覆膜和氮肥用量對雨養(yǎng)春玉米農(nóng)田甲烷吸收的影響

李曉莎，岳善超，李世清，劉建粲

(1.西北農(nóng)林科技大學資源環(huán)境學院， 陜西 楊凌 712100；2.西北農(nóng)林科技大學，黃土高原土壤侵蝕與旱地農(nóng)業(yè)國家重點實驗室， 陜西 楊凌 712100)

覆膜和氮肥用量對雨養(yǎng)春玉米農(nóng)田甲烷吸收的影響

李曉莎1,2，岳善超2，李世清1,2，劉建粲1,2

(1.西北農(nóng)林科技大學資源環(huán)境學院， 陜西 楊凌 712100；2.西北農(nóng)林科技大學，黃土高原土壤侵蝕與旱地農(nóng)業(yè)國家重點實驗室， 陜西 楊凌 712100)

為了研究覆膜與氮肥用量對雨養(yǎng)春玉米農(nóng)田CH4吸收的影響，在覆膜(FM)與不覆膜(BP)條件下分別設置了0、100、250、400 kg·hm-24個氮肥水平，共8個處理，采用靜態(tài)暗箱-氣相色譜法對農(nóng)田CH4的吸收通量進行連續(xù)觀測，同時觀測影響通量變化的溫度、水分以及硝銨態(tài)氮等環(huán)境因子。結(jié)果表明：旱作春玉米農(nóng)田是甲烷的匯，休閑期的累積吸收量占年總吸收量48%～60%，在年總吸收量中占了不可忽視的一部分； FM0、FM100、FM250、FM400和BP0、BP100、BP250、BP400在2014—2015年的年總吸收量分別為0.99、1.38、1.3、1.37 CH4-C kg·hm-2和1.43、1.77、1.68、1.56 CH4-C kg·hm-2，地膜覆蓋和施氮量的增加均未顯著改變雨養(yǎng)春玉米農(nóng)田對CH4的吸收量； 雨養(yǎng)春玉米農(nóng)田土壤CH4的吸收速率與0、10 cm土層土壤溫度呈極顯著正相關(guān)，與土壤孔隙含水量(WFPS)、NH4+-N之間呈極顯著負相關(guān)，不覆膜條件下與NO3--N之間呈負相關(guān)關(guān)系，且達到極顯著水平(P<0.01)。

覆膜；氮肥；CH4；雨養(yǎng)；春玉米農(nóng)田

氣候變暖對生態(tài)系統(tǒng)、人類生活、經(jīng)濟發(fā)展等各方面均會產(chǎn)生不同程度的影響，是全球性的環(huán)境問題，而造成氣候變暖的主要原因是由于大氣中溫室氣體濃度的不斷增加。甲烷(CH4)是大氣中含量僅次于CO2和CFCs的溫室氣體，其輻射增溫效應是CO2的25倍[1]，占溫室氣體對全球變暖貢獻總份額的20%[2]。在對流層中CH4被氧化生成其它溫室氣體，少量被送到平流層，對臭氧層起到了間接的破壞作用。受人類活動影響，大氣中的CH4濃度在不斷升高，2014年全球范圍內(nèi)CH4的平均摩爾分數(shù)達到了1.833×10-6，為工業(yè)化(1750年)前水平的254%[3]。

旱作土壤是大氣甲烷的重要匯，這也是已知的唯一的生物氧化甲烷的匯。在土壤中，甲烷被氧化成二氧化碳，而二氧化碳吸收輻射能的能力比甲烷低32倍，所以這個氧化過程是有利于環(huán)境的。每年大約有30 Tg的甲烷在土壤中氧化，占總甲烷氧化量的6%。盡管相對于對流層來說土壤作為甲烷匯小到可以忽略不記，但是如果缺少土壤這個匯將會使大氣甲烷濃度以目前增長速率的1.5倍的速度增加[4]。

