 0 0 7 1 5 摘要 菜地是大氣溫室氣體的主要排放來源之一 為探究地膜覆蓋 N F 不覆膜 F 覆膜 和生物炭施加量 B 0 0 t h m 2 B 2 0 2 0 t h m 2 B 4 0 4 0 t h m 2 對(duì)菜地土壤剖面溫室氣體的影響 以西南大學(xué)試驗(yàn)農(nóng)田為研究對(duì)象 采 用擴(kuò)散箱法原位觀測(cè)了2 0 2 0年辣椒 蘿卜輪作菜地1 0 2 0 3 0 c m土層的C O 2 C H 4 N 2 O體積分?jǐn)?shù) 試驗(yàn)共設(shè) 6個(gè)處理 分別為 N F B 0 N F B 2 0 N F B 4 0 F B 0 F B 2 0 F B 4 0 結(jié)果表明 在整個(gè)觀測(cè)期間 菜地土壤剖面的 C O 2 C H 4 N 2 O體積分?jǐn)?shù)分別為6 5 3 5 5 1 3 0 5 9 2 1 1 1 0 2 5 9 0 2 0 4 7 6 m L m 3 C O 2體積分?jǐn)?shù)隨著土 壤深度的增加而增加 C H 4體積分?jǐn)?shù)隨土壤深度的增加而降低 而N 2 O隨土壤深度變化不大 與N F相比 F使 蘿卜季土壤剖面的C O 2和N 2 O體積分?jǐn)?shù)分別提高了6 0 6 2 和4 7 7 6 p 0 0 1 卻使辣椒季和蘿卜季土壤 剖面的C H 4體積分?jǐn)?shù)分別降低了7 8 4 p 0 0 5 和1 3 7 4 p 0 0 1 與B 0相比 B 2 0處理下的C O 2 C H 4 和N 2 O體積分?jǐn)?shù)在辣椒季分別提高了2 1 0 8 p 0 0 1 9 2 4 p 0 0 5 和3 7 8 8 p 0 0 5 在蘿卜季 分別提高了8 0 4 2 1 7 1 3 和7 7 1 9 p 0 0 1 B 4 0處理下的C O 2 C H 4和N 2 O體積分?jǐn)?shù)在辣椒季分別提 高了6 4 6 0 p 0 0 1 1 0 8 7 p 0 0 5 和7 5 7 6 p 0 0 5 在蘿卜季分別提高了1 0 3 6 3 8 8 4 和 6 1 4 0 p 0 0 1 關(guān) 鍵 詞 地膜覆蓋 生物炭 菜地 溫室氣體 土壤剖面 中圖分類號(hào) X171 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 A 文章編號(hào) 1 6 7 3 9 8 6 8 2 0 2 5 0 5 0 1 4 1 1 3 Effects of Mulching and Biochar on Greenhouse Gas Concentrations in Soil Profiles of Vegetable Field H E Y a n g j i a n J I A N G C h a n g s h e n g Z H A N G W e n x i a o X U S h i w e n L I T i n g x u n H A O Q i n g j u College of Resources and Environment Southwest University Chongqing 400715 China Abstract V e g e t a b l e f i e l d s a r e o n e o f t h e m a i n s o u r c e s o f g r e e n h o u s e g a s e m i s s i o n s t o a t m o s p h e r e I n o r d e r 收稿日期 2 0 2 4 0 6 1 1 基金項(xiàng)目 國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目 4 1 2 7 5 1 6 0 4 1 9 7 7 1 8 6 作者簡(jiǎn)介 賀陽(yáng)劍 碩士研究生 主要從事農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)碳氮循環(huán)研究 通信作者 郝慶菊 副教授 碩士研究生導(dǎo)師 t o i n v e s t i g a t e t h e i m p a c t o f p l a s t i c f i l m m u l c h i n g N F n o f i l m m u l c h i n g F f i l m m u l c h i n g a n d b i o c h a r a p p l i c a t i o n B 0 0 t h m 2 B 2 0 2 0 t h m 2 B 4 0 4 0 t h m 2 o n g r e e n h o u s e g a s c o n c e n t r a t i o n s i n s