【畢業(yè)學(xué)位論文】（Word原稿）不同農(nóng)業(yè)措施下小麥玉米輪作溫室氣體通量特征研究及自動(dòng)化觀測(cè)作物氣象學(xué)博士論文

密級(jí) 論文編號(hào)： 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院 學(xué)位論文 不同農(nóng)業(yè)措施下小麥玉米輪作溫室氣體通量特征 研究 及自動(dòng)化觀測(cè) of 摘 要 本論文以華北 地區(qū)小麥玉米輪作 種植 制度為研究平臺(tái)，研究 農(nóng)業(yè) 措施對(duì)溫室氣體 排放 的影響，探討減少溫室氣體排放的措施 ，并 開(kāi)發(fā)在 野外交流電力不能保證 和沒(méi)有高質(zhì)量載氣條件下自動(dòng)測(cè)定溫室氣體的設(shè)備。該研究對(duì)估算我國(guó)農(nóng)業(yè)源溫室氣體排放和探討減少 溫室氣體 排放的措施有重要意義。本研究在河北省欒城縣進(jìn)行，選取了常規(guī)耕作 （對(duì)照） 、秸稈覆蓋、免耕、秸稈深施和施用有機(jī)肥這五種農(nóng)業(yè)措施，各措施都按當(dāng)?shù)亓?xí)慣施用等量化肥，利用 自動(dòng)連續(xù)觀測(cè) 系統(tǒng)對(duì)小麥玉米輪作 農(nóng)田 種溫室氣體排放通量進(jìn)行了連續(xù)觀測(cè)，并結(jié)合土壤有機(jī)碳、作物產(chǎn)量及三種 溫室氣體的排放量進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià)；研 發(fā) 了農(nóng)田自動(dòng)采樣系統(tǒng)和氣相色譜自動(dòng)進(jìn)樣 器 。主要的研究結(jié)果如下： 1、采樣技術(shù)改進(jìn) 預(yù)抽真空采樣 方式比 直接采樣 方式 取氣量小 ， 采氣時(shí)間短 且 采 氣純度高 ，對(duì)箱體內(nèi)部氣體壓力影響小 。 自行研發(fā)的農(nóng)田自動(dòng)氣體采樣系統(tǒng)在室內(nèi)條件下運(yùn)行穩(wěn)定可靠，該系統(tǒng)完全使用直流電源，一次可 自動(dòng)連續(xù) 采集 100 個(gè)氣體樣品。自行研發(fā)的氣相色譜自動(dòng)進(jìn)樣器能與自動(dòng)采樣系統(tǒng)配合 使 用實(shí)現(xiàn) 大批量 樣品的自動(dòng)分析 。 2、觀測(cè)結(jié)果 冬 小麥孕穗期 和成熟期 晴天條件下 量典型日變化趨勢(shì)呈明顯的單峰型，孕穗期 土壤 5的溫度相關(guān) 顯著；夏 玉米孕穗期 放通量變化受降水和灌溉影響較大，與氣溫和土溫的相關(guān)性不顯著；冬小麥和夏玉米拔節(jié)期的施肥與灌水或降水造成 排放高峰，該 高排放期 排放量分別占小麥和玉米生長(zhǎng)季的 不同農(nóng)業(yè)措施的農(nóng)田 放總量為 有機(jī)肥 免耕 秸稈覆蓋 秸稈深施 對(duì)照。 各處理 放因子分別為：免耕處理 秸稈覆蓋處理 秸稈深施處理 對(duì)照處理 處于 2O 排放因子范圍的下限 。 冬小麥和夏玉米輪作農(nóng)田 總體上為 排放 源， 各處理 總排放量的大小順序 為 有機(jī)肥 免耕 秸稈覆蓋 秸稈深施 對(duì) 照。冬小麥和夏玉米輪作農(nóng)田 為 弱吸收匯。各處理 照 免耕 秸稈深施 秸稈覆蓋 有機(jī)肥。 不同農(nóng)業(yè)措施處理土壤固碳量大小順序是 有機(jī)肥 秸稈深施 免耕 秸稈覆蓋 對(duì)照。 3、 農(nóng)業(yè) 措施綜合效果評(píng)價(jià) 通過(guò)對(duì) 各 農(nóng)業(yè)措施 溫室氣體排放、 土壤碳的 變化和 作物 增產(chǎn) 三個(gè)方面的綜合評(píng)價(jià) 表明：在不承諾減排溫室氣體的條件下，最優(yōu)選擇是施用有機(jī)肥；若保證產(chǎn)量，兼顧耕地質(zhì)量和考慮減排溫室氣體時(shí)，仍以施用有機(jī)肥的綜合效果最好 ； 若強(qiáng)調(diào)溫室氣體減排和保護(hù)耕地質(zhì)量，最優(yōu)選擇是采用秸稈深施還田。 