地膜覆蓋由于具有保水保墑和調(diào)節(jié)土壤溫度的作用在我國半干旱區(qū)很早就有應用，近十多年來更是在旱作糧食作物生產(chǎn)中大面積應用[5]，且其應用面積還在不斷增加。土壤理化性質(zhì)的改變將會影響農(nóng)田土壤溫室氣體的產(chǎn)生與排放，關(guān)于地膜覆蓋對農(nóng)田土壤CO2、N2O排放的影響已有一些報道，而地膜覆蓋對旱作農(nóng)田土壤對CH4吸收的影響還鮮有報道；氮肥的施用是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中增產(chǎn)的常用措施，研究認為氮肥的施用會抑制土壤對大氣甲烷的氧化吸收[6-7]，那么隨著氮肥施用量的增加，土壤對大氣甲烷的吸收作用會怎樣變化呢？為了研究覆膜與氮肥用量的增加對雨養(yǎng)農(nóng)田土壤對CH4吸收的影響，我們進行了本次試驗，以期為評估旱作農(nóng)田的溫室效應提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)概況

田間試驗布置在中國科學院長武黃土高原農(nóng)業(yè)生態(tài)試驗站。該試驗站位于黃土高原中南部陜甘交界處的陜西省長武縣洪家鎮(zhèn)王東村(35°12′N，107°40′E)，海拔1 200 m。氣候?qū)倥瘻貛О霛駶櫞箨懶詺夂?，年均降?84 mm，年均氣溫9.1℃，無霜期171 d，地下水埋深50～80 m，無灌溉條件，屬典型的旱作雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)；母質(zhì)是深厚的中壤質(zhì)馬蘭黃土。試區(qū)為高原溝壑區(qū)的典型代表。試驗開始前土壤0～20 cm耕層土壤理化性質(zhì)為：有機質(zhì)含量14.1 g·kg-1，全氮含量0.9 g·kg-1，礦質(zhì)氮含量10.5 mg·kg-1，有效磷含量15.9 mg·kg-1，速效鉀含量136.7 mg·kg-1，pH值為8.4。

1.2 試驗設計

試驗于2014年4月—2015年9月進行，經(jīng)過兩個玉米生長季(maize growing season, MS)和一個休閑季(fallow season, FS)。試驗在地膜覆蓋(plastic film mulching, FM)和不覆膜(bare plot without mulching, BP)條件下設置4個氮肥水平，共8個處理，3次重復，隨機區(qū)組排列，小區(qū)面積為4 m×7 m=28 m2。處理1(FM0)：地膜覆蓋+0 kg·hm-2；處理2(FM100)：地膜覆蓋+100 kg·hm-2；處理3(FM250)：地膜覆蓋+250 kg·hm-2；處理4(FM400)：地膜覆蓋+400 kg·hm-2；處理5(BP0)：不覆蓋+0 kg·hm-2；處理6(BP100)：不覆蓋+100 kg·hm-2；處理7(BP250)：不覆蓋+250 kg·hm-2；處理8(BP400)：不覆蓋+400 kg·hm-2。

試驗使用含氮量為46%的尿素作為氮肥；分3次施用，基肥與種肥占40%，十葉期(V10)追肥占30%，吐絲期(R1)追肥占30%。各處理施用磷肥40 kg·hm-2，為含12% P2O5的過磷酸鈣，鉀肥80 kg·hm-2，為含45% K2O的硫酸鉀?；┑省⑷苛追屎外浄示诓デ熬鶆蛉鍪┯诘乇?，然后用旋耕機翻耕，使肥料充分混勻；追施氮肥使用點種器施入玉米植株之間。春玉米品種為先玉335，各處理均采用寬窄行、雙壟溝種植法：寬行60 cm、窄行40 cm，大壟高10 cm，小壟高15 cm (圖1)。覆蓋處理采用0.005 mm厚，1.2 m寬的白色透明聚乙烯薄膜周年全膜覆蓋，整個試驗期間不進行灌溉，采用雨養(yǎng)方式。試驗分兩年進行，2014年4月30日播種，9月20日收獲；2015年4月26日播種，9月14日收獲，兩個生育季內(nèi)總降雨量分別為375 mm和361 mm。

圖1 全膜雙壟溝種植示意圖

Fig.1 Schematic diagram illustrating the arrangement of plant on the ridges and furrow with plastic film mulching

