不同灌溉模式和施氮处理下稻田 CH4 和 N2O 排放

【目的】研究不同灌溉模式和施氮处理稻田 CH₄ 和 N₂O 的排放规律、综合增温潜势和综合排放强度,以期获得降低稻田 CH₄ 和 N₂O 排放的灌溉模式和施氮管理。【方法】2015～2016 年在广西南宁市灌溉试验站进行晚稻和早稻大田试验,两次试验均设 3 种灌溉模式:常规灌溉 (CIR)、“薄浅湿晒 ”灌溉 (TIR) 和干湿交替灌溉 (DIR)。 2 种尿素-N 和猪粪-N 比例:100% 尿素-N (FM1),50% 尿素-N + 50% 猪粪-N (FM2)。共设 CIR-FM1、TIR-FM1、DIR-FM1、CIR-FM2、TIR-FM2 和 DIR-FM2 6 个处理,用静态箱–气相色谱法测定了水稻生育期内稻田 CH₄ 和 N₂O 排放通量,分析了早晚稻生育期内 CH₄ 和 N₂O 累积排放量和综合增温潜势,并结合产量分析了 CH₄ 和 N₂O 综合排放强度。【结果】DIR 下 FM2 处理早稻产量和两季总产量比 FM1 处理分别提高 18.8% 和 17.7%,FM2 下 TIR 和 DIR 模式早稻产量分别比 CIR 模式提高 20.9% 和 37.4% 以及 DIR 模式两季总产量比 CIR 模式提高 21.5%。不同处理早晚稻生育前期 CH₄ 排放通量较高,生育中后期 CH₄ 排放通量较低。水稻生育期内 TIR 和 DIR 模式 CH₄ 累积排放量低于 CIR 模式,FM1 处理 CH₄ 累积排放量低于 FM2 处理。不同处理早晚稻生育前期 N₂O 的排放通量为负值或者较低,N₂O 排放主要集中在晒田完成复水之后及成熟期稻田水分落干时,DIR 模式 N₂O 累积排放量显著高于 CIR 模式,FM2 处理 N₂O 累积排放量高于 FM1 处理。不同处理稻田 CH₄ 和 N₂O 的排放彼此间存在消长关系。CH₄ 对综合增温潜势的贡献率达 99% 以上,而 N₂O 的贡献率不足 1%。3 种灌溉模式下 FM1 处理 CH₄ 或 N₂O 增温潜势、CH₄ 和 N₂O 综合增温潜势和排放强度均低于 FM2 处理,2 种施氮处理下 TIR 和 DIR 模式 CH₄ 和 N₂O 综合增温潜势和排放强度低于 CIR 模式。【结论】与常规灌溉相比,“薄浅湿晒”灌溉水稻产量和 N₂O 排放有所提高,但是降低 CH₄ 排放量及 CH₄ 和 N₂O 综合增温潜势和排放强度;干湿交替灌溉增加水稻产量和 N₂O 排放,但是降低 CH₄ 的排放量及 CH₄ 和 N₂O 综合增温潜势和排放强度,因此,“薄浅湿晒”和干湿交替灌溉模式是有效降低稻田 CH₄ 和 N₂O 综合增温潜势和排放强度的两种灌溉模式。在这两种灌溉方式下,与猪粪尿素配施相比,单施尿素显著降低 CH₄ 和 N₂O 综合增温潜势和排放强度。     

