【毕业学位论文】（Word原稿）不同农业措施下小麦玉米轮作温室气体通量特征研究及自动化观测作物气象学博士论文

密级 论文编号： 中国农业科学院 学位论文 不同农业措施下小麦玉米轮作温室气体通量特征 研究 及自动化观测 of 摘 要 本论文以华北 地区小麦玉米轮作 种植 制度为研究平台，研究 农业 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 开发在 野外交流电力不能保证 和没有高质量载气条件下自动测定温室气体的设备。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 排放的措施有重要意义。本研究在河北省栾城县进行，选取了常规耕作 （对照） 、秸秆覆盖、免耕、秸秆深施和施用有机肥这五种农业措施，各措施都按当地习惯施用等量化肥，利用 自动连续观测 系统对小麦玉米轮作 农田 种温室气体排放通量进行了连续观测，并结合土壤有机碳、作物产量及三种 温室气体的排放量进行了综合评价；研 发 了农田自动采样系统和气相色谱自动进样 器 。主要的研究结果如下： 1、采样技术改进 预抽真空采样 方式比 直接采样 方式 取气量小 ， 采气时间短 且 采 气纯度高 ，对箱体内部气体压力影响小 。 自行研发的农田自动气体采样系统在室内条件下运行稳定可靠，该系统完全使用直流电源，一次可 自动连续 采集 100 个气体样品。自行研发的气相色谱自动进样器能与自动采样系统配合 使 用实现 大批量 样品的自动分析 。 2、观测结果 冬 小麦孕穗期 和成熟期 晴天条件下 量典型日变化趋势呈明显的单峰型，孕穗期 土壤 5的温度相关 显著；夏 玉米孕穗期 放通量变化受降水和灌溉影响较大，与气温和土温的相关性不显著；冬小麦和夏玉米拔节期的施肥与灌水或降水造成 排放高峰，该 高排放期 排放量分别占小麦和玉米生长季的 不同农业措施的农田 放总量为 有机肥 免耕 秸秆覆盖 秸秆深施 对照。 各处理 放因子分别为：免耕处理 秸秆覆盖处理 秸秆深施处理 对照处理 处于 2O 排放因子范围的下限 。 冬小麦和夏玉米轮作农田 总体上为 排放 源， 各处理 总排放量的大小顺序 为 有机肥 免耕 秸秆覆盖 秸秆深施 对 照。冬小麦和夏玉米轮作农田 为 弱吸收汇。各处理 照 免耕 秸秆深施 秸秆覆盖 有机肥。 不同农业措施处理土壤固碳量大小顺序是 有机肥 秸秆深施 免耕 秸秆覆盖 对照。 3、 农业 措施综合效果评价 通过对 各 农业措施 温室气体排放、 土壤碳的 变化和 作物 增产 三个方面的综合评价 表明：在不承诺减排温室气体的条件下，最优选择是施用有机肥；若保证产量，兼顾耕地质量和考虑减排温室气体时，仍以施用有机肥的综合效果最好 ； 若强调温室气体减排和保护耕地质量，最优选择是采用秸秆深施还田。 关键词： 小麦玉米轮作 ， 自动连续 观测 ， 自动采样系统 ， 农业措施 ， 温室气体 on on of on to HG An to of of C). is to HG to HG (1) as K); (2) C); (3) no T); (4)I) (5) F). on 2O, H4 by of by HG A an C as 1. of he in of of in in of % of 00 in C C in of 2. he 2O a 2O of in a 2O by it or 2O in of 2O is in IT2O K It is in 2O is O2 of is in TIis is in TCof is in IC 3. of he of on HG no on HG F; of to HG F; HG I. 国农业科学院博士学位论文 目录 I 目录 目录 . I 表格目录 . V 图名目录 . 一章 绪论 . 1 究背景 . 1 田 放与固碳研究进展 . 1 放的季节、日变化 . 2 度对 放的影响 . 2 分对 放的影响 . 2 理措施对 放的影响 . 3 理措施对土壤固碳的影响 . 4 田 放研究进展 . 6 壤理化性状对 放的影响 . 7 理措施对 放的影响 . 9 田土壤 收研究进展 . 12 地农田 收机理 . 13 田 收影响因子 . 13 田温室气体测定方法研究进展 . 17 式法 . 17 气象学方法 . 19 第二章 研究方案、材料 与方法 . 23 题背景 . 23 中国农业科学院博士学位论文 目录 究目的 . 24 究内容 . 24 究思路 . 24 验材料与方法 . 25 验点概况 . 25 间试验设计 . 