1.3 觀測項目與方法

氣體的采集采用密閉靜態(tài)箱法，箱體包括頂箱和底座兩部分，均由不銹鋼制成。頂箱長、寬、高分別為50 cm、30 cm、30 cm，頂箱上部中央有10 cm×10 cm的植株生長口，頂箱可拆分成兩部分，且兩部分之間縫隙及下部邊沿均有密封條，以確保頂箱及頂箱與底座之間的密閉性。箱內(nèi)安裝風扇以將箱內(nèi)氣體混勻，箱外包裹泡沫層來保溫。底座長、寬、高為50 cm×30 cm×15 cm，底座安置在小區(qū)中央，插入土層15 cm深處，整個生育季不再移動，底座中央種植一株玉米。當玉米株高小于30 cm時，頂箱是一個整體，生長口處于密封狀態(tài)，整株玉米都在頂箱內(nèi)，當株高高于頂箱高度時，頂箱從中間拆分為兩部分，每次采集氣體時將植株的下部分莖扣入到箱子中而其余部分從頂部的生長口伸出，頂箱的兩部分之間用搭扣固定，植株與口壁之間用泡沫填充。氣體采集過后將頂箱移開。氣體采集于每天8∶30—11∶30之間進行，采集時將頂箱與底座之間用夾子固定，蓋頂箱后分別在0、10、20、30 min時用50 ml注射器抽取箱內(nèi)氣體50 ml。采氣頻率為平均每4天監(jiān)測一次，施用氮肥后從第2天開始每兩天監(jiān)測一次，連續(xù)監(jiān)測10 d，降雨后從第2天開始每天監(jiān)測一次，連續(xù)監(jiān)測7 d。玉米收獲后的休閑期，15 d監(jiān)測一次。

每次采集農(nóng)田氣體樣品時用數(shù)字溫度計(JM624)測定箱內(nèi)空氣溫度、地表溫度以及土壤10 cm土層溫度，測定時間為采集第一針和第四針樣品時，取兩次測定的平均值作為當天的溫度。降雨量與氣溫數(shù)據(jù)來自于中國科學院水利部水土保持研究所長武農(nóng)業(yè)生態(tài)試驗站。

采集0～20 cm土層土壤樣品，測定土壤礦質(zhì)氮和水分含量。土壤樣品與氣體樣品采集同步進行，玉米生長季每8天采集1次，休閑期改為每15天采集1次。冬季土壤凍結(jié)后不采集樣品(12月至次年3月上中旬)。施用氮肥和降雨后加大采樣頻率，施肥后每隔一天采集一次，連續(xù)采集10 d，降雨后(>20 mm)每隔一天采集一次，連續(xù)采集兩次，而后恢復正常頻率。所采樣品當天用烘干法測定土壤含水量；1 mol·L-1KCl溶液浸提-連續(xù)流動分析儀法測定土壤NH4+-N和NO3--N的含量。

1.4 計算方法與統(tǒng)計分析

CH4排放通量采用直線回歸法進行計算，春玉米生長季的累積氣體排放量采用線性插值法，以觀測數(shù)值作為當日平均交換通量，然后通過累加計算各季及全年的累積排放量。氣體排放通量的計算公式為[8]：

F=ρ×h×dc/dt×273/(273+T)

式中，F(xiàn)為氣體排放通量(mg·m-2·h-1或μg·m-2·h-1)；ρ為標準狀態(tài)下氣體的密度(kg·m-3)；h是采樣箱的凈高度(m)；dc/dt為單位時間內(nèi)采樣箱內(nèi)氣體的濃度變化率；T為采樣過程中采樣箱內(nèi)的平均溫度(℃)。

采用SPSS 19.0和Sigmaplot 12.5軟件對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析及作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 覆膜與施氮對雨養(yǎng)玉米農(nóng)田CH4吸收特征的影響