设施菜田土壤pH和初始C/NO3– 对反硝化产物比的影响

【目的】设施菜田土壤反硝化作用是N₂O排放和氮素损失的重要途径。本研究通过室内厌氧培养试验,在不同pH和初始C/NO₃–条件下,比较设施菜田土壤反硝化氮素气体排放及产物比的变化特征。【方法】以设施菜田土壤为研究对象,通过添加一定量低浓度的酸碱溶液调节土壤pH分别为酸性、中性和碱性条件,调节后的实测pH分别为5.63、6.65和7.83;同时以谷氨酸钠作为有效性碳,除未添加有效性碳作为对照处理 (CK) 外,其他有效性碳与硝酸盐 (C/NO₃–) 的比值分别调节为5∶1、15∶1和30∶1,三种pH条件下均设置 4 个 C/NO₃– 水平,每个水平3次重复。利用自动连续在线培养系统 (Robot系统),在厌氧条件下监测不同处理土壤产生的 N₂O、NO、N₂和CO₂浓度的动态变化,通过计算N₂O/(N₂O + NO + N₂)指数估算反硝化过程N₂O的产物比。【结果】增加土壤的pH能显著减少设施菜田土壤N₂O和NO的产生量,酸性 (pH 5.63) 土壤的N₂O、NO产生量峰值在不同初始C/NO₃– 比下均显著高于中性 (pH 6.65) 和碱性 (pH 7.83) 土壤 (P < 0.05)。中性和碱性土壤在高C/NO₃– 下有利于减少反硝化过程N₂O的产生,而酸性土壤条件下差异并不显著。中性土壤条件下增加有机碳含量会降低NO产生量,而在酸性和碱性土壤上有机碳的添加对NO产生量没有显著影响。土壤pH和初始C/NO₃– 比对土壤N₂O的产生有极显著的交互效应 (P < 0.001)。酸性和中性土壤上添加有机碳能够显著增加土壤N₂的产生速率 (P < 0.05),且与对照相比,不同pH的土壤添加有机碳后均显著促进反硝化过程中N₂O向N₂的转化。在不同初始C/NO₃– 下碱性土壤的CO₂产生量显著高于酸性和中性土壤,同时与对照相比,添加有机碳显著增加了土壤的CO₂产生量 (P < 0.05)。酸性土壤的N₂O产物比在不同初始C/NO₃– 下均极显著高于碱性土壤 (P < 0.01),且不同初始C/NO₃– 下的土壤N₂O产物比随pH的增加显著下降,二者呈极显著线性负相关关系 (P < 0.01)。【结论】土壤pH降低是设施菜田土壤N₂O和NO排放量较高的重要原因。而且,增加初始土壤有效碳含量促进了土壤的反硝化损失,并在中性和碱性土壤中N₂O的产生量减少。土壤pH升高和初始C/NO₃– 增加均降低了产物比,但增加了土壤反硝化作用速率。在利用N₂O排放通量和产物比估算土壤反硝化氮素损失时,土壤pH和有效碳含量是必须考虑的两个重要因素。     

玛纳斯河流域不同灌区棉田土壤CO2和N2O排放通量

为探究石河子灌区、新湖总场灌区、莫索湾灌区之间土壤温室气体排放的差异性,通过长期的野外观测及样品采集,采用静态箱—气相色谱法,于2019年棉花出苗期、花铃期、吐絮期对玛纳斯河流域石河子灌区、新湖总场灌区、莫索湾灌区棉田土壤温室气体进行日观测,应用统计学方法,并结合土壤温度、含水量、pH、有机碳、铵态氮、硝态氮等因素分析。结果表明：(1)土壤CO₂和N₂O具有明显的季节变化和日变化,土壤CO₂和N₂O排放通量的峰值出现在花铃期,分别为527.160,1.713 mg/(m²·h)。同时,CO₂排放通量日变化峰值出现在13:00,N₂O排放通量日变化峰值出现在17:00,表现为单峰曲线。2种土壤温室气体在生育期内的排放通量在不同灌区之间有所差异,呈现出新湖总场灌区>莫索湾灌区>石河子灌区。(2)土壤CO₂和N₂O排放通量受温度影响更为显著,土壤CO₂和N     

施氮量对海南燥红壤和砖红壤N2O/CO2排放的影响

利用室内培养实验,分析燥红壤和砖红壤中分别施加N0（不添加氮素）、N1（氮添加量为100mg·kg⁻¹）、N2（氮添加量为200mg·kg⁻¹）和N3（氮添加量为300mg.kg⁻¹）4个水平氮后对土壤性质及N₂O、CO₂排放的影响。结果表明：氮肥添加显著降低了土壤pH和有机碳含量。相较于N0,燥红壤N1、N2和N3处理pH和有机碳降幅分别为8%～18%和4%～12%,砖红壤降幅分别为5%～23%和3%～15%;添加氮肥后各处理土壤全氮含量显著增加,燥红壤和砖红壤分别增加15%～54%和13%～52%。氮施入增加了土壤NH₄⁺−N和NO₃⁻−N含量,各处理土壤铵态氮和硝态氮含量均表现为N3>N2>N1>N0。氮添加促进土壤N₂O和CO₂排放,相较于N0,燥红壤N₂O和CO₂累积排放量分别增加1176%～2425%和124%～281%,砖红壤分别增加1054%～1887%和138%～256%。施氮量和土壤类型是影响农田土壤N₂O和CO₂排放的重要因素。土壤N₂O和CO₂排放与施氮量呈线性显著相关,减少施肥是降低土壤N₂O排放最直接和最有效的措施。与砖红壤相比,燥红壤N₂O和CO₂排放对氮素添加的响应更敏感。     

