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第4 7卷第5期 西 南 大 学 学 报 自然科学版 2 0 2 5年5月 V o l 4 7 N o 5 J o u r n a l o f S o u t h w e s t U n i v e r s i t y N a t u r a l S c i e n c e E d i t i o n M a y 2 0 2 5 DOI 1 0 1 3 7 1 8 j c n k i x d z k 2 0 2 5 0 5 0 1 2 贺阳剑 江长胜 张文晓 等 地膜和生物炭对菜地土壤剖面温室气体的影响 J 西南大学学报 自然科学版 2 0 2 5 4 7 5 1 4 1 1 5 3 地膜和生物炭对菜地土壤剖面温室气体的影响 贺阳剑 江长胜 张文晓 徐诗文 李廷勋 郝庆菊 西南大学 资源环境学院 重庆 4 0 0 7 1 5 摘要 菜地是大气温室气体的主要排放来源之一 为探究地膜覆盖 N F 不覆膜 F 覆膜 和生物炭施加量 B 0 0 t h m 2 B 2 0 2 0 t h m 2 B 4 0 4 0 t h m 2 对菜地土壤剖面温室气体的影响 以西南大学试验农田为研究对象 采 用扩散箱法原位观测了2 0 2 0年辣椒 萝卜轮作菜地1 0 2 0 3 0 c m土层的C O 2 C H 4 N 2 O体积分数 试验共设 6个处理 分别为 N F B 0 N F B 2 0 N F B 4 0 F B 0 F B 2 0 F B 4 0 结果表明 在整个观测期间 菜地土壤剖面的 C O 2 C H 4 N 2 O体积分数分别为6 5 3 5 5 1 3 0 5 9 2 1 1 1 0 2 5 9 0 2 0 4 7 6 m L m 3 C O 2体积分数随着土 壤深度的增加而增加 C H 4体积分数随土壤深度的增加而降低 而N 2 O随土壤深度变化不大 与N F相比 F使 萝卜季土壤剖面的C O 2和N 2 O体积分数分别提高了6 0 6 2 和4 7 7 6 p 0 0 1 却使辣椒季和萝卜季土壤 剖面的C H 4体积分数分别降低了7 8 4 p 0 0 5 和1 3 7 4 p 0 0 1 与B 0相比 B 2 0处理下的C O 2 C H 4 和N 2 O体积分数在辣椒季分别提高了2 1 0 8 p 0 0 1 9 2 4 p 0 0 5 和3 7 8 8 p 0 0 5 在萝卜季 分别提高了8 0 4 2 1 7 1 3 和7 7 1 9 p 0 0 1 B 4 0处理下的C O 2 C H 4和N 2 O体积分数在辣椒季分别提 高了6 4 6 0 p 0 0 1 1 0 8 7 p 0 0 5 和7 5 7 6 p 0 0 5 在萝卜季分别提高了1 0 3 6 3 8 8 4 和 6 1 4 0 p 0 0 1 关 键 词 地膜覆盖 生物炭 菜地 温室气体 土壤剖面 中图分类号 X171 文献标志码 A 文章编号 1 6 7 3 9 8 6 8 2 0 2 5 0 5 0 1 4 1 1 3 Effects of Mulching and Biochar on Greenhouse Gas Concentrations in Soil Profiles of Vegetable Field H E Y a n g j i a n J I A N G C h a n g s h e n g Z H A N G W e n x i a o X U S h i w e n L I T i n g x u n H A O Q i n g j u College of Resources and Environment Southwest University Chongqing 400715 China Abstract V e g e t a b l e f i e l d s a r e o n e o f t h e m a i n s o u r c e s o f g r e e n h o u s e g a s e m i s s i o n s t o a t m o s p h e r e I n o r d e r 收稿日期 2 0 2 4 0 6 1 1 基金项目 国家自然科学基金项目 4 1 2 7 5 1 6 0 4 1 9 7 7 1 8 6 作者简介 