o i l p r o f i l e s o f v e g e t a b l e f i e l d t h e e x p e r i m e n t a l f a r m l a n d a t S o u t h w e s t U n i v e r s i t y w a s u s e d a s a r e s e a r c h s i t e a n d t h e g r e e n h o u s e g a s c o n c e n t r a t i o n s i n t h e 1 0 2 0 a n d 3 0 c m s o i l l a y e r s o f t h e p e p p e r r a d i s h r o t a t i o n v e g e t a b l e f i e l d w e r e o b s e r v e d i n s i t u b y t h e d i f f u s i o n b o x m e t h o d i n 2 0 2 0 I n t h i s e x p e r i m e n t a t o t a l o f s i x t r e a t m e n t s w e r e s e t u p n a m e l y N F B 0 N F B 2 0 N F B 4 0 F B 0 F B 2 0 F B 4 0 T h e r e s u l t s s h o w e d t h a t d u r i n g t h e e n t i r e o b s e r v a t i o n p e r i o d c o n c e n t r a t i o n s o f s o i l p r o f i l e C O 2 C H 4 N 2 O i n t h e v e g e t a b l e f i e l d r a n g e d f r o m 6 5 3 5 5 t o 1 3 0 5 9 2 1 m L m 3 1 1 0 t o 2 5 9 m L m 3 a n d 0 2 0 t o 4 7 6 m L m 3 r e s p e c t i v e l y C O 2 c o n c e n t r a t i o n s i n c r e a s e d w i t h s o i l d e p t h C H 4 c o n c e n t r a t i o n s d e c r e a s e d w i t h s o i l d e p t h a n d N 2 O c o n c e n t r a t i o n s d i d n o t v a r y m u c h w i t h s o i l d e p t h C o m p a r e d w i t h N F F i n c r e a s e d C O 2 a n d N 2 O c o n c e n t r a t i o n s i n t h e r a d i s h s e a s o n b y 6 0 6 2 a n d 4 7 7 6 p 0 0 1 r e s p e c t i v e l y a n d d e c r e a s e d C H 4 c o n c e n t r a t i o n s i n b o t h p e p p e r a n d r a d i s h s e a s o n s b y 7 8 4 p 0 0 5 a n d 1 3 7 4 p 0 0 1 r e s p e c t i v e l y A d d i t i o n a l l y c o m p a r e d t o B 0 B 2 0 i n c r e a s e d C O 2 C H 4 a n d N 2 O c o n c e n t r a t i o n s i n t h e p e p p e r s e a s o n b y 2 1 0 8 p 0 0 1 9 2 4 p 0 0 5 a n d 3 7 8 8 p 0 0 5 r e s p e c t i v e l y a n d i n t h e r a d i s h s e a s o n b y 8 0 4 2 1 7 1 3 a n d 7 7 1 9 p 0 0 1 r e s p e c t i v e l y w h i l e B 4 0 i n c r e a s e d t h e C O 2 C H 4 a n d N 2 O c o n c e n t r a t i o n s i n t h e p e p p e r s e a s o n b y 6 4 6 0 p 0 0 1 1 0 8 7 p 0 0 5 a n d 7 5 7 6 p 0 0 5 r e s p e c t i v e l