基施控释氮肥提高华北露地大白菜产量并减少土壤NH3和N2O排放

  【目的】  控制土壤氮素气态损失是提升菜地氮肥利用和环境效益的一个重要措施。在滴灌条件下,研究控释氮肥一次性基施和减少氮肥投入对华北地区大白菜土壤NH₃和N₂O排放及其经济效益的影响,为华北地区大白菜生产提供最优氮肥管理方案。  【方法】  在河北赵县设置田间小区试验,4个处理分别为:不施氮(CK);常规施氮(施用尿素,总施氮量为N 400 kg/hm2,基施氮∶追肥氮=4∶6,U);优化施氮(在常规施氮的基础上减氮10%,总施氮量为N 360 kg/hm2,基施氮∶追肥氮=4∶6,90U);控释氮肥一次性基施(减氮10%,总施氮量为N 360 kg/hm2,90CRU) 。采用通气法和密闭式静态箱–气相色谱法,分析了不同处理下土壤NH₃和N₂O排放动态变化及大白菜产量和氮素吸收的差异。  【结果】  U、90U处理基肥期土壤NH₃排放峰出现在基施后3～6天,追肥后峰值出现在施肥后3～5天,而90CRU处理峰值延迟到基施后9～11天出现,且其峰值显著降低。与U处理相比,整个生育期90U处理土壤NH₃排放通量和总量分别降低了11.0%和10.4%,而90CRU处理其排放通量和总量分别显著降低了46.9%和27.6% (P< 0.05)。U、90U处理基肥期土壤N₂O 排放峰值出现在基施后7～9天,追肥后峰值出现在4～6天,而90CRU处理峰值出现在基施后14～17天,其峰值显著降低。施氮处理基肥期NH₃和N₂O排放峰值均高于追肥后。与U处理相比,90U处理土壤N₂O 排放通量和总量分别降低了11.1%和8.8%,90CRU处理其排放通量和总量分别显著降低了50.5%和23.2% (P<0.05)。与U处理相比,90CRU处理大白菜氮素利用率提高了5.7个百分点,产量和净经济效益分别增加了7.8%和8.0%,但差异不显著。相关分析表明,土壤温度和湿度与NH₃和N₂O排放通量成线性正相关关系,由于基肥期土壤温度和湿度高于追肥期,因此基肥期NH₃和N₂O排放通量高于追肥期。土壤脲酶活性与NH₃排放通量间呈线性正相关关系,90CRU处理通过降低其活性而显著降低了NH₃排放通量;土壤NO₃–-N含量和功能基因AOB-amoA和nirK数量与N₂O排放通量呈线性正相关关系,90CRU处理通过降低上述指标而显著降低了N₂O排放通量。  【结论】  控释氮肥一次性基施在减少氮肥和劳动力投入、提高大白菜产量、经济效益与降低土壤NH₃和N₂O排放通量方面起到积极作用,为华北地区秋季大白菜种植提供了有效的氮肥管理方式。     

孔隙结构对水稻土温室气体排放的影响

土壤结构影响水分和气体的运动和土壤生物活动,进而影响稻田温室气体排放。为探明土壤结构对水稻生长过程中温室气体排放的影响,选取江苏宜兴的湖白土和江西进贤的红壤性水稻土进行盆栽试验。设置不搅动(NP)、搅动(PD)和搅动后掰土回填(RP)3个处理。应用X射线CT成像技术分析不同处理土壤孔隙结构,通过静态箱法测定水稻生长过程中的温室气体排放。结果显示,PD处理降低了土壤大孔隙度和孔隙连通性,而NP及RP处理的大孔隙较多且连通度高。湖白土PD处理的CH₄排放量分别是NP处理的2.5倍和RP处理的14.6倍,相关分析表明湖白土CH₄的排放与大孔隙度呈显著负相关,表明大孔隙度升高会降低CH₄排放。红壤性水稻土NP处理的CH₄排放最高,可能是由于NP处理≤30μm的孔隙度最低,促进了CH₄的排放;PD处理提高了N₂O排放,相关分析表明N₂O排放总量和直径30~1000μm孔隙呈显著负相关。两种土壤RP处理全球增温潜势(GWP)强度以及CH₄总排放量均显著低于NP和PD处理。研究结果表明土壤孔隙结构的改变影响稻田温室气体的排放,通过改变耕作方式调节土壤结构可能是稻田CH₄和N₂O减排的途径之一。     