關(guān)鍵詞： 小麥玉米輪作 ， 自動(dòng)連續(xù) 觀測(cè) ， 自動(dòng)采樣系統(tǒng) ， 農(nóng)業(yè)措施 ， 溫室氣體 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. 國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院博士學(xué)位論文 目錄 I 目錄 目錄 . I 表格目錄 . V 圖名目錄 . 一章 緒論 . 1 究背景 . 1 田 放與固碳研究進(jìn)展 . 1 放的季節(jié)、日變化 . 2 度對(duì) 放的影響 . 2 分對(duì) 放的影響 . 2 理措施對(duì) 放的影響 . 3 理措施對(duì)土壤固碳的影響 . 4 田 放研究進(jìn)展 . 6 壤理化性狀對(duì) 放的影響 . 7 理措施對(duì) 放的影響 . 9 田土壤 收研究進(jìn)展 . 12 地農(nóng)田 收機(jī)理 . 13 田 收影響因子 . 13 田溫室氣體測(cè)定方法研究進(jìn)展 . 17 式法 . 17 氣象學(xué)方法 . 19 第二章 研究方案、材料 與方法 . 23 題背景 . 23 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院博士學(xué)位論文 目錄 究目的 . 24 究?jī)?nèi)容 . 24 究思路 . 24 驗(yàn)材料與方法 . 25 驗(yàn)點(diǎn)概況 . 25 間試驗(yàn)設(shè)計(jì) . 26 驗(yàn)分析方法 . 29 第三章 農(nóng)田溫室氣體自動(dòng)連續(xù)測(cè)定系統(tǒng)的測(cè)試與改進(jìn) . 34 動(dòng)連續(xù)采樣系統(tǒng)靜態(tài)箱密閉時(shí)間長(zhǎng)短的探討 . 35 閉時(shí)間長(zhǎng)短對(duì)箱內(nèi) 放通量的影響 . 35 閉時(shí)間長(zhǎng)短對(duì)箱內(nèi) 放通量的影響 . 36 閉時(shí)間長(zhǎng)短對(duì)箱內(nèi) 放通量的影響 . 37 抽真空采樣與直接采樣對(duì)測(cè)定精度的影響 . 37 道直接采樣測(cè)試結(jié)果 . 38 間管道直接采樣測(cè)試結(jié)果 . 38 間管道預(yù)抽真空采樣結(jié)果 . 40 結(jié)與討論 . 40 態(tài)箱密閉時(shí)間長(zhǎng)短 . 40 抽真空采樣效果 . 40 間自動(dòng)連續(xù)觀測(cè)系統(tǒng) . 41 第四章 農(nóng)田自動(dòng)采樣系統(tǒng)與氣相色譜自動(dòng)進(jìn)樣器的研發(fā) . 42 動(dòng)采樣系統(tǒng)的研發(fā) . 42 言 . 42 間自動(dòng)采樣系統(tǒng)的組成及工作流程 . 43 動(dòng)采樣系統(tǒng)的測(cè)試 . 44 相色譜自動(dòng)進(jìn)樣器的研發(fā) . 47 言 . 47 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院博士學(xué)位論文 目錄 自動(dòng)進(jìn)樣器的系統(tǒng)組成及工作流程 . 48 動(dòng)進(jìn)樣器的適用效果測(cè)試 . 49 結(jié)與討論 . 49 田自動(dòng)采樣系統(tǒng) . 49 譜自動(dòng)進(jìn)樣器 . 50 第五章 冬小麥夏玉米輪作農(nóng)田 通量特征 . 51 小麥和夏玉米農(nóng)田 量特征 . 51 小麥和夏玉米生長(zhǎng)季農(nóng)田 放通量典型日變化 . 51 小麥和夏玉米生長(zhǎng)季農(nóng)田 放通量季節(jié)變化 . 56 小麥和夏玉米不同生育期 均排放通量及季節(jié)總排放量 . 57 同農(nóng)業(yè)措施對(duì) 放因子的 影響 . 60 小麥和夏玉米農(nóng)田 量特征 . 61 小麥和夏玉米生長(zhǎng)季農(nóng)田 放通量典型日變化 . 61 小麥和夏玉米生長(zhǎng)季農(nóng)田 量季節(jié)變化 . 