【摘要】：本研究旨在明確渭北旱塬蘋果園肥料氮通過氨揮發(fā)與N_2O排放途徑的氮素?fù)p失量,并且為準(zhǔn)確估算渭北旱塬農(nóng)田土壤溫室氣體排放源的區(qū)域排放量提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。通過設(shè)置不同施肥制度,對渭北旱塬蘋果園N_2O和CO_2排放進行了監(jiān)測,比較了2種不同的NH_3揮發(fā)研究方法在果園上的應(yīng)用差異。主要結(jié)果為:(1)在蘋果園集中條狀施肥的方式下,深施的氮素幾乎不通過NH_3揮發(fā)途徑損失。在推薦施氮量(純N 400 kg·hm~(-2))5 cm施肥深度下NH_3揮發(fā)量達到115.9 kg N·hm~(-2),氮肥損失率為29.0%。當(dāng)?shù)适┤胪寥赖纳疃瘸^10 cm時,氨揮發(fā)占比不足1%。采用密閉室間歇式抽氣法和海綿吸收法測定的施肥深度為5 cm氨揮發(fā)累積總量分別為62.0 kg NH_3·hm~(-2)和37.7 kg NH_3·hm~(-2),與密閉室間歇式抽氣法相比,海綿吸收法氨揮發(fā)損失量要低39.2%。抽氣法和通氣法測定的氮素?fù)p失率分別為21.3%和12.9%。(2)蘋果膨大期是渭北旱塬蘋果園N_2O排放的主要時期。蘋果成熟期和膨大期土壤N_2O排放由溫度決定。不同處理N_2O年(2017年10月~2018年10月)總排放量在1.14 kg·hm~(-2)~4.46 kg·hm~(-2)之間,與常規(guī)施肥處理相比,優(yōu)化減氮和有機無機配施處理N_2O排放總量分別降低了43.3%,42.6%。(3)通過NH_3和N_2O損失的氮素以N_2O為主,肥料氮NH_3揮發(fā)損失為0。常規(guī)高氮、優(yōu)化減氮與有機無機配施處理N_2O損失量分別為4.46 kg·hm~(-2)、2.53 kg·hm~(-2)和2.56 kg·hm~(-2)。常規(guī)高氮、優(yōu)化減氮與有機無機配施處理通過N_2O損失的氮素分別占0.27%、0.22%、0.22%。(4)渭北旱塬蘋果園CO_2排放量呈明顯的季節(jié)動態(tài)變化。對CO_2排放量與土壤溫度、含水量進行Spearman秩相關(guān)分析的結(jié)果為R~2分別介于0.75~0.84和0.54~0.56之間。在蘋果生育期內(nèi)膨大期土壤CO_2平均排放通量在328 mg CO_2·hm~(-2)·d~(-1)~352 mg CO_2·hm~(-2)·d~(-1),排放量最高并且與其他生育期差異極顯著。CO_2年(2017年10月~2018年10月)排放介于3813.2 kg C·hm~(-2)~4121.6 kg C·hm~(-2)之間,與常規(guī)高氮處理相比,減少氮肥量可降低3.6%~4.7%的土壤碳排放。(5)根據(jù)Arrhenius方程計算的Q_(10)值隨著溫度的升高而降低,隨土壤水分增加而升高。施用氮肥會降低土壤呼吸Q_(10)值,各施肥處理中施用有機肥Q_(10)最低。建立的Arrhenius-Hyperbolic方程模型能夠較好的模擬渭北旱塬蘋果園土壤CO_2年排放量,方程解釋程度R~2在0.71左右。配對T檢驗表明,Arrhenius-Hyperbolic方程模型模擬結(jié)果與實測值之間差異不顯著,模型模擬結(jié)果較好。根據(jù)溫、濕度模擬的土壤CO_2年排放量在3943.16 kg C·hm~(-2)~4272.1 kg C·hm~(-2)之間,比實測換算累積值高3.4%~4.2%。
【學(xué)位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：S661.1;S154.1
【圖文】：