由不同處理的CH4吸收動態(tài)變化(圖2)可知，各處理的CH4吸收速率變化趨勢一致，生長季甲烷吸收速率較高，且有小幅度變化波動，休閑季較低。2014年和2015年春玉米生長季FM0、FM100、FM250、FM400和BP0、BP100、BP250、BP400處理農(nóng)田CH4吸收速率分別在2.18～79.71、-4.37～40.3、6.1～43.33、4.47～52.65、2.17～40.17、-0.03～72.47、0～47.06、4.18～76.61 CH4-C μg·m-2·h-1和4.48～29.07、8.17～34.11、6.29～38.79、-0.05～29.79、7.47～51.14、6.3～46.56、6.3～40.09、4.76～45.49 CH4-C μg·m-2·h-1，可見黃土高原雨養(yǎng)春玉米試驗田是弱的甲烷“匯”，其不同處理兩個玉米生長季甲烷平均吸收速率分別為15.01、17.04、17.28、19.04、18.56、22.00、19.44、21.67 CH4-C μg·m-2·h-1和14.17、17.38、17.87、17.35、23.61、25.84、23.23、25.14 CH4-C μg·m-2·h-1(FM0、FM100、FM250、FM400、BP0、BP100、BP250、BP400)，地膜覆蓋處理減少了農(nóng)田土壤對CH4的吸收，這與其它一些旱作農(nóng)田的研究結(jié)果一致[9-10]。播種初期，由于播種前的旋耕，使得土壤疏松，孔隙度高，土壤內(nèi)氧氣較多，促進了土壤對大氣甲烷的氧化吸收，進而在初期出現(xiàn)了吸收峰。究其原因可能是，旱作農(nóng)田通氣性良好，氧氣易于擴散到土壤中，促進土壤中甲烷氧化微生物和甲烷氧化酶的活性，增強了土壤吸收氧化大氣中CH4的能力[11]。2015年各處理的CH4排放量的變化幅度較2014年變化幅度小，這可能和土壤水分含量的變化幅度有關(guān)。

2014年12月—2015年4月是土壤的凍融和融凍期，CH4的吸收量很少，N0處理在3月份甚至出現(xiàn)了排放的現(xiàn)象，這與宋長春等發(fā)現(xiàn)的融凍期沼澤濕地CH4排放通量明顯增大[12]的結(jié)果是一樣的，這主要與土壤微生物活性和土壤溶液中的C、N含量增加有關(guān)，冬季死亡的微生物釋放的C、N可為融凍期存活的微生物提供重要的基質(zhì)且凍融作用能夠促進有機碎屑物的分解和C、N的礦化[13-14]，融凍期溫度升高，0～10 cm土壤微生物的活性明顯增加，這些條件都有利于CH4的產(chǎn)生。

圖2 不同處理CH4吸收速率的動態(tài)變化

Fig.2 Dynamic change of CH4uptake rate at different treatments

2.2 覆膜與施氮對雨養(yǎng)玉米農(nóng)田CH4累積吸收量的影響

2014年春玉米休閑期農(nóng)田土壤CH4的累積吸收量分別占總累積吸收量的47.6%、57.4%、53.9%、51.8%、54.6%、57%、60.2%、和51.7%(FM0、FM100、FM250、FM400、BP0、BP100、BP250和BP400)，除FM0處理外，休閑期的吸收量都超過了生育期，可見在旱作農(nóng)田土壤CH4吸收的測定估算中，休閑期的吸收是不可忽視的。2014年農(nóng)田CH4累積吸收量FM0和BP0處理差異顯著(P<0.05)，其余差異不顯著，且這種顯著的差異主要是由于休閑期吸收量的差異造成的(表1)。2014、2015年春玉米生長季農(nóng)田CH4累積吸收量覆膜處理都低于不覆膜處理，但不同氮肥水平條件下，覆膜處理與不覆膜處理之間的差異不同，2014年，兩種覆蓋處理的4個氮肥水平之間的差異都不顯著；2015年，N0、N100和N400水平條件下覆膜與不覆膜處理差異顯著。2014年不同施氮量處理生長季CH4累積吸收量的大小為：N100>N400>N250>N0；2015年覆膜條件下則是N250處理的生長季累積吸收量最大，N0處理最?。徊桓材l件下N100吸收量最大，N250吸收量最少。這與一些研究的結(jié)果不一致。胡小康等研究認為，華北平原夏玉米生長季土壤是CH4的凈吸收庫，吸收總量從小到大依次為Optimized>N250>SRU>N300[15]。施肥對稻田甲烷排放影響研究得出，稻田CH4的排放量隨著氮肥用量的增加呈增加趨勢[16]。有研究表明，冬小麥-夏玉米輪作體系，N0、N200、N400和N600處理土壤CH4年排放總量分別為-1.42、-0.75、-0.82、-0.92 kg·hm-2·a-1(2008—2009年)和-2.6、-1.47、-1.35、-1.76 kg·hm-2·a-1(2009—2010年)[17]，這與本實驗的研究結(jié)果相反。

