灌溉对农田温室效应与碳足迹贡献产生重要影响.本文采用静态暗箱-气相色谱法对关中平原小麦-玉米轮作(2014-2015年)农田温室气体(CO2、CH4和N2O)排放通量进行了监测,并用净增温潜势(NGWP)和碳足迹两个指标评估不同灌溉量对关中平原农田温室效应、作物生产碳足迹的分布和构成的影响.试验在作物关键需水期(冬小麦越冬期和拔节期、夏玉米出苗期和拔节期)设置W0(0 mm)、W120(120 mm)、W180(180 mm)、W240(240 mm)4个处理.结果表明:与W0处理相比,W120、W180、W240处理下小麦产量分别增加了31.3％、44.3％、33.7％,玉米产量分别增加了9.9％、22.6％、33.8％;CO2的年际排放总量分别增加了22.2％、24.3％、15.1％,N2O的年际排放总量分别增加了18.6％、67.8％、91.5％,但CH4的年际吸收总量分别降低了51.7％、79.6％、97.8％;NGWP分别增加了20.1％、31.6％、31.4％.W120处理下碳足迹较W0处理降低了19.1％,但W180、W240处理与W0处理相比无显著性差异;W120、W240处理单位产量碳足迹较W0处理分别增加了44.5％、23.3％,而W180处理与W0处理无显著性差异.综合考虑不同灌溉量的经济效应和环境效应,180 rnm的灌水量更有利于关中平原小麦-玉米轮作系统的节水及固碳减排.

为探索宁夏北部春小麦叶片光合作用应对未来气候变化的响应机制,进一步阐明气候变暖对干旱半干旱区春小麦生长的影响.采用自动控制红外线辐射器野外增温模拟气候变化的方法,以不做增温处理的春小麦冠层温度为基础温度,设置不同增温梯度(CK:0℃、T1:0.5℃、T2:1℃、T3:1.5℃、T4:2.0℃),开展气温升高对宁夏北部春小麦全生育期叶片叶面积、光合色素含量、光合特性、叶绿素荧光参数、干物重、产量等指标的影响试验.结果 表明:春小麦苗期—拔节期,温度增加0.5℃时叶片叶面积、叶绿素含量、Pn(净光合速率)、WUE(叶片水分利用效率)呈上升的趋势.温度增加1.0-2.0℃时以上指标呈下降趋势,同时Ls(气孔限制值)呈上升趋势,Ci(胞间CO2浓度)呈下降的趋势,说明此时叶片Pn的下降主要是叶绿素含量的下降和气孔限制导致的.春小麦拔节期之后,叶片叶面积、叶绿素含量、Pn、WUE、Ls随温度的增加呈下降的趋势,而Ci随温度的增加呈上升的趋势,说明此时叶片Pn的下降则主要是叶绿素含量的下降和非气孔因素导致.叶绿素荧光参数表明在苗期—拔节期,春小麦对温度升高具有一定的抗逆性,能应对增温胁迫以热耗散的形式做出自我保护.拔节期以后,春小麦叶片光系统Ⅱ反应中心受温度胁迫可逆性失活,光合机构受到破坏.另外,春小麦干物重的变化趋势与叶面积等指标的变化趋势基本一致,产量及产量构成因素小穗数、穗粒数、千粒重随温度的增加显著降低,说明春小麦拔节期之前增温0.5℃有利于提高叶片光系统Ⅱ的潜在活性,增加叶片抗逆性,促进光合作用的进行,最终使光合产物累积量增多.增温梯度过大或增温时间过长则会使春小麦受高温胁迫,导致叶片光系统Ⅱ原初光能捕获、电子传递等效率降低,光合机构受到破坏,致使叶片Pn、WUE等数值下降,光合产物累积量减少,产量减少.

采用盆栽模拟研究方法,设置对照(CK)、只施氮肥(U)、氮肥与有机肥配施(UM)、氮肥与生物炭配施(UB)以及氮肥、有机肥与生物炭配施(UMB)共5个处理,探究生物炭与有机肥施用对菜地N2O、CH4与CO2排放以及全球增温潜势(GWP)、温室气体强度(GHGI)、N2O-N排放系数的影响.结果表明,整个观测期间,N2O排放变幅较大,达0.02-1 559.77 μg m-2 h-1,CH4排放变幅较小,为-0.09-0.25 mg m2 h-1.与N2O、CH4相比,处理间CO2排放通量具有更为相近的波动规律.UB与UMB能显著降低N2O排放,其中UMB抑制效果最佳,仅为U处理的14.1％.5个处理间CH4累积排放量无显著差异,表明氮肥、有机肥与生物炭均非影响CH4排放的主要原因.UB与UMB间累积CO2排放量无差异,但二者均显著高于U与UM处理,证明生物炭施用促进了CO2释放.菜心与苋菜产量均以UMB最高,两种蔬菜产量分别比U处理高25.6％与29.5％.GWP与GHGI均以UMB最低(除对照外),分别为919±266 kg/hm2与0.04±0.01 kg/kg.UMB的N2O-N排放系数最低(0.37％),仅为U处理的11.5％.综上所述,生物炭与有机肥配施处理在不降低蔬菜产量的基础上,既能抑制N2O排放,降低GWP、GHGI与N2O-N排放系数,又能降低化学氮肥投入量,是值得推荐的施肥措施.考虑到生物炭施用显著促进CO2排放,需要进一步探究生物炭与有机肥配施的综合净温室效应.