y a n d i n t h e r a d i s h s e a s o n b y 1 0 3 6 3 8 8 4 a n d 6 1 4 0 p 0 0 1 r e s p e c t i v e l y Key words p l a s t i c f i l m m u l c h i n g b i o c h a r v e g e t a b l e f i e l d g r e e n h o u s e g a s s o i l p r o f i l e 菜地由于復(fù)種指數(shù)高 施肥量大 灌溉頻繁 1 是大氣C O 2 C H 4 N 2 O等溫室氣體的重要排放來源 之一 我國(guó)作為目前世界上最大的蔬菜生產(chǎn)國(guó) 蔬菜種植面積2 1 9 8 6萬(wàn)h m 2 占全國(guó)農(nóng)作物總播種面積 的1 3 0 3 2 據(jù)估算 我國(guó)1 h m 2菜地一年的溫室氣體排放量約為6 2 4 4 k g二氧化碳當(dāng)量 排放總量為 1 3 7 2 8 0 6萬(wàn)t二氧化碳當(dāng)量 菜地溫室氣體排放量已經(jīng)超過了我國(guó)谷物作物系統(tǒng)溫室氣體的排放量 3 因 此 在全球氣候變暖的背景下 如何實(shí)現(xiàn)菜地在蔬菜增產(chǎn)的同時(shí)減少溫室氣體排放對(duì)于農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展具有 重要意義 菜地溫室氣體排放受這些氣體在土壤剖面產(chǎn)生 消耗和傳輸作用的影響 并受環(huán)境和管理因素的調(diào) 控 B u t t o n等 4 通過不同土層間的C O 2濃度梯度計(jì)算得來的小麥田理論排放通量?jī)H與實(shí)際值相差6 馮 迪等 5 發(fā)現(xiàn) 菜地N 2 O排放通量與土壤N 2 O含量呈顯著的正相關(guān)關(guān)系 張凱莉等 6 發(fā)現(xiàn) 菜地地表C H 4 濃度與1 0 c m 2 0 c m土層的C H 4含量之間存在顯著的正相關(guān)關(guān)系 通過觀測(cè)菜地土壤剖面的溫室氣體含 量 可以深入理解溫室氣體在土壤剖面的分布特征 有助于菜地溫室氣體減排研究 地膜覆蓋作為一種常用的農(nóng)田管理措施 可以有效改善土壤水熱狀況及理化性質(zhì) 影響土壤微生物群落 的分布 7 增加糧食產(chǎn)量 8 9 有研究發(fā)現(xiàn) 覆膜會(huì)影響土壤溫室氣體的產(chǎn)生 在辣椒 蘿卜輪作菜地 覆膜 顯著提高了觀測(cè)期間的土壤C O 2含量以及蘿卜季的N 2 O含量 但顯著降低了蘿卜季土壤剖面的C H 4含 量 1 0 生物炭C N高 比表面積大 孔隙發(fā)達(dá) 表面官能團(tuán)豐富 穩(wěn)定性好 可以改善退化和低肥力的土 壤 1 1 提高作物產(chǎn)量 1 2 研究發(fā)現(xiàn) 生物炭施加也會(huì)影響土壤溫室氣體的產(chǎn)生 在小麥 水稻輪作農(nóng)田 施 氮條件下配施生物炭降低了水稻季土壤上層剖面的C H 4含量 以及小麥季土壤剖面各層次和水稻季土壤上層 剖面的N 2 O含量 1 3 目前 關(guān)于地膜覆蓋和生物炭施加對(duì)菜地土壤剖面溫室氣體含量的影響研究還鮮見報(bào) 道 基于此 本研究以西南地區(qū)典型的辣椒 蘿卜輪作菜地為研究對(duì)象 探究地膜覆蓋 生物炭施加及兩者的 交互作用對(duì)菜地土壤剖面溫室氣體體積分?jǐn)?shù)的影響 以期為西南地區(qū)菜地溫室氣體減排提供參考 1 材料與方法 1 1 試驗(yàn)區(qū)概況 試驗(yàn)菜地位于西南大學(xué)實(shí)驗(yàn)農(nóng)場(chǎng) 3 0 2 6 N 1 0 6 2 6 E 海拔2 3 0 m 屬于典型的亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng) 241西南大學(xué)學(xué)報(bào) 自然科學(xué)版 h t t p x b b j b s w u e d u c n 第4 7卷 氣候 試驗(yàn)期間 2 0 2 0年5月 2 0 2 0年1 2月 的氣溫和降水量如圖1所示 試驗(yàn)區(qū)整體上雨熱同期 氣 溫 降水量具有明顯的季節(jié)變化規(guī)律 辣椒季的氣溫和降水量高于蘿卜季 辣椒季的平均氣溫為2 6 9 0 累積降水量為7 1 8 0 6 m m 蘿卜季的平均氣溫為1 5 3 5 累積降水量為2 2 4 7 9 m m 試驗(yàn)菜地土壤為中 生代侏羅系沙溪廟組灰棕紫色沙泥巖母質(zhì)上發(fā)育的中性紫色土 土壤表層 0 2 0 c m 的理化性質(zhì)為 土壤 p H值 6 8 3 