添加秸秆及其生物质炭对淹水条件下砖红壤N2O和CH4排放的影响

为探讨添加秸秆及其生物质炭对淹水条件下砖红壤N₂O和CH₄排放的影响,以海南砖红壤为供试土壤,设置了玉米秸秆（Straw）、生物质炭（Biochar）、秸秆 + 生物质炭（Mix）和对照（CK）4个处理,探讨了等秸秆用量条件下添加不同秸秆形态对土壤氧化亚氮（N₂O）和甲烷（CH₄）排放的影响及形成强还原环境的可行性。结果表明:与CK处理相比,三个处理均可显著降低土壤N₂O累计排放量,但仅Straw处理可显著促进土壤CH₄排放、其它两个处理对土壤CH₄排放影响不显著,致使straw处理综合温室效应增加明显。与CK处理相比,与Mix处理5天内土壤氧化还原电位（Eh）显著下降,而Biochar处理土壤Eh变化不显著;三个处理均使土壤pH上升、但Straw与Biochar处理之间差异不显著,Mix处理土壤有机碳、全氮及速效钾含量显著增加。因此,玉米秸秆及其生物质炭的配合施用,既可有效降低淹水条件下海南砖红壤排放CH₄和N₂O的综合温室效应,还能改善土壤养分状况但易于形成强还原条件。     

水肥减量对设施芹菜地N2O排放的影响

为明确减量灌溉和施肥对设施菜地N₂O排放的影响,提出有效的N2O减排措施,本研究采用静态箱法,对北京郊区设施芹菜在灌溉和有机肥（沼渣）减量处理下的N₂O排放进行全生长季监测,分析灌溉和有机肥减量对土壤充水孔隙度（WFPS）、NO₃--N和NH₄+-N含量及土壤N2O排放的影响。试验为2个灌溉量和3个有机肥施用量的裂区双因素设计,具体为：常规灌溉量（H处理）下的常规施肥(HN)、减量1/3施肥(HN₃)和不施肥 (HN0),以及减量20%灌溉（L处理）下的常规施肥(LN)、减量1/3施肥(LN3)和不施肥 (LN0)共6个处理。结果表明,L处理在保证芹菜产量的前提下,对土壤充水孔隙度及无机氮含量无显著影响,但N₂O排放总量较H处理减少32.23%,达极显著水平（P＜0.01）。与常规施肥处理相比,减量1/3施肥和不施肥处理的土壤NO₃--N含量分别降低43.96%和76.42%,均达极显著水平（P＜0.01）,不同施肥量处理间土壤NH₄+-N含量无显著差异;芹菜产量随施氮量增加而增加,但减量1/3施肥和常规施肥处理对芹菜产量影响无显著差异,芹菜全生长季的土壤累积N₂O排放总量显著减少62.04%（P＜0.01）。本试验条件下,减量20%灌溉（L处理）和减量1/3施肥（N3处理）均能保证芹菜产量,显著降低芹菜地N2O排放通量,减少生产成本投入。     

