旱地农田氧化亚氮排放研究进展

针对北方旱地农田N2O的产生机理、排放规律及影响因素进行综述,指出影响旱地土壤N2O排放的主要因素是施肥、灌水和农田耕作等人为因素,合理施氮和增加土壤碳贮存是缓解温室气体排放的重要途径,并提出今后应进一步加强不同立地条件下的长期高频农田生态系统N2O排放观测、N2O产生的关键微生物过程与机理与相关观测及通量相结合和农田温室气体排放模型的应用等方面的研究。     

干旱地区农田生态系统中N2O排放研究

综述了土壤水分和通气、土壤质地、土壤pH值、土壤温度及土壤微生物等因素对农田N2O排放的影响,指出了继续深入研究这些因素对农田N2O排放的综合影响机理及其与N2O排放量之间的数量关系应是未来的研究重点。     

灌溉方式对农田N2O排放影响的研究进展

N2O是大气中对温室效应和大气臭氧层损耗有重要影响的微量气体.农田气体排放是大气中N2O的重要来源.灌溉方式能从多个方面影响农田N2O的排放.因此,追踪灌溉方式对农田N2O排放影响的研究进展,不仅可以为我国农田N2O排放机理的进一步研究提供参考,而且对我国发展低碳环保农业具有十分重要的意义.该研究简要地探讨了淹灌、无水层灌溉、天然降雨3种灌溉方式对农田土壤N2O排放的影响,并对该领域的研究做出展望.     

生物炭对农田氧化亚氮排放及其影响机制的研究进展

农田土壤是N2O的重要排放源之一,如何降低农田土壤N2O排放是全球气候变化研究中的重要研究问题.添加生物炭已被证明是改良土壤和降低农田土壤N2O排放的手段之一,但关于其内在机制尚不清楚.本文综述了生物炭对土壤理化性质和土壤N2O排放的影响,并结合国内外研究现状提出未来生物炭对N2O排放的研究也应该关注土壤团聚体尺度和生...     

农田土壤温室气体排放研究进展(英文)

[目的]对农田土壤温室气体排放的研究进展进行综述。[方法]根据近几年国内外相关文献,对农田土壤中CO2、CH4和N2O的产生机理、排放特征及其主要影响因素进行归纳。[结果]土壤中温室气体CO2、CH4和N2O的产生和排放过程,是陆地生态系统碳氮循环的重要过程,是土壤碳氮库的重要输出途径,在全球碳氮循环中起到很重要作用,对其展开研究有利于减少其排放温室气体的量以及增大其吸收温室气体的能力,从而更有效地实现温室气体的减排。[结论]该研究有助于对温室气体排放规律和影响因素的正确了解,从而对温室气体减排以及研究气候变化提供理论依据。     

肥料施用及环境因子对农田土壤CO2和N2O排放的影响

采用静态箱／气相色谱（GC）法研究了等氮量的肥料施用以及环境因子对农田土壤CO2和N2O排放的影响。结果表明,肥料施用对农田土壤CO2排放的季节模式无明显影响,但是影响了N2O的季节模式。有机肥施用促进了小麦季土壤CO2和N2O的排放,后作玉米季施用化肥的情况下,仃机肥处理的土壤CO2与对照没有显著的差异,N2O排放通量和对照差异显著。虽然是等氮量施入,由于牛粪中有机碳和氮的可降解性要低于猪粪,施入土壤后对土壤中CO2和N2O排放的影响也要低于猪粪处理。除了受肥料施用的影响外,土壤CO2和N2O的排放还受环境因子如土壤温度和土壤水分的影响,相关分析结果表明,土壤CO2排放与大气温度、地表温度、土壤温度和土壤水分均呈显著正相关关系（P〈0．01）。土壤N2O排放只在对照处理中与土壤水分相关显著（P〈0．05）,施肥处理中,肥料效应掩盖了土壤温度和水分效应,使得相关性并不显著。     