贺阳剑 硕士研究生 主要从事农田生态系统碳氮循环研究 通信作者 郝庆菊 副教授 硕士研究生导师 t o i n v e s t i g a t e t h e i m p a c t o f p l a s t i c f i l m m u l c h i n g N F n o f i l m m u l c h i n g F f i l m m u l c h i n g a n d b i o c h a r a p p l i c a t i o n B 0 0 t h m 2 B 2 0 2 0 t h m 2 B 4 0 4 0 t h m 2 o n g r e e n h o u s e g a s c o n c e n t r a t i o n s i n s o i l p r o f i l e s o f v e g e t a b l e f i e l d t h e e x p e r i m e n t a l f a r m l a n d a t S o u t h w e s t U n i v e r s i t y w a s u s e d a s a r e s e a r c h s i t e a n d t h e g r e e n h o u s e g a s c o n c e n t r a t i o n s i n t h e 1 0 2 0 a n d 3 0 c m s o i l l a y e r s o f t h e p e p p e r r a d i s h r o t a t i o n v e g e t a b l e f i e l d w e r e o b s e r v e d i n s i t u b y t h e d i f f u s i o n b o x m e t h o d i n 2 0 2 0 I n t h i s e x p e r i m e n t a t o t a l o f s i x t r e a t m e n t s w e r e s e t u p n a m e l y N F B 0 N F B 2 0 N F B 4 0 F B 0 F B 2 0 F B 4 0 T h e r e s u l t s s h o w e d t h a t d u r i n g t h e e n t i r e o b s e r v a t i o n p e r i o d c o n c e n t r a t i o n s o f s o i l p r o f i l e C O 2 C H 4 N 2 O i n t h e v e g e t a b l e f i e l d r a n g e d f r o m 6 5 3 5 5 t o 1 3 0 5 9 2 1 m L m 3 1 1 0 t o 2 5 9 m L m 3 a n d 0 2 0 t o 4 7 6 m L m 3 r e s p e c t i v e l y C O 2 c o n c e n t r a t i o n s i n c r e a s e d w i t h s o i l d e p t h C H 4 c o n c e n t r a t i o n s d e c r e a s e d w i t h s o i l d e p t h a n d N 2 O c o n c e n t r a t i o n s d i d n o t v a r y m u c h w i t h s o i l d e p t h C o m p a r e d w i t h N F F i n c r e a s e d C O 2 a n d N 2 O c o n c e n t r a t i o n s i n t h e r a d i s h s e a s o n b y 6 0 6 2 a n d 4 7 7 6 p 0 0 1 r e s p e c t i v e l y a n d d e c r e a s e d C H 4 c o n c e n t r a t i o n s i n b o t h p e p p e r a n d r a d i s h s e a s o n s b y 7 