氮素形态和光照强度对水稻表土及根际 N2O 排放的影响

【目的】 稻田生态系统是 N₂O 的重要排放源,本研究旨在探讨氮素形态和光照对水稻根际、叶际 N₂O 排放作用及其机制。 【方法】 试验采用水培方法,在小型光控培养箱内进行,供试作物为水稻。将水稻地上部和地下部严格分隔在试验装置内室和外室,用气相色谱法测定水稻根、叶界面排放的 N₂O 量。首先进行了弱光 (8:00～18:00, 4000 Lux;18:00～22:00, 0 Lux) 和供氮量一致条件下 (N 90 mg/L),NO₃–-N、NH₄NO₃ 和 NH₄+-N 3 种氮素形态对水稻根、叶界面 N₂O 排放的影响的试验。在此基础上,进行了不同光照条件下 [弱光 (8:00～18:00, 4000 Lux; 18:00～22:00, 0 Lux)、强光 (8:00～18:00, 8000 Lux; 18:00～22:00, 0 Lux) 和自然光]不同氮素形态对水稻根、叶界面 N₂O 排放的影响的试验。 【结果】 1) 相同供氮水平、弱光条件下,NO₃–-N、NH₄NO₃、NH₄+-N 处理的水稻分蘖期叶际及根际 N₂O 排放速率分别为 6.37、5.03、0.46 μg/(pot·h) 和 16.30、15.71、1.31 μg/(pot·h),开花结实期及成熟衰老期亦获得相似的结果。NO₃–-N、NH₄NO₃ 处理水稻根际、叶际 N₂O 排放量显著高于 NH₄+-N ( P < 0.05)。 2) 弱光照条件下,NO₃–-N、NH₄NO₃ 和 NH₄+-N 处理的水稻开花结实期叶际 N₂O 平均排放速率分别为 10.47、3.70、0.26 μg/(pot·h),强光照条件下分别为 20.83、10.82、2.08 μg/(pot·h),两种光照条件下 3 种氮源处理之间 N₂O 平均排放速率差异显著,自然光照条件下 NO₃–-N 与 NH₄NO₃ 处理间水稻叶际 N₂O 排放差异不显著。 3) 在弱光条件下,NO₃–-N、NH₄NO₃ 和 NH₄+-N 处理的水稻根际 N₂O 排放速率分别为 27.76、5.19、0.30 μg/(pot·h),强光条件下分别为 32.83、16.41、1.27 μg/(pot·h),自然光条件下分别为 16.49、20.21、1.74 μg/(pot·h)。NH₄NO₃ 处理水稻根际 N₂O 排放随光照增强而增加,自然光条件下 NO₃–-N 与 NH₄NO₃ 处理间水稻根际 N₂O 排放差异不显著,但弱光条件下差异显著; 4) 叶际 N₂O 排放速率 ( Y) 与根际 N₂O 排放速率 ( X) 间呈极显著正相关, Y = 1.963 + 0.444 X ( R2 = 0.661, P < 0.01)。 【结论】 不论光照条件强弱,供应 NO₃–-N 均显著提高水稻根、叶界面的 N₂O-N 排放,NH₄NO₃ 次之。光照越强,排放就越明显。叶际 N₂O 排放可以反映出根际的排放,因此,水稻施肥应尽量选用铵态氮肥,避免使用硝态氮以及含有硝态氮的肥料。      

麦秸与毛叶苕子共同调控青海高原土壤温室气体排放的作用机制

  【目的】  研究青海高原麦秸和豆科绿肥混合添加下土壤温室气体排放规律及其碳氮转化机制,为该地区农田系统秸秆和绿肥科学利用提供依据。  【方法】  采用室内模拟试验,设无添加对照(CK)、单独添加毛叶苕子(VS)、单独添加麦秸(WS)、麦秸与毛叶苕子混合添加(VWS),共4个处理。测定了温室气体排放速率、土壤活性碳氮组分、土壤酶活性、细菌、古菌、真菌、amoA、nirK和narG基因丰度。  【结果】  VWS处理与VS处理相比,CO₂和N₂O的累积排放量分别减少24.8%和74.6%,CH₄累积吸收量增加9.1%,综合增温潜势(global warming potential, GWP)显著降低76.1% (P<0.05);与WS处理相比,CO₂累积排放量增加33.7%,CH₄累积吸收量与N₂O累积排放量分别降低12.0%和43.1%,GWP降低49.4%。有机物料添加可调节土壤pH,增加土壤碳氮含量。VWS处理的土壤pH显著高于CK和VS处理;土壤水溶性有机碳(DOC)和微生物量碳(SMBC)含量较VS处理分别增加了21.6%和4.9%,无机氮(Nmin)、土壤水溶性有机氮(DON)和微生物量氮(SMBN)含量分别降低了77.3%、59.5%和6.3%;土壤Nmin、DOC、DON、SMBC和SMBN含量较WS处理分别增加64.0%、22.5%、56.5%、23.2%和27.8%。VWS处理较其他处理,α-葡萄糖苷酶(AG)和β-葡萄糖苷酶(BG)活性显著提高,亚硝酸还原酶(NIR)活性显著降低。VWS处理的真菌和古菌群落丰度较WS处理分别提高83.8%和69.8%,较VS处理分别降低62.6%和20.3%;VWS处理细菌群落丰度较VS处理降低33.4%。VWS处理下,AOB amoA、nirK和narG基因丰度较VS处理分别降低56.6%、41.4%和16.3%,较WS处理分别降低30.3%、25.9%和12.0%。相关分析结果表明,CO₂和CH₄排放与土壤有机碳、全氮、DOC、SMBC和SMBN含量,AG、NAG和NR活性,真菌、细菌、nirK和narG基因丰度呈显著正相关;N₂O排放与土壤全氮、DON、SMBC和SMBN含量、真菌、AOB amoA和nirK基因丰度呈显著正相关,与土壤pH和BG活性呈显著负相关。偏最小二乘路径模型分析(PLS-PM)表明,AOB amoA是调控土壤N₂O排放的主要功能菌群。  【结论】  麦秸、毛叶苕子单独添加以及二者混合添加均可促进土壤CO₂排放,减少CH₄吸收。相较于二者单独添加,混合添加可通过降低土壤AOB群落丰度等途径,实现N₂O减排和综合增温潜势下降,可作为青海高原旱地土壤温室气体减排的一项有效措施。     