有機(jī)質(zhì) 2 5 2 9 g k g 總磷 6 4 6 0 0 m g k g 有效磷 5 9 4 m g k g 總鉀 9 4 4 g k g 有效鉀 1 0 2 4 7 m g k g 全氮 1 3 5 g k g 堿解氮 5 6 6 2 m g k g 圖1 試驗(yàn)期間的日平均氣溫和降水量 1 2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與方法 試驗(yàn)種植模式為西南地區(qū)常見的辣椒 蘿卜輪作 辣椒品種為 龍椒一號(hào) 購(gòu)于重慶龍勝種子經(jīng) 營(yíng)部 蘿卜品種為 長(zhǎng)白玉 購(gòu)于綿陽(yáng)市涪城區(qū)龍門鎮(zhèn)農(nóng)資批發(fā)市場(chǎng) 本試驗(yàn)采用的生物炭由玉米秸 稈制成 購(gòu)于南京三聚生物質(zhì)新材料科技有限公司 其基本理化性質(zhì)為 比表面積2 2 4 2 5 m 2 g 有 機(jī)碳5 3 7 9 7 g k g 總磷2 0 0 g k g 總鉀2 7 1 5 g k g 全氮0 6 1 g k g 生物炭于試驗(yàn)開始前一次性 施入 之后不再添加 試驗(yàn)開始前 先將土地深翻 使土地盡可能平整 然后平地起壟 壟長(zhǎng)2 8 m 壟寬0 8 m 壟高0 1 5 m 壟間距0 4 m 地膜選用0 0 0 5 m m厚的聚乙烯透明塑料薄膜平整覆于壟 上 兩邊用細(xì)土壓實(shí) 試驗(yàn)在不覆膜 N F 和覆膜 F 處理下各設(shè)置了3種不同的生物炭施加水平 B 0 0 t h m 2 B 2 0 2 0 t h m 2 B 4 0 4 0 t h m 2 共6個(gè)處理 分別為N F B 0 N F B 2 0 N F B 4 0 F B 0 F B 2 0 F B 4 0 每個(gè)處理 3個(gè)重復(fù) 共 1 8個(gè)小區(qū) 因不可抗因素 辣椒錯(cuò)過最佳播種時(shí)間 于2 0 2 0年5月2 7日移栽辣椒苗 6月2 1日追肥 之后辣 椒成熟分批收獲 并于9月2日收獲最后一批 蘿卜籽播種于2 0 2 0年9月2 4日 1 0月2 3日追肥 1 2 月2 4日蘿卜成熟后一次性收獲 所有小區(qū)在辣椒季和蘿卜季的施肥量相同 氮肥 尿素 鉀肥 氯化 鉀 磷肥 過磷酸鉀 施加量分別為3 0 0 1 0 0 1 5 0 k g h m 2 磷肥和鉀肥作為基肥在播種或移栽前一次 性施加 氮肥在基肥和追肥時(shí)各施加一半 試驗(yàn)期間田間管理方式與當(dāng)?shù)胤N植習(xí)慣相同 蔬菜種植期間 無人工灌溉 1 3 氣體樣品采集與測(cè)定 采用擴(kuò)散箱法采集不同處理下菜地土壤剖面的溫室氣體 擴(kuò)散箱由集氣管 導(dǎo)氣管 橡膠塞 三通閥4個(gè) 部分組成 集氣管是一根圓柱形的P V C管 直徑5 c m 容積1 0 0 0 c m 3 管壁一側(cè)鉆有孔洞 4排 每排2 5個(gè) 直徑3 m m 管端兩側(cè)用橡膠塞密封 確保集氣管只能通過孔洞交換氣體 導(dǎo)氣管是一根內(nèi)徑為1 m m的聚乙 烯塑料管 其一端穿過橡膠塞伸到集氣管中央 另一端垂直伸出地表并在末端配有三通閥 非采集時(shí)間三通閥 保持關(guān)閉狀態(tài) 防止集氣管內(nèi)氣體通過導(dǎo)氣管泄露 試驗(yàn)開始前 將擴(kuò)散箱洞口向下水平埋在1 0 2 0 3 0 c m 土深處 確保集氣管中心軸距壟上表面的距離即為預(yù)埋深度 以減小試驗(yàn)誤差 341第5期 賀陽(yáng)劍 等 地膜和生物炭對(duì)菜地土壤剖面溫室氣體的影響 試驗(yàn)觀測(cè)期間 每月選擇一晴朗天氣在上午的9 0 0 1 1 0 0進(jìn)行氣體樣品的采集 研究表明 這個(gè)時(shí) 期的土壤溫室氣體通量能夠代表一天的平均值 因?yàn)檫@個(gè)時(shí)期的土壤溫度接近土壤溫度的日均值 1 4 由于 土壤溫室氣體通量受溫室氣體在土壤剖面產(chǎn)生 消耗和傳輸作用的影響 本研究土壤溫室氣體體積分?jǐn)?shù)的 觀測(cè)也選在這一時(shí)間段內(nèi)進(jìn)行 采樣時(shí) 用6 0 m L注射器從擴(kuò)散箱采集不同剖面的氣體 采集氣樣后關(guān)閉 三通閥 并在2 4 h內(nèi)將氣樣送至實(shí)驗(yàn)室使用安捷倫氣相色譜儀 A g i l e n t 7 8 9 0 A 測(cè)定C O 2 C H 4 N 2 O體 積分?jǐn)?shù) C O 2和C H 4體積分?jǐn)?shù)使用氫火焰離子檢測(cè)器 F I D 測(cè)定 N 2 O體積分?jǐn)?shù)使用電子捕獲檢測(cè)器 E C D 測(cè)定 