8 4 p 0 0 5 a n d 1 3 7 4 p 0 0 1 r e s p e c t i v e l y A d d i t i o n a l l y c o m p a r e d t o B 0 B 2 0 i n c r e a s e d C O 2 C H 4 a n d N 2 O c o n c e n t r a t i o n s i n t h e p e p p e r s e a s o n b y 2 1 0 8 p 0 0 1 9 2 4 p 0 0 5 a n d 3 7 8 8 p 0 0 5 r e s p e c t i v e l y a n d i n t h e r a d i s h s e a s o n b y 8 0 4 2 1 7 1 3 a n d 7 7 1 9 p 0 0 1 r e s p e c t i v e l y w h i l e B 4 0 i n c r e a s e d t h e C O 2 C H 4 a n d N 2 O c o n c e n t r a t i o n s i n t h e p e p p e r s e a s o n b y 6 4 6 0 p 0 0 1 1 0 8 7 p 0 0 5 a n d 7 5 7 6 p 0 0 5 r e s p e c t i v e l y a n d i n t h e r a d i s h s e a s o n b y 1 0 3 6 3 8 8 4 a n d 6 1 4 0 p 0 0 1 r e s p e c t i v e l y Key words p l a s t i c f i l m m u l c h i n g b i o c h a r v e g e t a b l e f i e l d g r e e n h o u s e g a s s o i l p r o f i l e 菜地由于复种指数高 施肥量大 灌溉频繁 1 是大气C O 2 C H 4 N 2 O等温室气体的重要排放来源 之一 我国作为目前世界上最大的蔬菜生产国 蔬菜种植面积2 1 9 8 6万h m 2 占全国农作物总播种面积 的1 3 0 3 2 据估算 我国1 h m 2菜地一年的温室气体排放量约为6 2 4 4 k g二氧化碳当量 排放总量为 1 3 7 2 8 0 6万t二氧化碳当量 菜地温室气体排放量已经超过了我国谷物作物系统温室气体的排放量 3 因 此 在全球气候变暖的背景下 如何实现菜地在蔬菜增产的同时减少温室气体排放对于农业绿色发展具有 重要意义 菜地温室气体排放受这些气体在土壤剖面产生 消耗和传输作用的影响 并受环境和管理因素的调 控 B u t t o n等 4 通过不同土层间的C O 2浓度梯度计算得来的小麦田理论排放通量仅与实际值相差6 冯 迪等 5 发现 菜地N 2 O排放通量与土壤N 2 O含量呈显著的正相关关系 张凯莉等 6 发现 菜地地表C H 4 浓度与1 0 c m 2 0 c m土层的C H 4含量之间存在显著的正相关关系 通过观测菜地土壤剖面的温室气体含 量 可以深入理解温室气体在土壤剖面的分布特征 有助于菜地温室气体减排研究 地膜覆盖作为一种常用的农田管理措施 可以有效改善土壤水热状况及理化性质 影响土壤微生物群落 的分布 7 增加粮食产量 8 9 有研究发现 覆膜会影响土壤温室气体的产生 在辣椒 萝卜轮作菜地 覆膜 显著提高了观测期间的土壤C O 2含量以及萝卜季的N 2 O含量 但显著降低了萝卜季土壤剖面的C H 4含 量 1 0 生物炭C N高 比表面积大 孔隙发达 表面官能团丰富 稳定性好 可以改善退化和低肥力的土 壤 1 1 提高作物产量 1 2 研究发现 生物炭施加也会影响土壤温室气体的产生 在小麦 水稻轮作农田 施 氮条件下配施生物炭降低了水稻季土壤上层剖面的C H 4含量 以及小麦季土壤剖面各层次和水稻季土壤上层 剖面的N 2 O含量 1 3 目前 关于地膜覆盖和生物炭施加对菜地土壤剖面温室气体含量的影响研究还鲜见报 道 基于此 本研究以西南地区典型的辣椒 萝卜轮作菜地为研究对象 探究地膜覆盖 生物炭施加及两者的 交互作用对菜地土壤剖面温室气体体积分数的影响 以期为西南地区菜地温室气体减排提供参考 1 材料与方法 1 1 试验区概况 试验菜地位于西南大学实验农场 3 0 