圖 3-1 不同處理施肥后 NH3揮發(fā)速率（a：追肥；b：基肥）Fig. 3-1 NH3volatilization rate after different treatments(a: top dressing; B: base fertilizer)3.2 不同施肥深度 NH3揮發(fā)損失條狀集中施肥條件下，不同施肥深度氨揮發(fā)損失不一樣。在農(nóng)戶實際施肥情況下，采用的機械旋耕可能并沒有 20 cm。以優(yōu)化減氮處理施氮量設(shè)置 5 cm、10 cm 和 20 cm三個不同施肥深度，采用密閉室間歇式抽氣分光光度法探究渭北旱塬生態(tài)生態(tài)條件下不同施肥深度 NH3揮發(fā)規(guī)律。分別在 2018 年 7 月膨大期和 2018 年 10 月成熟期施肥后采集氨揮發(fā)樣品。3.2.1 不同施肥深度 NH3揮發(fā)速率結(jié)果表明，施肥深度為 5 cm 時，NH3揮發(fā)損失量較高。2018 年膨大期追肥后第 3天達到排放峰值 26.8 kg·hm-2·d-1；2018 年基肥后第 7 天達到排放峰值 11.9kg·hm-2·d-1。當(dāng)施肥深度為 10 cm 時，NH3揮發(fā)量很低，基肥后第 15～26 天存在較低的排放，排放峰值㩳0.5 kg·hm-2·d-1，追肥后 NH3日揮發(fā)速率㩳0.05 kg·hm-2·d-1。當(dāng)施肥深度為 20 cm

16圖 3-2 減氮處理不同深度下氨揮發(fā)（a：追肥；b：基肥）Figure 3-2 Ammonia volatilization at different depth of nitrogen reduction treatment(a: top dressing; B: base fertilizer)3.2.2 不同施肥深度 NH3揮發(fā)損失量氮肥表施或淺施是造成 NH3揮發(fā)的重要原因。施肥深度為 5 cm 時，在膨大期追肥和成熟期基肥氨揮發(fā)損失累積總量分別為 78.7 kg NH3·hm-2和 62.0 kg NH3·hm-2。2018年累積通過氨揮發(fā)損失的氮肥量為 115.9 kg N·hm-2，氮肥損失率為 29.0%。尿素施入土壤的深度為 10 cm 和 20 cm 時，NH3揮發(fā)總量分別為 3.5 kg N·hm-2和 0.9 kg N·hm-2，氮肥損失率不足 1%。

圖 3-3 不同施肥深度下 NH3揮發(fā)損失量Fig. 3-3 NH3volatilization loss under different fertilization depths3.3 兩種不同 NH3揮發(fā)研究方法在果園上的應(yīng)用在 2018 年 10 月蘋果成熟期施肥時，設(shè)置優(yōu)化減氮處理的施氮量，在施肥深度為 5cm 的基礎(chǔ)上，比較密閉室間歇式抽氣法和海綿吸收法氨揮發(fā)損失，分析在研究果園氨揮發(fā)損失上這 2 種方法的適用性和差異性。3.3.1 不同研究方法氨揮發(fā)速率抽氣法的換氣頻率影響測定結(jié)果，研究表明，根據(jù)氣室內(nèi)空氣體積置換次數(shù)達 15～20 次/min 時，NH3揮發(fā)達到最高值(朱兆良等 1985)。如圖 3-4 可知，不同的研究方法也會產(chǎn)生不同的測定結(jié)果，使用抽氣法在施肥后第 5 天開始能采集到氨揮發(fā)，在第 7天達到揮發(fā)峰值 11.9 kg·hm-2·d-1。通氣法則在第 8 天開始能采集到氨揮發(fā)，并且達到峰值 3.7 kg·hm-2·d-1。抽氣法揮發(fā)速率存在明顯峰型，氨揮發(fā)時間持續(xù)至施肥后第 25 天；通氣法相對比較平緩，揮發(fā)比較緩慢，持續(xù)至施肥后第 41 天左右。抽氣法因有動力源換氣，高換氣頻率可能將土壤孔隙中的氨氣強制置換，所以抽氣法比通氣法能夠提前

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