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1. 研究目的与意义及国内外研究现状

温室气体排放是一个全球性的环境问题，已经受到越来越多的科学家们的广泛关注 (张玉铭，2011)。温室气体是指大气中能够吸收地球表面反射的长波红外辐射并对地球有保温作用的气体(李长生等，2003)。它主要包括：二氧化碳(co₂)，氧化亚氮(n₂o)和甲烷(ch₄)等(ipcc，2007)。旱地土壤中的温室气体主要为二氧化碳(co₂)和氧化亚氮(n₂o)。在2007年的ipcc报告中显示，农田co₂贡献率是化石燃料燃烧产生co₂贡献率的10倍。同时农田n₂o排放总量为350104t na-1，占全球n₂o总排放量的23.8%。因此，农田是一个重要的温室气体排放源(nkongolo et al.，2010)。农田(旱地)温室气体的来源主要有土壤中的有机质。土壤有机质是土壤微生物的重要能量来源，微生物可以分解有机质，获得能量，并排放大量的co₂气体进入大气；其次，土壤微生物和植物的呼吸作用可以产生一定量的co₂气体排入大气。而全球一半以上的n₂o气体是通过化学氮肥的硝化或者反硝化作用等产生 (潘根兴，2000；李忠，2001)。因此，如何控制旱地农田温室气体的排放是减少旱地农田温室气体排放的关键。

农业科学家们为了从根本上控制农田温室气体的排放，尝试了诸多方法，其中秸秆还田技术就是其中之一。秸秆还田是一项先进的保护性耕作技术，在世界上各农业发达国家均得到了充分的重视和支持。秸秆还田与农田温室气体排放、土壤肥力状况和作物生长品质以及农田生态环境保护等密切相关。体现于秸秆还田率和秸秆还田深度等方面。据统计，目前我国每年生产约7亿吨的秸秆， 其所含养分相当于350多万吨氮肥、800 多万吨钾肥和80 多万吨磷肥，但目前我国秸秆还田率不足50%(赵其国等，2009)。而美国每年生产的作物秸秆量为4.5 亿吨， 但秸秆还田量却约占秸秆生产量的68%(李万良等，2007)， 甚至高达90%。秸秆还田率的不同对农田温室气体排放的影响和土壤肥力的保持都有不同的作用。较高的秸秆还田率可以更有效的保持农田土壤肥力，提高土壤中的c/n比，减少旱地农田温室气体的排放(song et al.，2005)。因此，在旱地土壤上如何选用合适的秸秆还田深度，提高秸秆还田率以及长时间模拟和预测不同秸秆还田深度下的农田温室气体排放是研究旱地农田温室气体减排的重要科学问题之一。目前，采用不同秸秆还田深度下的农田温室气体排放的模型来预测秸秆还田与温室气体排放之间关系方面的研究还鲜有报道。

因此，深入开展不同秸秆还田深度的旱地农田温室气体排放机理与模型模拟研究，确定通过实测和运用模型的方法模拟旱地农田温室气体的排放通量，研究如何提高在长时间模拟不同秸秆还田深度下旱地农田温室气体排放时的模型适应性，这对研究农田温室气体的有效减排，提高秸秆还田效率具有重要的科学意义和实际应用价值。

国内外研究现状

农田土壤温室气体减排策略主要有秸秆还田，肥料合理施用和耕作管理等方式。其中秸秆还田为温室气体减排的主要策略。

2. 研究的基本内容

在确定和获取研究区土壤基本参数的基础上，运用修正后的 dndc 模型(denitrification-decomposition，脱氮-分解模型)模拟不同秸秆还田深度下农田温室气体排放并分析农田温室气体与各个环境因子之间的关系，在此基础上,运用获取的长期的田间监测数据对不同秸秆还田深度下农田温室气体排放的模拟结果进行验证。以期为农田温室气体排放的快速，准确监测提供科学依据。具体的研究内容如下：

（1）农田不同秸秆还田深度下 co₂ 和 n₂o 排放通量的测定与分析

在不同秸秆还田深度下测定小麦生长季co₂ 和 n₂o 的实际排放通量，研究其排放机理，分析不同秸秆还田深度下 co₂ 和 n₂o 的实际排放通量的变化规律。

3. 实施方案、进度安排及预期效果

利用静态暗箱–气相色谱法监测小麦田土壤中温室气体排放通量。田间试验所用的采样箱为四面和顶部封闭的不锈钢箱(规格为 50 cm50cm50 cm)，外部用泡沫包裹以避免阳光直射使箱内温度过高，箱内装有采样管、测温探头和电扇(用于混匀箱内气体)。静态箱的不锈钢底座安置于小麦行间，置入土壤上部 10 厘米，并保证底座边缘与地表相平，安放好后整个小麦生长季底座不再移动。采样时将采样箱放置在不锈钢底座上，并于底座水槽内加水，以保证静态箱内气密性良好。使用 100 ml 注射器于静态箱密封后的第 0 分钟、第 8 分钟、第 16 分钟、第 24 分钟、第 32 分钟时抽取箱内空气并注射入真空气袋内(大连普莱特公司)保存，并及时带回实验室分析。取样结束后，立即将采样箱从底座移开，以减少采样过程对供试土壤所造成的扰动。气体采集过程中同步测定并记录箱内温度。本研究采用安捷伦 7890a 气相色谱分析仪(安捷伦科技(中国)有限公司)检测所收集的气体样品中 n₂o 的浓度，测定n₂o浓度所用检测器分别为氢火焰离子化检测器(fid)和电子捕获检测器(ecd)，载气为高纯氮气。

研究使用单次n₂o通量监测数据直接外推得到日排放通量。对于缺测的每日排放量，研究将以最近两个监测日的算术平均值内插估算。累加所有日期(监测日和缺测日)的排放通量计算得出季节排放总量。

在采集气体样品的同时使用jm624便携式温度计(天津今明仪器有限公司，天津)测定土壤0cm、10cm、20cm和30cm处的温度。在小麦生长期间，使用时域反射仪(tdr，trime-iph，imko，德国)逐日分层测定各试验小区土壤0-10cm和10-20 cm和20-30cm土层的体积含水量。所测土壤体积含水量转化为土壤含水孔隙率(wfps)。

4. 参考文献

1.abdalla m., jonesm., yeluripati j.. testing day cent and dndc model simulations of ₂ o fluxes and assessing the impacts of climate change on the gas flux andbiomass production from a humid pasture. atmos. environ., 2010, 44(1):2961－2970.

2.beheydt d., boeckxp., sleutel s.. validation of dndc for 22 long－term n₂o field emission measurements. atmosphericenvironment, 2007,41:6196－6211.

3.brown l., syed b.,jarvis s.c.. development and application of a mechanistic model to estimateemissions of nitrous oxide from uk agriculture．atmospheric environment, 2002, 36: 917－928.