2 6 N 1 0 6 2 6 E 海拔2 3 0 m 属于典型的亚热带湿润季风 241西南大学学报 自然科学版 h t t p x b b j b s w u e d u c n 第4 7卷 气候 试验期间 2 0 2 0年5月 2 0 2 0年1 2月 的气温和降水量如图1所示 试验区整体上雨热同期 气 温 降水量具有明显的季节变化规律 辣椒季的气温和降水量高于萝卜季 辣椒季的平均气温为2 6 9 0 累积降水量为7 1 8 0 6 m m 萝卜季的平均气温为1 5 3 5 累积降水量为2 2 4 7 9 m m 试验菜地土壤为中 生代侏罗系沙溪庙组灰棕紫色沙泥岩母质上发育的中性紫色土 土壤表层 0 2 0 c m 的理化性质为 土壤 p H值 6 8 3 有机质 2 5 2 9 g k g 总磷 6 4 6 0 0 m g k g 有效磷 5 9 4 m g k g 总钾 9 4 4 g k g 有效钾 1 0 2 4 7 m g k g 全氮 1 3 5 g k g 碱解氮 5 6 6 2 m g k g 图1 试验期间的日平均气温和降水量 1 2 试验设计与方法 试验种植模式为西南地区常见的辣椒 萝卜轮作 辣椒品种为 龙椒一号 购于重庆龙胜种子经 营部 萝卜品种为 长白玉 购于绵阳市涪城区龙门镇农资批发市场 本试验采用的生物炭由玉米秸 秆制成 购于南京三聚生物质新材料科技有限公司 其基本理化性质为 比表面积2 2 4 2 5 m 2 g 有 机碳5 3 7 9 7 g k g 总磷2 0 0 g k g 总钾2 7 1 5 g k g 全氮0 6 1 g k g 生物炭于试验开始前一次性 施入 之后不再添加 试验开始前 先将土地深翻 使土地尽可能平整 然后平地起垄 垄长2 8 m 垄宽0 8 m 垄高0 1 5 m 垄间距0 4 m 地膜选用0 0 0 5 m m厚的聚乙烯透明塑料薄膜平整覆于垄 上 两边用细土压实 试验在不覆膜 N F 和覆膜 F 处理下各设置了3种不同的生物炭施加水平 B 0 0 t h m 2 B 2 0 2 0 t h m 2 B 4 0 4 0 t h m 2 共6个处理 分别为N F B 0 N F B 2 0 N F B 4 0 F B 0 F B 2 0 F B 4 0 每个处理 3个重复 共 1 8个小区 因不可抗因素 辣椒错过最佳播种时间 于2 0 2 0年5月2 7日移栽辣椒苗 6月2 1日追肥 之后辣 椒成熟分批收获 并于9月2日收获最后一批 萝卜籽播种于2 0 2 0年9月2 4日 1 0月2 3日追肥 1 2 月2 4日萝卜成熟后一次性收获 所有小区在辣椒季和萝卜季的施肥量相同 氮肥 尿素 钾肥 氯化 钾 磷肥 过磷酸钾 施加量分别为3 0 0 1 0 0 1 5 0 k g h m 2 磷肥和钾肥作为基肥在播种或移栽前一次 性施加 氮肥在基肥和追肥时各施加一半 试验期间田间管理方式与当地种植习惯相同 蔬菜种植期间 无人工灌溉 1 3 气体样品采集与测定 采用扩散箱法采集不同处理下菜地土壤剖面的温室气体 扩散箱由集气管 导气管 橡胶塞 三通阀4个 部分组成 集气管是一根圆柱形的P V C管 直径5 c m 容积1 0 0 0 c m 3 管壁一侧钻有孔洞 4排 每排2 5个 直径3 m m 管端两侧用橡胶塞密封 确保集气管只能通过孔洞交换气体 导气管是一根内径为1 m m的聚乙 烯塑料管 其一端穿过橡胶塞伸到集气管中央 另一端垂直伸出地表并在末端配有三通阀 非采集时间三通阀 保持关闭状态 防止集气管内气体通过导气管泄露 试验开始前 将扩散箱洞口向下水平埋在1 0 2 0 3 0 c m 土深处 确保集气管中心轴距垄上表面的距离即为预埋深度 以减小试验误差 341第5期 贺阳剑 等 地膜和生物炭对菜地土壤剖面温室气体的影响 试验观测期间 每月选择一晴朗天气在上午的9 0 0 1 1 0 0进行气体样品的采集 研究表明 这个时 期的土壤温室气体通量能够代表一天的平均值 因为这个时期的土壤温度接近土壤温度的日均值 1 4 由于 土壤温室气体通量受温室气体在土壤剖面产生 消耗和传输作用的影响 本研究土壤温室气体体积分数的 观测也选在这一时间段内进行 采样时 用6 0 m L注射器从扩散箱采集不同剖面的气体 采集气样后关闭 三通阀 并在2 4 h内将气样送至实验室使用安捷伦气相色谱仪 A g i l e n t 7 8 9 0 A 测定C O 2 C