农田土壤氧化亚氮排放及其控制研究

氧化亚氮(N2O)是一种重要的温室气体,其中农业土壤是最大的N2O排放源。随着全球温室效应的加剧,如何减少农田土壤N2O排放备受关注。利用公开发表的文献,将不同作物品种、硝化抑制剂、环境条件对土壤N2O排放的影响进行了归纳。结果表明:一般大田作物农田的土壤N2O排放量少于菜田,其中,蔬菜类中莴苣菜地的土壤N2O排放较少,大田作物中玉米田的土壤N2O排放量少于小麦;添加硝化抑制剂DMPP(34-二甲基吡唑磷酸盐)的土壤N2O减排效果好于添加DCD(双氰胺);土壤N2O排放量随着施氮量的增加而增加,随着土壤温度的升高和含水量的增加均呈抛物线型变化趋势,其中土壤温度为25~30℃时、含水量为35%时出现N2O排放高峰。通过合理种植作物、添加合适的硝化抑制剂、降低土壤施氮量、合理调节土壤温湿度、缩短土壤干湿交替状态时间等措施,均可以减少土壤N2O的排放。     

黄淮海平原典型农田土壤N2O的排放特征

【目的】明确黄淮海平原地区典型作物种植类型下,农田土壤N2O排放特征,并探明不同环境因子对其排放通量的影响。【方法】采用静态箱法测定了黄淮海平原典型农田（冬小麦/夏玉米、棉花、休闲地）土壤N2O的排放通量及其季节变化特征,并分析了土壤温度、土壤水分、不同氮肥量对土壤N2O通量的影响。【结果】3种种植方式N2O排放在秋季均呈现总体下降趋势,至12月中旬左右降到最低,随着春季气温的升高则呈总体上升趋势。冬小麦/夏玉米地土壤N2O排放高峰值为433.5 µg N2O•m-2•h-1,出现在7月下旬;棉花地为146.5 µg N2O•m-2•h-1,出现在6月中旬;休闲地为175.16 µg N2O•m-2•h-1。在棉花地和休闲地,N2O排放通量随地温增加而呈指数增长,而在冬小麦/夏玉米地则没有观测到N2O排放通量与地温之间的相关关系,但与土壤含水量的变化趋势基本一致。施用氮肥对土壤N2O的排放具有明显的促进作用。【结论】N2O排放表现出多峰的日变化特征,呈明显的季节变化;土壤中N2O的产生与释放受多种环境因子的影响,而且不同环境条件不同作物影响因子所起的作用是不一样的。     

中国茶园N2O排放及其影响因素

茶叶作为一种广受欢迎的天然饮料在中国经济和文化方面具有重要作用,但高氮肥投入的茶园种植系统也引起了一系列的环境问题,如土壤酸化和温室气体氧化亚氮(N2O)排放。迄今为止,尽管在茶园生态系统中已开展了一些田间观测研究,但对于中国茶园N2O排放总量及其影响因素仍缺乏全面的评估和量化。本研究基于田间观测研究的文献数据(共收集70个数据,其中包括45个常规施肥处理和25个不施肥处理)荟萃(Meta)分析,定量分析了基于环境因子(气候和土壤性质)和管理措施影响条件下中国茶园N2O年排放和直接排放系数(EFd)的变化特征。结果表明,中国茶园平均N2O年排放量为9.55 kg N·hm^-2·a-1(95%置信区间为7.54~11.9 kg N·hm^-2·a^-1),高于我国粮食作物农田的排放;茶园的平均EFd为1.92%(95%置信区间为1.49%~2.39%),约是IPCC建议的全球农田N2O排放系数默认值1%的两倍。综合分析茶园N2O排放的影响因子表明,氮肥施用量是土壤N2O年排放量的关键驱动因素,且二者呈显著线性正相关关系。而EFd则主要受土壤C/N和黏粒含量的协同影响,且与二者呈显著负相关关系。基于中国茶园种植总面积(仅占<2%的中国农田总面积)和主要茶区的年平均氮肥施用量以及本研究的EFd,估算出2018年我国茶园N2O排放总量为28 Gg N·a^-1,约占中国农田总排放量的15%。可见,茶园在中国农田种植系统中是大气N2O的强排放源。本研究进一步分析表明,茶园施用有机无机复混肥或新型肥料(如缓控释肥或添加生物炭),可有效地提高茶树的氮肥利用率并减少土壤N2O排放。     