具體分析方法及工作條件參照文獻(xiàn) 1 5 1 4 土壤環(huán)境因子的測(cè)定方法 每月采集一次壟上土壤樣品 采樣深度為0 2 0 c m 采樣時(shí) 使用 四分法 將每個(gè)采樣點(diǎn)采集的5份 樣品均勻混合為1個(gè)土樣 剔除土樣中的雜物 裝入自封袋 一部分進(jìn)行風(fēng)干處理 另一部分放入4 冰 箱內(nèi)保存 土壤有機(jī)碳 S O C 采用重鉻酸鉀氧化 外加熱法測(cè)定 全氮 T N 采用凱氏定氮法測(cè)定 可溶性 有機(jī)碳 D O C 采用M u l t i N C 2 1 0 0分析儀測(cè)定 硝態(tài)氮 N O 3 N 和銨態(tài)氮 N H 4 N 經(jīng)2 M K C l溶液浸提 后用流動(dòng)注射分析儀 F I A s t a r 5 0 0 0 德國(guó) 測(cè)定 土壤樣品在1 0 5 的烘箱中干燥4 8 h后計(jì)算土壤質(zhì)量含 水率 在每次采集土樣的同時(shí) 使用J M 6 2 4型便攜式溫度計(jì)測(cè)量土壤地下5 c m溫度 1 5 數(shù)據(jù)處理 采用I B M S P S S S t a t i s t i c s 2 6進(jìn)行方差分析 同一生長(zhǎng)季 不同處理下不同土層間溫室氣體體積分?jǐn)?shù)的 差異顯著性采用三因素方差分析 同一生長(zhǎng)季 不同處理下各環(huán)境因子的差異顯著性采用雙因素方差分 析 p 0 0 5 表1 不同生長(zhǎng)季的土壤溫度及含水率 處理辣椒季地下 5 c m溫度 土壤質(zhì)量含水率 蘿卜季 地下5 c m溫度 土壤質(zhì)量含水率 N F B 0 2 4 9 5 0 7 6 1 5 4 7 3 2 4 1 4 9 7 1 4 5 1 5 7 0 1 7 5 N F B 2 0 2 4 6 5 0 7 9 1 4 2 8 3 2 8 1 5 1 6 1 5 0 1 6 0 8 1 5 9 N F B 4 0 2 3 9 2 0 7 6 1 5 8 1 4 0 5 1 4 1 8 1 3 4 2 1 4 0 1 7 8 F B 0 2 7 5 5 1 2 6 1 4 6 1 2 4 1 1 5 1 9 1 4 9 1 8 3 6 2 2 0 F B 2 0 2 5 8 0 1 0 9 1 4 4 0 2 2 0 1 3 8 6 1 3 2 1 7 1 3 2 8 5 F B 4 0 2 5 1 8 1 1 2 1 4 5 7 1 8 0 1 4 1 1 1 5 4 1 7 3 3 2 2 9 方差分析結(jié)果 F n s n s n s n s B n s n s n s n s F B n s n s n s n s 注 F代表覆膜 B代表生物炭施加 n s表示差異不顯著 下同 441西南大學(xué)學(xué)報(bào) 自然科學(xué)版 h t t p x b b j b s w u e d u c n 第4 7卷 2 1 2 土壤氮質(zhì)量分?jǐn)?shù) 觀測(cè)期間不同處理下的土壤N H 4 N N O 3 N及T N質(zhì)量分?jǐn)?shù)如表2所示 在辣椒季 無論是N H 4 N 還是N O 3 N 其在不同處理下的變化規(guī)律均表現(xiàn)為 N F B 0 F B 0 N F B 2 0 F B 2 0 N F B 4 0 F B 4 0 覆膜顯 著提高了N H 4 N p 0 0 5 和N O 3 N p 0 0 5 不同處理下的T N質(zhì)量分?jǐn)?shù)表現(xiàn)為 N F B 0 N F B 4 0 N F B 2 0 F B 0 F B 2 0 F B 4 0 無 論覆膜與否 生物炭施加均顯著提高了T N質(zhì)量分?jǐn)?shù) p 0 0 5 在蘿卜季 覆膜 生物炭施加及兩者的交互作用對(duì)N H 4 N N O 3 N以及T N質(zhì)量分 數(shù)均無顯著影響 p 0 0 5 表2 不同生長(zhǎng)季的土壤NH 4 N NO 3 N及TN質(zhì)量分?jǐn)?shù) 處理 辣椒季 N H 4 N m g k g 1 N O 3 N m g k g 1 T N g k g 1 蘿卜季 N H 4 N m g k g 1 N O 3 N m g k g 1 T N g k g 1 N F B 0 5 5 6 4 2 2 0 6 1 6 5 0 5 0 4 0 5 8 0 0 6 2 4 7 6 6 3 2 1 4 7 6 8 9 1 0 6 6 0 1 1 N F B 2 0 6 2 5 4 2 8 7 1 1 5 7 4 5 1 1 0 9 3 0 2 0 2 3 4 1 6 5 0 1 9 5 5 9 3 1 0 8 0 0 1 9 N F B 4 0 5 8 2 7 2 3 9 1 1 1 8 