H 4 N 2 O体 积分数 C O 2和C H 4体积分数使用氢火焰离子检测器 F I D 测定 N 2 O体积分数使用电子捕获检测器 E C D 测定 具体分析方法及工作条件参照文献 1 5 1 4 土壤环境因子的测定方法 每月采集一次垄上土壤样品 采样深度为0 2 0 c m 采样时 使用 四分法 将每个采样点采集的5份 样品均匀混合为1个土样 剔除土样中的杂物 装入自封袋 一部分进行风干处理 另一部分放入4 冰 箱内保存 土壤有机碳 S O C 采用重铬酸钾氧化 外加热法测定 全氮 T N 采用凯氏定氮法测定 可溶性 有机碳 D O C 采用M u l t i N C 2 1 0 0分析仪测定 硝态氮 N O 3 N 和铵态氮 N H 4 N 经2 M K C l溶液浸提 后用流动注射分析仪 F I A s t a r 5 0 0 0 德国 测定 土壤样品在1 0 5 的烘箱中干燥4 8 h后计算土壤质量含 水率 在每次采集土样的同时 使用J M 6 2 4型便携式温度计测量土壤地下5 c m温度 1 5 数据处理 采用I B M S P S S S t a t i s t i c s 2 6进行方差分析 同一生长季 不同处理下不同土层间温室气体体积分数的 差异显著性采用三因素方差分析 同一生长季 不同处理下各环境因子的差异显著性采用双因素方差分 析 p 0 0 5 表1 不同生长季的土壤温度及含水率 处理辣椒季地下 5 c m温度 土壤质量含水率 萝卜季 地下5 c m温度 土壤质量含水率 N F B 0 2 4 9 5 0 7 6 1 5 4 7 3 2 4 1 4 9 7 1 4 5 1 5 7 0 1 7 5 N F B 2 0 2 4 6 5 0 7 9 1 4 2 8 3 2 8 1 5 1 6 1 5 0 1 6 0 8 1 5 9 N F B 4 0 2 3 9 2 0 7 6 1 5 8 1 4 0 5 1 4 1 8 1 3 4 2 1 4 0 1 7 8 F B 0 2 7 5 5 1 2 6 1 4 6 1 2 4 1 1 5 1 9 1 4 9 1 8 3 6 2 2 0 F B 2 0 2 5 8 0 1 0 9 1 4 4 0 2 2 0 1 3 8 6 1 3 2 1 7 1 3 2 8 5 F B 4 0 2 5 1 8 1 1 2 1 4 5 7 1 8 0 1 4 1 1 1 5 4 1 7 3 3 2 2 9 方差分析结果 F n s n s n s n s B n s n s n s n s F B n s n s n s n s 注 F代表覆膜 B代表生物炭施加 n s表示差异不显著 下同 441西南大学学报 自然科学版 h t t p x b b j b s w u e d u c n 第4 7卷 2 1 2 土壤氮质量分数 观测期间不同处理下的土壤N H 4 N N O 3 N及T N质量分数如表2所示 在辣椒季 无论是N H 4 N 还是N O 3 N 其在不同处理下的变化规律均表现为 N F B 0 F B 0 N F B 2 0 F B 2 0 N F B 4 0 F B 4 0 覆膜显 著提高了N H 4 N p 0 0 5 和N O 3 N p 0 0 5 不同处理下的T N质量分数表现为 N F B 0 N F B 4 0 N F B 2 0 F B 0 F B 2 0 F B 4 0 无 论覆膜与否 生物炭施加均显著提高了T N质量分数 p 0 0 5 在萝卜季 覆膜 生物炭施加及两者的交互作用对N H 4 N N O 3 N以及T N质量分 数均无显著影响 p 0 0 5 表2 不同生长季的土壤NH 4 N NO 3 N及TN质量分数 处理 辣椒季 N H 4 N m g k g 1 N O 3 N m g k g 1 T N g k g 1 萝卜季 N H 4 N m g k g 1 N O 3 N m g k g 1 T N g k g 1 N F B 0 5 5 6 4 2 2 0 6 1 6 5 0 5 0 4 0 5 8 0 0 6 2 4 7 6 6 3 2 1 4 7 6 8 9 1 0 6 6 0 1 1 N F B 2 0 6 2 5 4 2 8 7 1 1 5 7 4 5 1 1 0 9 3 0 2 0 2 3 4 1 6 5 0 1 9 5 5 9 3 1 0 8 0 0 1 9 N F B 4 0 