西北干旱区两种不同栽培管理措施下棉田CH4和N2O排放通量研究

采用静态箱-气相色谱法对西北干旱区当前普遍采用的膜下滴灌和传统的无膜漫灌两种栽培管理下土壤CH4和N2O通量日变化和季节变化特征进行了研究。结果表明,随时间的推移,无膜漫灌栽培管理措施下棉田土壤CH4日变化通量呈先降后升趋势,而膜下滴灌栽培处理CH4排放通量日变化则呈现先升后降趋势;在整个生长季节,无膜漫灌和膜下滴灌土壤CH4季节变化规律不太明显,前者吸收大气CH4 45.2～52.5 mg m-2 a-1,后者释放CH4通量为0.7～23.1 mg m-2 a-1。两种栽培管理措施下棉田土壤N2O通量的日变化和季节变化均随时间的推移均呈现先升后降趋势,但是,无膜漫灌日均排放N2O通量显著高于膜下滴灌。在整个生长季节,无膜漫灌土壤N2O释放量(N2O 99.3～320.0 mg m-2 a-1)显著高于膜下滴灌(N2O60.0～259.0 mg m-2 a-1)。以上结果说明,膜下滴灌栽培管理措施可以改变旱田传统无膜漫灌栽培土壤与大气CH4的交换方向,促进土壤CH4向大气的排放,但对N2O通量日变化和季节变化规律不产生影响,显著降低土壤N2O的排放量。     

稻草还田下非稻季持续淹水对稻季CH_4和CO_2排放的影响

稻草还田和非稻季持续淹水是我国最重要的稻田管理方式之一,此种管理方式下稻田碳排放并不清楚。本研究以江汉平原中稻-冬闲制度为对象,探讨稻草还田耦合非稻季持续淹水对稻季碳排放的影响,为准确评估稻田温室气体排放提供数据支撑和理论支持。结果表明,在稻草秸秆全量覆盖还田下,非稻季自然排水比持续淹水显著降低稻季CH_4累积排放量,稻季第一次排水晒田之前CH_4排放占总排放量的80%以上;非稻季持续淹水使稻季CO_2累积排放量比自然排水稍有降低,CO_2排放主要集中在第一次排水晒田之后,占总排放量的60%左右。非稻季淹水降低稻季土壤NO_3~--N、NH_4~+-N和DOC浓度以及10 cm土层土壤Eh值,但使乙酸浓度升高,这可能是稻草还田耦合非稻季淹水导致CH_4排放量增加的主要原因。     

中国东北休闲期稻田温室气体排放

CH4, N2O and CO2 emissions from northeast Chinese rice fields were measured in the fallow season （November to March） to investigate the effects of freezing-thawing on the emissions. Both CH4 emission from and atmospheric CH4 oxidation by the soil occurred, but the flux was small. During the fallow season, rice fields acted as a minor source of atmospheric CH4, which accounted for about 1% of the CH4 emission during the rice growing period. The field was also a substantial source of atmospheric N20, which ranged between 40 to 77 mg m-2 and eu=counted for 40%-50% of the annual N20 emission. The largest N20 flux was observed in the thawing period during the fallow season. Laboratory incubation tests showed that the largest N20 flux came from the release of N20 trapped in frozen soil. Tillage and rice straw application （either mulched on the soil surface or incorporated in the soil） stimulated the CH4 and CO2 emissions during the fallow season, but only straw application stimulated N2O emission substantially.     