7 4 1 8 0 7 4 0 0 9 2 5 8 9 1 0 8 4 7 1 5 6 5 7 9 6 0 7 2 0 1 1 F B 0 6 1 6 2 6 8 0 3 9 1 8 1 4 3 7 0 5 6 0 0 5 4 9 3 8 2 4 5 6 1 2 2 6 5 5 4 2 1 0 6 9 0 0 1 F B 2 0 1 6 6 1 4 6 2 1 4 9 7 1 6 2 7 4 8 0 7 8 0 0 5 2 6 2 5 5 3 8 9 5 6 1 3 4 6 0 0 7 4 0 0 5 F B 4 0 1 3 7 3 8 4 9 9 9 5 5 5 6 1 1 0 7 0 9 5 0 1 8 2 4 2 9 1 3 1 7 3 0 0 3 2 2 2 4 0 6 8 0 0 7 方差分析結(jié)果 F n s n s n s n s B n s n s n s n s n s F B n s n s n s n s n s n s 注 表示在0 0 5水平上差異顯著 表示在0 0 1水平上差異顯著 下同 2 1 3 土壤碳質(zhì)量分?jǐn)?shù) 表3顯示了不同處理下土壤S O C和D O C質(zhì)量分?jǐn)?shù) 不論是在辣椒季 還是在蘿卜季 不同處理下的 S O C和D O C質(zhì)量分?jǐn)?shù)均表現(xiàn)為 N F B 0 N F B 2 0 N F B 4 0 F B 0 F B 2 0 F B 4 0 無論覆膜與否 隨著生物 炭施入量的增加 土壤S O C質(zhì)量分?jǐn)?shù) p 0 0 1 和D O C質(zhì)量分?jǐn)?shù) p 0 0 5 表3 不同生長(zhǎng)季的土壤SOC和DOC質(zhì)量分?jǐn)?shù) 處理辣椒季 S O C g k g 1 D O C m g k g 1 蘿卜季 S O C g k g 1 D O C m g k g 1 N F B 0 1 0 1 0 0 3 8 2 1 0 8 1 3 2 1 0 0 8 0 4 4 2 0 3 8 1 1 5 N F B 2 0 1 2 6 3 0 8 7 2 5 3 7 1 7 0 1 2 1 9 1 4 0 2 1 5 8 1 6 2 N F B 4 0 1 4 0 5 1 0 2 2 5 4 5 1 1 2 1 4 2 2 2 6 2 2 3 7 2 0 8 8 F B 0 1 0 0 2 0 2 3 1 9 2 6 1 0 2 9 5 0 0 4 6 1 9 1 3 1 0 2 F B 2 0 1 2 3 3 0 8 5 2 2 7 4 1 6 7 1 1 7 1 0 3 2 2 0 3 9 1 4 0 F B 4 0 1 3 0 5 0 8 2 2 5 3 2 1 7 7 1 5 6 5 4 0 4 2 3 9 8 1 5 3 方差分析結(jié)果 F n s n s n s n s B F B n s n s n s n s 541第5期 賀陽(yáng)劍 等 地膜和生物炭對(duì)菜地土壤剖面溫室氣體的影響 2 2 土壤剖面CO2體積分?jǐn)?shù) 在不同處理下 1 0 2 0 3 0 c m土層的C O 2體積分?jǐn)?shù)具有相似的季節(jié)變化規(guī)律 整個(gè)觀測(cè)期間的C O 2 體積分?jǐn)?shù)為6 5 3 5 5 1 3 0 5 9 2 1 m L m 3 圖2 辣椒季 C O 2體積分?jǐn)?shù)先升高后降低 峰值大多出現(xiàn)在 6月中旬 蘿卜季 C O 2體積分?jǐn)?shù)也呈先升高后降低趨勢(shì) 峰值均出現(xiàn)在 1 1月中旬 圖2 不同處理下土壤CO2體積分?jǐn)?shù)的季節(jié)變化 表4顯示了不同處理下菜地土壤剖面的C O 2體積分?jǐn)?shù) 在蘿卜季 相比于N F F顯著提高了C O 2體 積分?jǐn)?shù) p 0 0 5 不同生物炭施加量下的 C O 2體積分?jǐn)?shù)在辣椒季和蘿卜季均表現(xiàn)為 B 0 B 2 0 B 4 0 其中 相比于 B 0處理 B 2 0和B 4 0處理在辣 椒季使C O 2增加了2 1 0 8 和6 4 6 0 在蘿卜季增加了8 0 4 2 和1 0 3 6 3 施加生物炭顯著提高了辣 椒季和蘿卜季的C O 2體積分?jǐn)?shù) p 0 0 1 無論是辣椒季還是蘿卜季 土壤剖面C O 2均隨土壤深度的增加 而顯著增加 p 0 0 1 相比于1 0 c m土層 2 0 c m和3 0 c m土層的C O 2在辣椒季分別增加了7 2 5 0 和 6 0 1 9 在蘿卜季分別增加了 6 3 7 2 和5 8 3 5 另外 三因素方差分析結(jié)果表明 除覆膜與生物炭施 加 覆膜與土壤深度的交互作用對(duì)蘿卜季的C O 2有顯著影響 p 0 0 5 641西南大學(xué)學(xué)報(bào) 