5 8 2 7 2 3 9 1 1 1 8 7 4 1 8 0 7 4 0 0 9 2 5 8 9 1 0 8 4 7 1 5 6 5 7 9 6 0 7 2 0 1 1 F B 0 6 1 6 2 6 8 0 3 9 1 8 1 4 3 7 0 5 6 0 0 5 4 9 3 8 2 4 5 6 1 2 2 6 5 5 4 2 1 0 6 9 0 0 1 F B 2 0 1 6 6 1 4 6 2 1 4 9 7 1 6 2 7 4 8 0 7 8 0 0 5 2 6 2 5 5 3 8 9 5 6 1 3 4 6 0 0 7 4 0 0 5 F B 4 0 1 3 7 3 8 4 9 9 9 5 5 5 6 1 1 0 7 0 9 5 0 1 8 2 4 2 9 1 3 1 7 3 0 0 3 2 2 2 4 0 6 8 0 0 7 方差分析结果 F n s n s n s n s B n s n s n s n s n s F B n s n s n s n s n s n s 注 表示在0 0 5水平上差异显著 表示在0 0 1水平上差异显著 下同 2 1 3 土壤碳质量分数 表3显示了不同处理下土壤S O C和D O C质量分数 不论是在辣椒季 还是在萝卜季 不同处理下的 S O C和D O C质量分数均表现为 N F B 0 N F B 2 0 N F B 4 0 F B 0 F B 2 0 F B 4 0 无论覆膜与否 随着生物 炭施入量的增加 土壤S O C质量分数 p 0 0 1 和D O C质量分数 p 0 0 5 表3 不同生长季的土壤SOC和DOC质量分数 处理辣椒季 S O C g k g 1 D O C m g k g 1 萝卜季 S O C g k g 1 D O C m g k g 1 N F B 0 1 0 1 0 0 3 8 2 1 0 8 1 3 2 1 0 0 8 0 4 4 2 0 3 8 1 1 5 N F B 2 0 1 2 6 3 0 8 7 2 5 3 7 1 7 0 1 2 1 9 1 4 0 2 1 5 8 1 6 2 N F B 4 0 1 4 0 5 1 0 2 2 5 4 5 1 1 2 1 4 2 2 2 6 2 2 3 7 2 0 8 8 F B 0 1 0 0 2 0 2 3 1 9 2 6 1 0 2 9 5 0 0 4 6 1 9 1 3 1 0 2 F B 2 0 1 2 3 3 0 8 5 2 2 7 4 1 6 7 1 1 7 1 0 3 2 2 0 3 9 1 4 0 F B 4 0 1 3 0 5 0 8 2 2 5 3 2 1 7 7 1 5 6 5 4 0 4 2 3 9 8 1 5 3 方差分析结果 F n s n s n s n s B F B n s n s n s n s 541第5期 贺阳剑 等 地膜和生物炭对菜地土壤剖面温室气体的影响 2 2 土壤剖面CO2体积分数 在不同处理下 1 0 2 0 3 0 c m土层的C O 2体积分数具有相似的季节变化规律 整个观测期间的C O 2 体积分数为6 5 3 5 5 1 3 0 5 9 2 1 m L m 3 图2 辣椒季 C O 2体积分数先升高后降低 峰值大多出现在 6月中旬 萝卜季 C O 2体积分数也呈先升高后降低趋势 峰值均出现在 1 1月中旬 图2 不同处理下土壤CO2体积分数的季节变化 表4显示了不同处理下菜地土壤剖面的C O 2体积分数 在萝卜季 相比于N F F显著提高了C O 2体 积分数 p 0 0 5 不同生物炭施加量下的 C O 2体积分数在辣椒季和萝卜季均表现为 B 0 B 2 0 B 4 0 其中 相比于 B 0处理 B 2 0和B 4 0处理在辣 椒季使C O 2增加了2 1 0 8 和6 4 6 0 在萝卜季增加了8 0 4 2 和1 0 3 6 3 施加生物炭显著提高了辣 椒季和萝卜季的C O 2体积分数 p 0 0 1 无论是辣椒季还是萝卜季 土壤剖面C O 2均随土壤深度的增加 而显著增加 p 0 0 1 相比于1 0 c m土层 2 0 c m和3 0 c m土层的C O 2在辣椒季分别增加了7 2 5 0 和 6 0 1 9 在萝卜季分别增加了 6 3 7 2 和5 8 3 5 另外 三因素方差分析结果表明 除覆膜与生物炭施 加 覆膜与土壤深度的交互作用对萝卜季的C O 2有显著影响 p 0 0 5 641西南大学学报 