26 验分析方法 . 29 第三章 农田温室气体自动连续测定系统的测试与改进 . 34 动连续采样系统静态箱密闭时间长短的探讨 . 35 闭时间长短对箱内 放通量的影响 . 35 闭时间长短对箱内 放通量的影响 . 36 闭时间长短对箱内 放通量的影响 . 37 抽真空采样与直接采样对测定精度的影响 . 37 道直接采样测试结果 . 38 间管道直接采样测试结果 . 38 间管道预抽真空采样结果 . 40 结与讨论 . 40 态箱密闭时间长短 . 40 抽真空采样效果 . 40 间自动连续观测系统 . 41 第四章 农田自动采样系统与气相色谱自动进样器的研发 . 42 动采样系统的研发 . 42 言 . 42 间自动采样系统的组成及工作流程 . 43 动采样系统的测试 . 44 相色谱自动进样器的研发 . 47 言 . 47 中国农业科学院博士学位论文 目录 自动进样器的系统组成及工作流程 . 48 动进样器的适用效果测试 . 49 结与讨论 . 49 田自动采样系统 . 49 谱自动进样器 . 50 第五章 冬小麦夏玉米轮作农田 通量特征 . 51 小麦和夏玉米农田 量特征 . 51 小麦和夏玉米生长季农田 放通量典型日变化 . 51 小麦和夏玉米生长季农田 放通量季节变化 . 56 小麦和夏玉米不同生育期 均排放通量及季节总排放量 . 57 同农业措施对 放因子的 影响 . 60 小麦和夏玉米农田 量特征 . 61 小麦和夏玉米生长季农田 放通量典型日变化 . 61 小麦和夏玉米生长季农田 量季节变化 . 64 小麦和夏玉米不同生育期 均排放通量及季节总排放量 . 65 小麦和夏玉米农田 量特征 . 68 小麦和夏玉米农田 量季节变化 . 68 小麦和夏玉米不同生育期 均通量及季节总量 . 71 同农业措施总温室气体排放 . 73 结与讨论 . 74 小麦和夏玉米轮作 量的日变化规律 . 74 小麦和夏玉米轮作 量季节变化规律 . 75 同农业措施 放通量及季节总量 . 76 同农业措施 放因子 . 77 同农业措施温室气体排放 . 77 第六章 不同农业措施影响评价 . 78 同农业措施对冬小麦夏玉米产量和生物量的影响 . 78 中国农业科学院博士学位论文 目录 不同农业措施对冬小麦产量和生物量的影响 . 78 同农业措施对夏玉米产量和生物量的影响 . 79 同农业措施对冬小麦和夏玉米轮作土壤有机碳的影响 . 80 同农业措施综合评价 . 82 结与讨论 . 84 第七章 结论与展望 . 86 要结论 . 86 望 . 87 参考文献 . 89 致 谢 . 101 作者简历 . 102 中国农业科学院博士学位论文 目录 V 表格目录 表 2验田土壤基本理化性状 . 26 表 2验期间的主要田间管理情况 . 28 表 2验用植物材料状况 . 29 表 2相色谱仪运行参数 . 31 表 2相色谱仪灵敏度检测 . 31 表 3接采样与预抽真空采样比较 . 39 表 4动采样系统基本情况测试 . 44 表 4动气体采样系统采气效果 . 47 表 4相色谱自动进样器基本情况测试 . 49 表 5型日 量与温度的相关性 . 53 表 5同农业措施 平均排放通量 . 54 表 5小麦 2O 排放量 . 59 表 5同农业措施 放因子 . 60 表 5平均通量与 温度相关性 . 65 表 5小麦 放量 . 67 表 5小麦 放量 . 72 表 5同农业措施温室气体排放 . 73 表 6业措施对冬小麦产量及生物量的影响 . 79 表 6业措施对夏玉米产量及生物量的影响 . 80 表 6壤有机碳相对于上季作物的变化率（ %） . 82 表 6同农业措施土壤年固碳量 . 82 中国农业科学院博士学位论文 目录 名 目录 图 2术路线图 . 25 图 2北栾城站月降雨量及月均土温和 5温 . 26 图 2验小区田间排列图 . 27 图 2体采样箱结构示意图 . 30 图 3天条件下静态箱中温室气体通量 . 36 图 3天条件下静态箱中温室气体通量 . 36 图 4间自动采样系统示意图 . 43 图 4道长度与流量 . 46 图 4相色谱自动进样器示意图 . 48 图 5小麦孕穗期 量典型日变化（ 2005 . 52 图 5小麦成熟期通量典型日变化（ 2005 . 53 图 5玉米孕穗期 量典型日变化（ 2005 . 55 图 5玉米成熟期通量典型日变化（ 2005 . 56 图 5005 年冬小麦 2O 季节通量 . 57 图 5小麦 2O 平均通量 . 58 图 5小麦孕穗期 放通量典型日变化（ 2005 . 61 图 5麦成熟期 放通量典型日变