增温条件下华北长期免耕农田温室气体排放机制

农田排放的温室气体（GHG）主要由CO2、N2O和CH4组成，每年排放总量已达人类活动总排放量的约20%。长期免耕能增加土壤碳固持并减少GHG排放。然而，长期免耕农田在全球变暖后对温室气体排放的评估及其影响机制尚无定论，是目前全球变化研究的前沿。为揭示农田GHG排放的机理，找出其中耕作方式、温度和水分对GHG排放的影响，以准确评价农业GHG减排潜力，本研究在中科院禹城综合试验站9年的免耕-常规耕作对照样地中，通过免/常规耕作、增温与否、增加土壤水分与否进行交叉对比试验，运用改进的GC7890A温室气体解决方案进行4年的自动定位监测，同时测定土壤C固持与呼吸、土壤理化参数和微生物，揭示长期免耕和常规耕作GHG排放对增温和水分的响应机制，为未来气候变化预测模型提供数据支撑和参数，这对评价未来气候变化条件下农田GHG排放、制定适宜农田生态系统的GHG减排策略具有重要意义。

气候变暖已成为当今热点环境问题，研究气候变暖背景下农田生态系统碳、氮物质循环响应，对于评估未来气候变暖条件下农田生产力及农田生态系统碳、氮气体排放具有重要意义。本研究以中国科学院山东省禹城农业综合实验站为研究平台，通过架设远红外辐射增温装置模拟气候变暖，评估不同耕作农田温室气体（GHGs）释放变化及其控制机理，为估算未来该地区温室气体排放量提供重要借鉴。通过4年的研究发现，模拟增温显著增加0-10cm 土壤温度1.61至1.42℃，其中冬季增温1.69至2.21℃；相反，增温降低土壤水分含量，但无显著差异。关于温室气体释放方面，模拟增温对传统翻耕、免耕农田N2O、CO2释放以及CH4吸收无显著影响，但增温显著提高翻耕农田土壤无机氮（NO3-N， NH4-N）含量以及可溶性有机氮（DON）有机碳（DOC）含量；而增温对两种耕作措施农田微生物量碳（MBC）、微生物量氮（MBN）影响不显著。另外，盆栽增温实验表明，作物生育期土壤曾1.34℃并没有显著改变GHGs通量。本课题通过4年观测研究，获得了翻耕、免耕农田以及野外盆栽增温实验下土壤N2O、CH4、CO2排放通量数据、以及影响GHGs通量的相关碳、氮底物及微生物数据，该数据为模拟未来气候变暖条件下农田生态系统碳、氮痕量气体排放，以及区域GHGs减排提供重要数据支撑。