表1 不同處理春玉米農(nóng)田CH4累積吸收量/(kg·hm-2)

注：平均值±SD；同列不同字母表示差異達顯著水平(P<0.05)。

Note: average ± standard deviation； different letters in the same column indicate a significant difference(P<0.05).

2.3 雨養(yǎng)春玉米農(nóng)田CH4吸收的影響因素分析

2.3.1 土壤溫度對農(nóng)田CH4吸收的影響 由圖3、圖4可知，春玉米生育期地溫處于較高水平，休閑期地溫較低，生長季前期，地膜覆蓋對0、10 cm土壤都具有增溫效果，生育期后期，覆膜與不覆膜處理之間的土壤溫度無差異，這可能是由于玉米冠層對太陽照射的遮擋，使得地溫的增長差異不大。分析農(nóng)田土壤CH4吸收速率與土壤溫度相關(guān)性發(fā)現(xiàn)，土壤CH4吸收速率與土壤0、10 cm溫度呈極顯著正相關(guān)(表2)，覆膜、不覆膜處理與土壤0、10 cm溫度的相關(guān)系數(shù)分別為0.307、0.242和0.414、0.351，這與鄭智旗等[18]的冬小麥農(nóng)田CH4排放通量與土壤溫度呈正相關(guān)但不顯著的研究結(jié)果不一致，水旱輪作方式下稻田旱作季CH4排放通量與農(nóng)田10 cm地溫呈負相關(guān)[19]，與本研究的結(jié)果相似。

表2 CH4吸收速率與各因素的相關(guān)性

注：*表示在0.05水平下顯著相關(guān)，**表示在0.01水平下顯著相關(guān)；WFPS—土壤空隙含水量。

Note: the expression of * is significantly correlated at 0.05 level; the expression of ** is significantly correlated at 0.01 level. WFPS—water-filled pore space.

圖3 不同處理0 cm土層溫度的動態(tài)變化

圖4 不同處理10 cm土層溫度的動態(tài)變化

Fig.4 Dynamic change of 10 cm soil temperature at different treatments

2.3.2 土壤水分對農(nóng)田CH4吸收的影響 2014年土壤孔隙含水率的變化幅度比較大，分布在18.22%～77.3%之間，而2015年的水分變化小，主要分布在28.97%～61.17%之間(圖5)，結(jié)合圖2，發(fā)現(xiàn)甲烷吸收的變化幅度與土壤水分的變化幅度有一定的相關(guān)性，2014年5月中旬到7月中旬，農(nóng)田土壤甲烷的吸收速率逐漸上升，而土壤水分的含量逐漸降低，最低值達到了8%～36%，過后一場大的降雨使土壤水分得到了補給，WFPS高達62%～71%，而甲烷的吸收也隨之降低。分析相關(guān)性發(fā)現(xiàn)，農(nóng)田土壤對CH4的吸收速率與土壤WFPS之間呈極顯著負相關(guān)(表2)，這與一些研究的結(jié)果一致[20-21]。而兩個生長季水分含量變化的不同也許是造成兩年試驗結(jié)果不同的主要原因。