自然科學(xué)版 h t t p x b b j b s w u e d u c n 第4 7卷 表4 不同生長(zhǎng)季的土壤CO2體積分?jǐn)?shù)m L m 3 處理辣椒季 1 0 c m 2 0 c m 3 0 c m 蘿卜季 1 0 c m 2 0 c m 3 0 c m N F B 0 2 4 2 1 3 4 7 0 1 5 8 4 9 7 5 8 3 5 6 4 6 4 3 5 0 3 7 1 7 8 7 1 2 1 1 9 4 6 8 1 3 8 3 4 2 2 6 2 3 1 2 9 5 2 1 2 3 6 6 3 6 1 7 1 0 9 N F B 2 0 2 8 5 4 9 6 3 4 8 6 7 4 4 7 1 2 3 6 1 1 0 6 5 0 3 4 7 6 3 1 9 6 9 1 0 0 0 2 8 1 1 3 6 5 2 1 9 5 0 1 2 9 3 3 0 3 8 2 6 5 4 6 3 2 0 3 N F B 4 0 3 2 3 4 3 7 2 0 1 3 5 6 0 7 5 6 5 6 3 9 5 1 7 4 6 9 4 6 5 5 8 7 8 1 3 2 9 5 1 1 9 2 2 2 2 8 9 3 8 3 2 3 9 3 4 3 3 5 6 2 6 7 0 3 4 6 F B 0 2 7 3 3 6 6 4 0 8 8 8 3 6 2 1 3 3 8 1 0 4 8 3 8 2 3 8 7 7 8 1 2 2 1 6 7 2 3 8 2 5 5 7 9 2 1 9 3 6 4 4 7 0 2 9 1 3 0 7 4 3 1 9 8 1 9 F B 2 0 2 9 3 6 0 1 1 0 2 4 3 4 9 7 6 5 2 6 0 1 7 6 5 2 4 9 8 7 7 0 1 5 6 2 9 6 3 6 6 1 0 8 1 8 5 2 8 9 3 9 7 5 9 3 3 4 5 6 5 8 9 5 8 2 5 8 F B 4 0 4 6 0 9 5 4 4 8 0 9 8 8 2 9 1 0 6 8 9 4 1 1 5 0 1 7 8 8 2 9 0 5 0 4 4 5 1 1 4 5 3 2 1 1 5 8 1 4 0 1 9 1 4 9 2 4 5 4 7 9 7 5 0 6 6 0 方差分析結(jié)果 F n s B D F B n s F D n s B D n s n s F B D n s n s 注 D代表土壤深度 下同 2 3 土壤剖面CH4體積分?jǐn)?shù) 覆膜與生物炭施加均沒有改變土壤C H 4體積分?jǐn)?shù)隨季節(jié)的變化趨勢(shì) 圖3 整個(gè)觀測(cè)期間的C H 4體 積分?jǐn)?shù)為1 1 0 2 5 9 m L m 3 辣椒季 各土層C H 4體積分?jǐn)?shù)隨著時(shí)間推移波動(dòng)變化 大致在6月中旬和 9月上旬出現(xiàn)兩個(gè)峰值 蘿卜季 各土層的 C H 4體積分?jǐn)?shù)隨著時(shí)間推移呈輕微上升趨勢(shì) 表5顯示了不同處理下菜地土壤剖面的C H 4體積分?jǐn)?shù) 無論是辣椒季還是蘿卜季 覆膜 生物炭施 加 土壤深度均對(duì)C H 4體積分?jǐn)?shù)產(chǎn)生了顯著影響 相比于N F F顯著降低了辣椒季 p 0 0 5 和蘿卜季 p 0 0 1 的C H 4體積分?jǐn)?shù) 降幅分別為7 8 4 和1 3 7 4 相比于B 0 生物炭施加顯著提高了整個(gè)觀測(cè)期 間的C H 4體積分?jǐn)?shù) B 2 0 B 4 0處理下的C H 4體積分?jǐn)?shù)在辣椒季分別提高了9 2 4 和1 0 8 7 p 0 0 5 在 蘿卜季分別提高了1 7 1 3 和8 8 4 p 0 0 1 無論是辣椒季還是蘿卜季 不同土層間的C H 4體積分?jǐn)?shù)從小 到大均為 3 0 c m 1 9 0 m L m 3和1 7 9 m L m 3 2 0 c m 1 9 2 m L m 3和2 0 0 m L m 3 1 0 c m 2 0 7 m L m 3和 2 1 1 m L m 3 隨著土壤深度的增加 辣椒季 p 0 0 5 和蘿卜季 p 0 0 1 的C H 4體積分?jǐn)?shù)均顯著降低 另 外 三因素方差分析結(jié)果表明 除覆膜與生物炭施加的交互作用對(duì)蘿卜季的C H 4有顯著影響 p 0 0 5 表5 不同生長(zhǎng)季的菜地CH4體積分?jǐn)?shù)m L m 3 處理辣椒季 1 0 c m 2 0 c m 3 0 c m 蘿卜季 1 0 c m 2 0 c m 3 0 c m N F B 0 2 0 8 0 1 2 2 0 5 0 1 5 1 8 0 0 2 1 2 1 1 0 1 3 2 1 8 0 1 0 1 8 1 0 1 1 N F B 2 0 2 2 1 0 0 