64 小麥和夏玉米不同生育期 均排放通量及季節(jié)總排放量 . 65 小麥和夏玉米農(nóng)田 量特征 . 68 小麥和夏玉米農(nóng)田 量季節(jié)變化 . 68 小麥和夏玉米不同生育期 均通量及季節(jié)總量 . 71 同農(nóng)業(yè)措施總溫室氣體排放 . 73 結(jié)與討論 . 74 小麥和夏玉米輪作 量的日變化規(guī)律 . 74 小麥和夏玉米輪作 量季節(jié)變化規(guī)律 . 75 同農(nóng)業(yè)措施 放通量及季節(jié)總量 . 76 同農(nóng)業(yè)措施 放因子 . 77 同農(nóng)業(yè)措施溫室氣體排放 . 77 第六章 不同農(nóng)業(yè)措施影響評(píng)價(jià) . 78 同農(nóng)業(yè)措施對(duì)冬小麥夏玉米產(chǎn)量和生物量的影響 . 78 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院博士學(xué)位論文 目錄 不同農(nóng)業(yè)措施對(duì)冬小麥產(chǎn)量和生物量的影響 . 78 同農(nóng)業(yè)措施對(duì)夏玉米產(chǎn)量和生物量的影響 . 79 同農(nóng)業(yè)措施對(duì)冬小麥和夏玉米輪作土壤有機(jī)碳的影響 . 80 同農(nóng)業(yè)措施綜合評(píng)價(jià) . 82 結(jié)與討論 . 84 第七章 結(jié)論與展望 . 86 要結(jié)論 . 86 望 . 87 參考文獻(xiàn) . 89 致 謝 . 101 作者簡(jiǎn)歷 . 102 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院博士學(xué)位論文 目錄 V 表格目錄 表 2驗(yàn)田土壤基本理化性狀 . 26 表 2驗(yàn)期間的主要田間管理情況 . 28 表 2驗(yàn)用植物材料狀況 . 29 表 2相色譜儀運(yùn)行參數(shù) . 31 表 2相色譜儀靈敏度檢測(cè) . 31 表 3接采樣與預(yù)抽真空采樣比較 . 39 表 4動(dòng)采樣系統(tǒng)基本情況測(cè)試 . 44 表 4動(dòng)氣體采樣系統(tǒng)采氣效果 . 47 表 4相色譜自動(dòng)進(jìn)樣器基本情況測(cè)試 . 49 表 5型日 量與溫度的相關(guān)性 . 53 表 5同農(nóng)業(yè)措施 平均排放通量 . 54 表 5小麥 2O 排放量 . 59 表 5同農(nóng)業(yè)措施 放因子 . 60 表 5平均通量與 溫度相關(guān)性 . 65 表 5小麥 放量 . 67 表 5小麥 放量 . 72 表 5同農(nóng)業(yè)措施溫室氣體排放 . 73 表 6業(yè)措施對(duì)冬小麥產(chǎn)量及生物量的影響 . 79 表 6業(yè)措施對(duì)夏玉米產(chǎn)量及生物量的影響 . 80 表 6壤有機(jī)碳相對(duì)于上季作物的變化率（ %） . 82 表 6同農(nóng)業(yè)措施土壤年固碳量 . 82 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院博士學(xué)位論文 目錄 名 目錄 圖 2術(shù)路線圖 . 25 圖 2北欒城站月降雨量及月均土溫和 5溫 . 26 圖 2驗(yàn)小區(qū)田間排列圖 . 27 圖 2體采樣箱結(jié)構(gòu)示意圖 . 30 圖 3天條件下靜態(tài)箱中溫室氣體通量 . 36 圖 3天條件下靜態(tài)箱中溫室氣體通量 . 36 圖 4間自動(dòng)采樣系統(tǒng)示意圖 . 43 圖 4道長(zhǎng)度與流量 . 46 圖 4相色譜自動(dòng)進(jìn)樣器示意圖 . 48 圖 5小麥孕穗期 量典型日變化（ 2005 . 52 圖 5小麥成熟期通量典型日變化（ 2005 . 53 圖 5玉米孕穗期 量典型日變化（ 2005 . 55 圖 5玉米成熟期通量典型日變化（ 2005 . 56 圖 5005 年冬小麥 2O 季節(jié)通量 . 57 圖 5小麥 2O 平均通量 . 58 圖 5小麥孕穗期 放通量典型日變化（ 2005 . 61 圖 5麥成熟期 放通量典型日變