覆膜栽培对绿洲棉田土壤剖面CO2浓度变化的影响研究

农田生态系统对全球碳循环，尤其是对大气中 CO2浓度的升高有着举足轻重的作用，其中农田管理措施的不合理导致释放温室气体的含量占温室气体排放量的很大比例。而在我国西北干旱区大面积覆膜栽培技术的使用可能会对土壤CO2排放产生不可忽视的影响。本项目以绿洲棉田作为研究区域，采用GMM222探头连续监测覆膜栽培棉田与非覆膜棉栽培田不同深度土壤剖面CO2浓度变化，并结合同步测定的其他土壤性质指标（土壤温度、湿度、水势、容重、有机质含量等）、气象指标（气温、气压、降水）、生物指标（棉花不同生理阶段的生物量、根生物量、光合强度、株高、基径、冠幅等），探讨覆膜栽培对土壤CO2产生与传输过程的影响机制。同时，通过辅助试验（环割试验、土壤有机质矿化试验、气室法测定土壤表面呼吸）对试验结果进行时时检验和对比，为进一步阐明干旱区农田土壤碳的源/汇关系提供依据。

绿洲棉田是我国西北干旱区主要的作物生态系统，以绿洲棉田作为研究区域，连续监测棉田裸地、覆膜栽培棉田与非覆膜棉栽培田不同深度土壤剖面CO2浓度变化，分析覆膜和非覆膜处理下的棉田土壤CO2通量和CO2浓度变化特征，探讨覆膜对绿洲农田土壤碳循环的影响，以期为覆膜管理措施下干旱区农田生态系统碳排放的估算提供科学依据，得到结论如下：. (1)采用动态密闭气室法（Li -8100，USA）监测了农田裸土桶装培养试验地表温度和土壤呼吸地表通量的日变化和季节变化。试验包括三个处理：原土、含1.25%和2.5%玉米秸秆的混合土。结果表明：①土壤呼吸速率日变化特征均呈单峰型曲线：最高值出现在12:00—16:00，最低值在5:00—7:00；②土壤呼吸速率季节变化特征为夏季最大，冬季最小，其中在夏季有2个峰值：出现在 7 月中下旬和 8 月中下旬。夏季和冬季的Q_10值分别为1.21 ~1.52和1.65~2.25。. (2) 在绿洲棉田采用气室法测定棉田和空地土壤CO2通量，并计算根呼吸量及贡献率。结果表明：棉田和空地土壤CO2通量均表现为8月最高而10月最低，均值分别为2.65±1.43和0.86±0.51μmol∙m-2s-1，其中棉花根呼吸量均值为1.98±1.15μmol∙m-2s-1，贡献率为71.37±7.97%。土壤CO2通量时间变化特征与温度变化一致，土壤10cm温度能很好的解释土壤CO2通量的时间变异，棉田和空地土壤CO2通量的Q10值分别为2.25和1.97。. (3) 基于静态箱法和气井法分别测定绿洲棉田覆膜位置的土壤CO2通量和CO2浓度。结果表明：土壤CO2通量和CO2浓度时间变化特征与土壤温度变化趋势一致，均表现为7月较高，10月最低。观测期内，棉田土壤CO2累积排放量非覆膜处理为2032.81 kg C∙hm-2，覆膜处理为1871.95 kg C∙hm-2；而1 m深度内土壤CO2浓度非覆膜处理为2165~23986 μL∙L-1，覆膜处理为5137~25945 μL∙L-1，即覆膜减少了棉田土壤排放CO2的同时增加了土壤CO2积累量。覆膜和非覆膜处理下不同深度土壤CO2浓度和CO2通量的相关系数分别为0.60~0.73和0.57~0.75，表明地表释放的CO2强烈依赖于土壤剖面储存的CO2。