长期施肥下黑土玉米田土壤温室气体的排放特征

研究不同施肥措施下东北黑土区玉米农田温室气体(CO_2、N_2O和CH_4)的排放量及其增温潜势,将为制定农业温室气体减排措施提供理论依据。本研究以国家(公主岭)黑土长期定位试验为平台,采用静态箱-气相色谱法对不同施肥措施下玉米农田土壤温室气体排放通量进行了监测,并分析了不同施肥处理间玉米田的综合温室效应差异。结果表明:各施肥处理土壤温室气体CO_2和N_2O的排放高峰均出现在玉米拔节期。农家肥和化肥配施(M_2NPK)处理土壤CO_2、N_2O排放通量和CH_4吸收量均显著高于施化肥处理(P0.05);施用化肥处理土壤CO_2、N_2O排放通量高于不施肥处理;撂荒区土壤CO_2排放通量最高,而土壤N_2O排放通量显著低于施肥处理;等施氮量条件下,化肥(NPK)处理土壤N_2O排放通量明显高于秸秆还田(SNPK)处理,而土壤CH4净吸收量结果则截然相反。从土壤综合温室效应和温室气体强度可分析出,与不施肥(CK)比较,偏施化肥N和NPK处理的综合温室效应(GWP)分别增加了142%和32%,SNPK综合温室效应降低了38%;尤其是有机无机配施(M_2NPK)处理的综合温室效应为负值,为净碳汇。平衡施肥NPK和有机无机肥配施(SNPK和M_2NPK)温室气体排放强度(GHGI)较弱,显著低于不施肥(CK)和偏施化肥(N)处理,其中M2NPK为-222 kg CO_2-eq·t~(-1)。因此,为同步实现较高的玉米产量和较低的温室气体排放强度,有机无机肥配施是东北黑土区较为理想的土壤培肥方式。     

早稻秸秆原位焚烧对红壤晚稻田CH4和N2O排放及产量的影响

选取湖南双季稻田为研究对象,采用静态箱-气相色谱法对晚稻田在常规施肥（NPK）、常规施肥+秸秆原位焚烧（NPK+SB）处理下的CH4和N2O排放通量进行观测,同时根据设定参数对秸秆焚烧排放的CH4和N2O进行估算。结果表明,晚稻生长期间NPK和NPK+SB 处理的CH4排放量差异很小,秸秆焚烧会增加N2O排放22.8%,但差异不显著（p＞0.05）。两种施肥方式下N2O排放峰值都出现在追肥后的土壤水分饱和时期而晒田期排放很少。据估算秸秆焚烧排放的CH4和N2O分别占NPK+SB处理总排放的4.27% 和17.31%。NPK+SB处理单位产量的全球增温潜势比NPK处理高22%。综合考虑生产效应和环境效应,水稻秸秆焚烧不是明智的选择。     

华北平原典型农田CO2和N2O排放通量及其与土壤养分动态和施肥的关系

对华北平原小麦-棉花(麦棉)、小麦-大豆(麦豆)、小麦-玉米(麦玉)轮作田的CO2和N2O排放通量进行了测定,分析了温室气体排放通量与土壤中碳、氮元素、气温以及施肥等之间的关系。主要结论:1)麦棉、麦豆、麦玉田的土壤CO2平均排放通量分别为CO2-C 141.7、109.8、128.2 mg.m-2.h-1,其中夏播作物的排放通量高于小麦季;2)麦棉、麦豆及麦玉田作物生长季的土壤N2O平均排放通量分别为N2O-N 98.8、38.9、44.7μg.m-2.h-1,也表现为麦后季作物的排放量高于小麦季;3)同一生育期中不同处理的N2O排放主要与土壤中无机氮含量相关,不同生育期的N2O排放通量主要受不同生育期的土壤温度及水分状况的影响;4)在施肥灌溉后的9 d内土壤N2O排放通量较高,之后逐渐降低,至施肥后22～27 d即与不施肥处理的排放持平。     