圖5 不同處理土壤孔隙含水量的變化趨勢

Fig.5 Trend of water-filled pore space at different treatments

2.3.3 氮肥對農(nóng)田CH4吸收的影響 由圖6和圖7可知，土壤硝銨態(tài)氮的含量隨著施氮量的增加而增加，氮肥的施入使得土壤中的硝銨態(tài)氮迅速增加，達到峰值后又降低，硝態(tài)氮含量變化過程緩慢，而銨態(tài)氮變化迅速，除了氮肥施入后幾天外其含量一直處于很低的狀態(tài)。2014年和2015年春玉米生長季土壤硝態(tài)氮含量分別在2.05～111.31 mg·kg-1和1.52～130.89 mg·kg-1之間，銨態(tài)氮含量較低，分別在0.42～55.45 mg·kg-1和0.28～35.42 mg·kg-1之間。分析土壤硝銨態(tài)氮含量與農(nóng)田甲烷吸收的相關(guān)性(表2)顯示，CH4的吸收與土壤銨態(tài)氮呈極顯著負相關(guān)關(guān)系；不覆膜處理與硝態(tài)氮含量呈極顯著負相關(guān)關(guān)系，而覆膜處理未達顯著水平。 由此可知，土壤中硝銨態(tài)氮含量越高，甲烷的吸收速率越低，即氮肥的施入抑制了農(nóng)田土壤對甲烷的氧化吸收。

3 討論與結(jié)論

相關(guān)研究表明：土壤氧化CH4的最適合溫度在25℃～35℃，當?shù)販馗哂诨虻陀谧罴褱囟葧r，CH4氧化菌都難以與硝化細菌和其它微生物競爭利用土壤空氣中的O2，使得土壤中CH4氧化菌的繁殖和活性降低[22]，土壤氧化CH4的能力下降。本實驗結(jié)果表明，地膜覆蓋增加了春玉米生長前期的土壤溫度，但是卻減少了農(nóng)田土壤對甲烷的吸收。地膜覆蓋增加土壤溫度理論上促進了甲烷的氧化吸收但同時阻礙了土壤水分的蒸發(fā)損失，增加了土壤含水量，研究表明土壤水分的增加不僅影響土壤微生物的活性，而且阻礙大氣CH4和O2向土壤中的傳輸，從而造成了土壤的厭氧環(huán)境，減少了土壤對CH4的氧化吸收[23]。由于干旱雨養(yǎng)農(nóng)作區(qū)土壤長期處于干旱狀態(tài)，水分增加所造成的抑制作用大于提高溫度所產(chǎn)生的促進作用也許是地膜覆蓋減弱土壤對CH4的氧化吸收的主要原因。除此之外，地膜覆蓋對農(nóng)作物生長的促進作用[24]，增加了植物根系呼吸對土壤中氧氣的消耗，從而減弱甲烷氧化菌對甲烷的氧化作用。

目前，關(guān)于氮肥施用對農(nóng)田土壤甲烷的影響已多有研究，但對于不同農(nóng)田的研究結(jié)果不一致。對于水稻田的研究多數(shù)認為，稻田是CH4的凈排放源，且隨著施氮量的增加而增加[25-27],但有研究認為，水稻田CH4的排放與施氮量呈二次方程關(guān)系，在一定的施氮范圍內(nèi)隨著施氮量的增加而增加而后隨著施氮量的增加而降低[28]。大量研究表明旱作農(nóng)田是甲烷的“匯”[15,29-30]，這與本實驗的研究結(jié)果一致。本研究表明，氮肥的施入促進了農(nóng)田土壤對甲烷的氧化吸收，且氮肥用量的增加未顯著改變甲烷的吸收，這與一些研究結(jié)果不一致。Sun等[31]研究表明，旱地農(nóng)田施用氮肥抑制了農(nóng)田土壤對CH4的吸收，當每季施肥量在50～300 kg·hm-2時，CH4的吸收量減少了約15%，齊玉春等[29]的研究也得出了相似的結(jié)果。