自然科学版 h t t p x b b j b s w u e d u c n 第4 7卷 表4 不同生长季的土壤CO2体积分数m L m 3 处理辣椒季 1 0 c m 2 0 c m 3 0 c m 萝卜季 1 0 c m 2 0 c m 3 0 c m N F B 0 2 4 2 1 3 4 7 0 1 5 8 4 9 7 5 8 3 5 6 4 6 4 3 5 0 3 7 1 7 8 7 1 2 1 1 9 4 6 8 1 3 8 3 4 2 2 6 2 3 1 2 9 5 2 1 2 3 6 6 3 6 1 7 1 0 9 N F B 2 0 2 8 5 4 9 6 3 4 8 6 7 4 4 7 1 2 3 6 1 1 0 6 5 0 3 4 7 6 3 1 9 6 9 1 0 0 0 2 8 1 1 3 6 5 2 1 9 5 0 1 2 9 3 3 0 3 8 2 6 5 4 6 3 2 0 3 N F B 4 0 3 2 3 4 3 7 2 0 1 3 5 6 0 7 5 6 5 6 3 9 5 1 7 4 6 9 4 6 5 5 8 7 8 1 3 2 9 5 1 1 9 2 2 2 2 8 9 3 8 3 2 3 9 3 4 3 3 5 6 2 6 7 0 3 4 6 F B 0 2 7 3 3 6 6 4 0 8 8 8 3 6 2 1 3 3 8 1 0 4 8 3 8 2 3 8 7 7 8 1 2 2 1 6 7 2 3 8 2 5 5 7 9 2 1 9 3 6 4 4 7 0 2 9 1 3 0 7 4 3 1 9 8 1 9 F B 2 0 2 9 3 6 0 1 1 0 2 4 3 4 9 7 6 5 2 6 0 1 7 6 5 2 4 9 8 7 7 0 1 5 6 2 9 6 3 6 6 1 0 8 1 8 5 2 8 9 3 9 7 5 9 3 3 4 5 6 5 8 9 5 8 2 5 8 F B 4 0 4 6 0 9 5 4 4 8 0 9 8 8 2 9 1 0 6 8 9 4 1 1 5 0 1 7 8 8 2 9 0 5 0 4 4 5 1 1 4 5 3 2 1 1 5 8 1 4 0 1 9 1 4 9 2 4 5 4 7 9 7 5 0 6 6 0 方差分析结果 F n s B D F B n s F D n s B D n s n s F B D n s n s 注 D代表土壤深度 下同 2 3 土壤剖面CH4体积分数 覆膜与生物炭施加均没有改变土壤C H 4体积分数随季节的变化趋势 图3 整个观测期间的C H 4体 积分数为1 1 0 2 5 9 m L m 3 辣椒季 各土层C H 4体积分数随着时间推移波动变化 大致在6月中旬和 9月上旬出现两个峰值 萝卜季 各土层的 C H 4体积分数随着时间推移呈轻微上升趋势 表5显示了不同处理下菜地土壤剖面的C H 4体积分数 无论是辣椒季还是萝卜季 覆膜 生物炭施 加 土壤深度均对C H 4体积分数产生了显著影响 相比于N F F显著降低了辣椒季 p 0 0 5 和萝卜季 p 0 0 1 的C H 4体积分数 降幅分别为7 8 4 和1 3 7 4 相比于B 0 生物炭施加显著提高了整个观测期 间的C H 4体积分数 B 2 0 B 4 0处理下的C H 4体积分数在辣椒季分别提高了9 2 4 和1 0 8 7 p 0 0 5 在 萝卜季分别提高了1 7 1 3 和8 8 4 p 0 0 1 无论是辣椒季还是萝卜季 不同土层间的C H 4体积分数从小 到大均为 3 0 c m 1 9 0 m L m 3和1 7 9 m L m 3 2 0 c m 1 9 2 m L m 3和2 0 0 m L m 3 1 0 c m 2 0 7 m L m 3和 2 1 1 m L m 3 随着土壤深度的增加 辣椒季 p 0 0 5 和萝卜季 p 0 0 1 的C H 4体积分数均显著降低 另 外 三因素方差分析结果表明 除覆膜与生物炭施加的交互作用对萝卜季的C H 4有显著影响 p 0 0 5 表5 不同生长季的菜地CH4体积分数m L m 3 处理辣椒季 1 0 c m 2 0 c m 3 0 c m 萝卜季 1 0 c m 2 0 c m 3 0 c m N F B 0 2 0 8 0 1 2 2 0 5 0 1 5 1 8 0 0 2 1 2 1 1 0 1 3 2 1 8 0 1 