优化施氮对宁夏引黄灌区稻田CO2、H4和H2O 通量的影响

针对宁夏引黄灌区稻田施氮严重过量现象,在宁夏引黄灌区的青铜峡稻田,采用静态箱-气相色谱法,通过田间试验研究常规施氮（N300）、优化施氮（N240）和不施氮（N0）对水稻不同生育期CO2、CH4和N2O通量以及稻田增温潜势（GWP）的影响。结果表明：CO2排放主要在水稻灌浆和成熟期,CH4排放主要发生在水稻孕穗期,而N2O排放关键期在水稻的分蘖和拔节期。与N0处理相比,施氮能显著增加稻田CO2、CH4和N2O排放通量以及稻田GWP;常规施氮处理中CO2、CH4和N2O的累积排放量分别为18446.87、146.57 kg C·hm-2和2.93 kg N·hm-2;为期一年的优化施氮没有显著增加水稻生育期内稻田CO2排放,但使灌区稻田CH4和N2O排放分别显著降低了24.42%和36.28%。总的来看,为期一年的优化施氮使宁夏引黄灌区稻田GWP显著降低了26.70%。未来应结合土壤有机碳氮形态和含量变化以及土壤微生物技术,分析长期优化施氮对土壤温室气体通量的影响机制。     

施用秸秆和接种蚯蚓对土壤温室气体排放的影响

通过施用秸秆并接种蚯蚓于微系统实验研究发现,在 21 天的培养期内,蚯蚓活动显著增加土壤C02和N20的排放速率,与对照处理相比,单接种蚯蚓处理与单施加秸秆的处理导致CO2排放量分别增加了60%和1.35倍,相应的N2O .排放量增加了1.06倍和3.94倍.另一方面,与单施加秸秆的处理相比,接种蚯蚓配合施加秸秆的处理导致C02和N20排放分别增加了41%和45%.施用秸秆显著提高了土壤微生物生物量C含量,而单接种蚯蚓处理的土壤相比对照处理反而降低.接种蚯蚓显著提高了土壤N03--N和NH4 -N含量,秸秆处理土壤并不显著增加土壤中的NH4 -N含量.     

三江平原寒地稻田CH_4、N_2O排放特征及排放量估算

利用静态暗箱-气相色谱法,于2003-2006年对三江平原寒地稻田CH4、N2O通量进行了为期4年的田间原位观测研究.结果表明:三江平原寒地稻田CH4和N2O排放具有明显的季节变化,水稻生长季淹水期是CH4排放的强源,稻田排水后CH4排放显著下降,休闲期CH4排放微弱或呈弱吸收汇,整个生长季CH4排放呈现单峰型态,并随水稻植株生长和叶面积指数而变化;水稻生长季和休闲期N2O排放通量都很小,冬季休闲期有时还出现微弱的吸收现象.生长季一般在施肥和表土落干时都会出现不同强度的排放峰,除了几次比较显著的排放峰值外,其它淹水状态下N2O排放很弱;温度和土壤水分状况是影响稻田CH4和N2O排放的重要因子,稻田积水深度和气体排放无明显的相关性;水稻植株对稻田土壤CH4排放起促进作用而对稻田土壤N2O排放起抑制作用;稻田氮肥用量增加可以降低土壤CH4排放,但却增加了N2O的排放.根据试验数据对三江平原地区寒地稻田CH4和N2O排放总量估算值分别为0.1035 Tg/a和0.0021 Tg/a.     

蚯蚓对土壤温室气体排放的影响及机制研究进展

土壤是温室气体的重要源和汇。蚯蚓是土壤物质循环的重要参与者,能够直接或间接影响土壤CO2、N2O和CH4等温室气体的产生和释放。蚯蚓呼吸产生的CO2,是土壤呼吸的重要组成部分;蚯蚓自身肠道、分泌液、消化物和排泄物等微环境促进反硝化过程释放N2O。蚯蚓还通过取食、掘穴、排泄等活动,改变土壤理化性质、微生物组成和活性及其他土壤动物的组成,影响地上植物生长,调节土壤分解、矿化、硝化、反硝化和甲烷生成及氧化等生态过程,间接影响土壤温室气体的排放。蚯蚓对土壤温室气体排放的影响逐渐受到重视,但目前研究仍以室内培养和单因子环境条件的模拟为主,缺少野外原位实验和多环境因子的交互实验研究。长期监测和同位素示踪技术,是深入探讨蚯蚓影响温室气体排放机制的重要手段。温室气体类型上,CO2和N2O是研究热点,CH4研究比较罕见。未来研究,应重视不同生态类群蚯蚓与土壤理化特征、微生物组成、其他类群土壤动物和地上植物间的交互作用,加强机制研究,并关注土壤污染环境下蚯蚓功能性状的变化;综合评价蚯蚓对土壤温室气体排放和土壤碳氮固定的影响,科学评估蚯蚓活动对土壤碳氮释放的促进或减缓作用。