有研究認為，氮肥對土壤甲烷氧化能力的影響的關(guān)鍵因素是NH4+而不是NO3-，與NH4+相比，NO3-對土壤甲烷的氧化不僅沒有影響，可能還有一點刺激作用[32]。此外還有研究認為，NH4+和NO3-對土壤氧化吸收CH4的抑制作用與土壤中這兩種離子的含量有關(guān)，如果NH4+或者NO3-的含量沒有達到一定的值，那么這兩種離子的抑制作用就不明顯[33-34]。而本實驗期間，春玉米生長季土壤中硝態(tài)氮的最大含量為130.89 mg·kg-1，銨態(tài)氮最大含量為55.45 mg·kg-1，并且，銨態(tài)氮含量只有氮肥施入后的幾天含量較高，其余時間都較低，而硝態(tài)氮含量則有較長的時間維持在較高的水平，這可能就是造成氮肥施入促進甲烷吸收的原因。此外，1979—2008年長武縣月平均蒸發(fā)量112.57 mm[35]，遠遠大于該地區(qū)的月均降雨量，氮肥的施用，促進了農(nóng)作物的生長，從而增加了土壤水分的消耗，改善了農(nóng)田土壤的通氣環(huán)境，抑制甲烷產(chǎn)生菌的活性，進而可能促進甲烷的氧化吸收。農(nóng)田土壤對甲烷氧化吸收是一個多因素影響的過程，而耕作模式的不同、土壤質(zhì)地的不同、種植作物的不同以及氣候的變化都會對其產(chǎn)生影響，因此，具體的原因還需進一步研究。

圖6 不同處理NO3--N含量的動態(tài)變化

圖7 不同處理NH4+-N含量的動態(tài)變化

Fig.7 Dynamic change of NH4+-N content at different treatments

綜上所述，本實驗結(jié)果表明，旱作春玉米農(nóng)田是CH4的匯，玉米生育期平均累積吸收量為0.498～0.814 CH4-C kg·hm-2，休閑期的累積吸收量占年總吸收量48%～60%，是不可忽略的一部分；地膜覆蓋與氮肥用量的增加均未顯著改變旱作農(nóng)田對甲烷的吸收作用；雨養(yǎng)春玉米農(nóng)田土壤CH4的吸收速率與0、10 cm土壤溫度呈極顯著正相關(guān)，與土壤WFPS、NH4+-N呈極顯著負相關(guān)，不覆膜條件下與NO3--N之間呈負相關(guān)關(guān)系，且達到極顯著水(P<0.01)。

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Effect of film mulching and nitrogen fertilizer on CH4absorption of rainfed spring maize farmland

LI Xiao-sha1,2, YUE Shan-chao2, LI Shi-qing1,2, LIU Jian-can1,2

(1.CollegeofResourcesandEnvironment,NorthwestA&FUniversity,Yangling712100,Shannxi;2.StateKeyLaboratoryofSoilErosionandDrylandFarmingonLoessPlateau,NorthwestA&FUniversity,Yangling712100,Shannxi)

Understanding the response of CH4absorption to film mulching and nitrogen fertilizer is of value for improving management practices. We monitored the CH4absorption from plastic film-mulched and no-mulched maize fields that

different N application rates (0, 100, 250 kg·hm-2and 400 kg·hm-2) using the static chamber technique. In addition, the impact factors (soil inorganic nitrogen, soil temperature and moisture, etc.) were estimated. The results showed that the rain-fed maize fields acted as a sink for CH4, and 48%～60% of the annual uptake was during the fallow period. The annual CH4uptake rate was 0.99, 1.38, 1.3, 1.37, 1.43, 1.77, 1.68, 1.56 CH4-C kg·hm-2for FM0, FM100, FM250, FM400, BP0, BP100, BP250 and BP400 treatment in 2014—2015, respectively. Both film mulching and N fertilizer did not increase the CH4uptake. The soil CH4uptake was positively correlated with 0 cm and 10 cm soil temperature, but negatively correlated with soil WFPS and soil NH4+-N concentration. The CH4uptake was negatively correlated with soil NO3--N concentration under no-mulched treatments.

film mulching; nitrogen fertilizer; CH4; rained; spring maize farmland

1000-7601(2017)04-0001-09

10.7606/j.issn.1000-7601.2017.04.01

2016-06-20

國家自然科學基金(41401343)；中央高?；究蒲袠I(yè)務費專項資金(2452015093，2452015473)

李曉莎(1990—)，女，河南人，碩士，主要從事農(nóng)田溫室氣體方面的研究。 E-mail:LXS0403229@163.com。

李世清(1963—)，教授，博士生導師，主要從事土壤—植物氮素營養(yǎng)方面的研究。 E-mail: sqli @ms.iswc.ac.cn。

S154.1；S181

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