8 2 0 6 0 0 8 2 0 3 0 1 2 2 4 2 0 1 0 2 2 7 0 0 9 2 1 4 0 0 8 N F B 4 0 2 2 1 0 0 8 1 9 7 0 1 2 1 9 3 0 1 6 2 3 2 0 1 2 2 0 5 0 0 4 1 7 0 0 1 6 F B 0 1 7 7 0 1 4 1 6 2 0 1 6 1 6 9 0 1 6 1 7 5 0 0 6 1 5 9 0 0 8 1 4 2 0 1 5 F B 2 0 2 0 3 0 1 2 1 9 0 0 1 0 1 8 0 0 1 0 2 0 9 0 1 0 1 9 9 0 0 6 1 8 2 0 1 1 F B 4 0 2 1 2 0 0 7 1 9 0 0 1 0 2 1 2 0 1 3 1 9 7 0 1 1 1 9 3 0 1 4 1 8 4 0 0 8 方差分析結(jié)果 F B D F B n s F D n s n s B D n s n s F B D n s n s 741第5期 賀陽(yáng)劍 等 地膜和生物炭對(duì)菜地土壤剖面溫室氣體的影響 圖3 不同處理下土壤CH4體積分?jǐn)?shù)的季節(jié)變化 2 4 土壤剖面N2O體積分?jǐn)?shù) 在不同處理下 1 0 2 0 3 0 c m土層的N 2 O體積分?jǐn)?shù)具有相似的季節(jié)變化規(guī)律 整個(gè)觀測(cè)期間的N 2 O 體積分?jǐn)?shù)為0 2 0 4 7 6 m L m 3 圖4 辣椒季 N 2 O體積分?jǐn)?shù)先升高后降低 峰值均出現(xiàn)在6月中旬 蘿 卜季 N 2 O體積分?jǐn)?shù)總體變化平穩(wěn) 無太大波動(dòng) 表6顯示了不同處理下菜地土壤剖面的N 2 O體積分?jǐn)?shù) 在蘿卜季 相比于N F F顯著提高了N 2 O體 積分?jǐn)?shù) p 0 0 5 無論是辣椒季還是蘿卜季 B 2 0和B 4 0處理下的N 2 O體積分?jǐn)?shù)相比于B 0處理均顯著提高 其中 B 2 0和B 4 0處理在辣椒季使N 2 O體 積分?jǐn)?shù)增加了3 7 8 8 和7 5 7 6 p 0 0 5 在蘿卜季增加了7 7 1 9 和6 1 4 0 p 0 0 5 三因素方差分析結(jié)果還 表明 除覆膜與生物炭施加 覆膜與土壤深度的交互作用對(duì)蘿卜季的N 2 O影響極顯著 p 0 0 5 841西南大學(xué)學(xué)報(bào) 自然科學(xué)版 h t t p x b b j b s w u e d u c n 第4 7卷 圖4 不同處理下土壤N2O體積分?jǐn)?shù)的季節(jié)變化 表6 不同生長(zhǎng)季的土壤N2O體積分?jǐn)?shù)m L m 3 處理辣椒季 1 0 c m 2 0 c m 3 0 c m 蘿卜季 1 0 c m 2 0 c m 3 0 c m N F B 0 0 5 8 0 1 2 0 8 9 0 3 0 0 6 6 0 1 2 0 4 5 0 0 8 0 6 1 0 1 1 0 8 5 0 3 0 N F B 2 0 1 0 1 0 4 9 1 0 6 0 4 9 0 9 5 0 3 3 0 3 9 0 0 3 0 6 2 0 1 0 1 0 8 0 2 8 N F B 4 0 0 8 3 0 3 0 1 4 4 0 6 1 1 5 3 0 8 2 0 5 5 0 0 9 0 7 1 0 2 9 0 8 1 0 2 6 F B 0 0 5 6 0 0 9 0 6 1 0 0 9 0 6 5 0 1 4 0 5 1 0 0 4 0 6 2 0 1 1 0 3 8 0 0 3 F B 2 0 0 6 2 0 1 8 0 8 4 0 2 1 0 9 7 0 2 3 1 0 8 0 2 6 1 6 0 0 2 5 1 2 8 0 3 3 F B 4 0 1 0 8 0 3 7 1 1 9 0 3 4 0 8 5 0 2 4 1 1 8 0 1 4 1 3 2 0 2 5 0 9 5 0 2 2 方差分析結(jié)果 F n s B D n s n s F B n s F D n s B D n s n s F B D n s n s 941第5期 賀陽(yáng)劍 等 地膜和生物炭對(duì)菜地土壤剖面溫室氣體的影響 3 討論與結(jié)論 3 1 討論 3 1 1 地膜覆蓋和生物炭施加對(duì)土壤剖面C O 2的影響 本研究發(fā)現(xiàn) 無論是在辣椒季還是在蘿卜季 所有處理均表現(xiàn)為C O 2體積分?jǐn)?shù)隨土壤深度增加而增加 表4 這主要是因?yàn)?雖然表層土壤有機(jī)質(zhì)含量豐富 有利于C O 2的生成 但豐富的有機(jī)質(zhì)改變了土壤 結(jié)構(gòu) 增加了土壤的滲透性 1 6 使得表層土壤的C O 2更易于向大氣擴(kuò)