0 1 8 1 0 1 1 N F B 2 0 2 2 1 0 0 8 2 0 6 0 0 8 2 0 3 0 1 2 2 4 2 0 1 0 2 2 7 0 0 9 2 1 4 0 0 8 N F B 4 0 2 2 1 0 0 8 1 9 7 0 1 2 1 9 3 0 1 6 2 3 2 0 1 2 2 0 5 0 0 4 1 7 0 0 1 6 F B 0 1 7 7 0 1 4 1 6 2 0 1 6 1 6 9 0 1 6 1 7 5 0 0 6 1 5 9 0 0 8 1 4 2 0 1 5 F B 2 0 2 0 3 0 1 2 1 9 0 0 1 0 1 8 0 0 1 0 2 0 9 0 1 0 1 9 9 0 0 6 1 8 2 0 1 1 F B 4 0 2 1 2 0 0 7 1 9 0 0 1 0 2 1 2 0 1 3 1 9 7 0 1 1 1 9 3 0 1 4 1 8 4 0 0 8 方差分析结果 F B D F B n s F D n s n s B D n s n s F B D n s n s 741第5期 贺阳剑 等 地膜和生物炭对菜地土壤剖面温室气体的影响 图3 不同处理下土壤CH4体积分数的季节变化 2 4 土壤剖面N2O体积分数 在不同处理下 1 0 2 0 3 0 c m土层的N 2 O体积分数具有相似的季节变化规律 整个观测期间的N 2 O 体积分数为0 2 0 4 7 6 m L m 3 图4 辣椒季 N 2 O体积分数先升高后降低 峰值均出现在6月中旬 萝 卜季 N 2 O体积分数总体变化平稳 无太大波动 表6显示了不同处理下菜地土壤剖面的N 2 O体积分数 在萝卜季 相比于N F F显著提高了N 2 O体 积分数 p 0 0 5 无论是辣椒季还是萝卜季 B 2 0和B 4 0处理下的N 2 O体积分数相比于B 0处理均显著提高 其中 B 2 0和B 4 0处理在辣椒季使N 2 O体 积分数增加了3 7 8 8 和7 5 7 6 p 0 0 5 在萝卜季增加了7 7 1 9 和6 1 4 0 p 0 0 5 三因素方差分析结果还 表明 除覆膜与生物炭施加 覆膜与土壤深度的交互作用对萝卜季的N 2 O影响极显著 p 0 0 5 841西南大学学报 自然科学版 h t t p x b b j b s w u e d u c n 第4 7卷 图4 不同处理下土壤N2O体积分数的季节变化 表6 不同生长季的土壤N2O体积分数m L m 3 处理辣椒季 1 0 c m 2 0 c m 3 0 c m 萝卜季 1 0 c m 2 0 c m 3 0 c m N F B 0 0 5 8 0 1 2 0 8 9 0 3 0 0 6 6 0 1 2 0 4 5 0 0 8 0 6 1 0 1 1 0 8 5 0 3 0 N F B 2 0 1 0 1 0 4 9 1 0 6 0 4 9 0 9 5 0 3 3 0 3 9 0 0 3 0 6 2 0 1 0 1 0 8 0 2 8 N F B 4 0 0 8 3 0 3 0 1 4 4 0 6 1 1 5 3 0 8 2 0 5 5 0 0 9 0 7 1 0 2 9 0 8 1 0 2 6 F B 0 0 5 6 0 0 9 0 6 1 0 0 9 0 6 5 0 1 4 0 5 1 0 0 4 0 6 2 0 1 1 0 3 8 0 0 3 F B 2 0 0 6 2 0 1 8 0 8 4 0 2 1 0 9 7 0 2 3 1 0 8 0 2 6 1 6 0 0 2 5 1 2 8 0 3 3 F B 4 0 1 0 8 0 3 7 1 1 9 0 3 4 0 8 5 0 2 4 1 1 8 0 1 4 1 3 2 0 2 5 0 9 5 0 2 2 方差分析结果 F n s B D n s n s F B n s F D n s B D n s n s F B D n s n s 941第5期 贺阳剑 等 地膜和生物炭对菜地土壤剖面温室气体的影响 3 讨论与结论 3 1 讨论 3 1 1 地膜覆盖和生物炭施加对土壤剖面C O 2的影响 本研究发现 无论是在辣椒季还是在萝卜季 所有处理均表现为C O 2体积分数随土壤深度增加而增加 表4 这主要是因为 虽然表层土壤有机质含量丰富 有利于C O 2的生成 但丰富的有机质改变了土壤 结构 增加了土壤的渗透性 1 6 使得表层土壤的C O 2更易于向大气扩