土壤N2O吸收和消耗机制及研究进展

N2O排放对全球的气候变化和氮素循环有着重要影响。土壤是N2O最重要的排放源,近年发现土壤在排放N2O的同时存在明显的负排放现象即N2O吸收和消耗现象。通过回顾N2O负排放现象的提出,分析土壤N2O负排放的物理途径、化学途径和生物学途径,认为生物途径是N2O负排放的主导途径,重点讨论了硝化反硝化微生物反应机理和影响反应过程的环境条件,论述了调控生物活性的土壤氧气/水分含量、土壤碳/氮含量、土壤pH值等因子。但由于消耗N2O的生物群落的产生较为复杂,提出了土壤N2O负排放的重点研究方向和方法,为控制土壤温室气体的排放和揭示碳氮循环机制研究提供理论依据。     

稻田生态系统氧化亚氮(N_2O)排放微生物调控机制研究进展及展望

氧化亚氮(N_2O)是第三大温室气体,对全球气候变化具有显著影响。稻田是重要的N_2O排放源,追踪稻田N_2O产生及排放关键过程的微生物调控机制,可以为农田土壤氮素循环研究以及稻田N_2O减排提供有价值的信息。微生物调控的硝化作用和反硝化作用是稻田N_2O排放的主要来源。基于此,我们在过去十年的研究中,依托中国科学院桃源农业生态试验站,以水稻田淹水-落干和施肥为关键过程,从水稻根际、土层深度、反应底物浓度等方面探明了土壤硝化反硝化过程和N_2O排放特征及其微生物调控机制;提出了开发稻田土壤微生物资源,提高土壤N_2O消纳能力的可能策略;构建了可以有效降低稻田氮素损失和N_2O排放的基于化肥一次性深施的减氮控磷施肥技术,并在实际农业生产中进行了示范推广。本文对上述研究取得的成果,以及国内外相关研究结果进行了全面综述。结合分子生物技术在土壤科学研究中的应用,今后的研究工作将会从以下几个方面开展:1)解析土壤微生物与土壤生产力和生态环境之间的关系;2)在基因组和转录组水平构建农田土壤碳氮循环功能微生物分析平台;3)解析土壤微生物分布与生态功能之间的关联机制;4)根系—土壤—微生物之间的协同机制以及植物—内生菌—土壤微生物之间相互影响的分子机制;5)加强对实用技术的研发,把基础研究成果转化为生产力,服务农业生产和生态文明建设。     

农业土壤N_2O排放的研究进展

根据近几年国内外文献资料 ,综合分析介绍了农业土壤N2O排放的进展情况。提出农业土壤中N2O的产生是在微生物的参与下 ,通过硝化和反硝化作用完成。影响N2O产生与排放的主要因素包括土壤特性 (理化性质和水热条件 )、气候条件 (温度、降水、光照 )和农业技术措施 (肥水管理、作物类型 )。深入研究农业土壤N2O排放与这些因素间的数量关系 ,客观估计区域或全球农业土壤N2O的排放总量并提出切实可行的减排措施乃是未来的研究方向。     

温室气体排放与土壤理化性质的关系研究进展

根据国内外研究温室气体的献资料，综合分析了土壤理化性质对3种主要温室气体(CO2，CH4，N2O）排放影响的研究进展情况。影响温室气体排放的土壤理化性质主要是土壤有机质、质地、温度、湿度或Eh、pH。因此，深入而全面的研究土壤CO2、CH4、N2O排放与土壤理化性质之间的数量关系，尤其是与土壤基础物质之间的关系，估计土壤CO2、CH4、N2O的排放总量，初步提出区域性的温室气体减排方案是将来的主要研究方向。     

保护性耕作对农田碳、氮效应的影响研究进展

作物产量的高低主要取决于土壤肥力,如何保持并提高土壤肥力是确保我国粮食安全和农业可持续发展的重要任务,也是众多学者关注的焦点。土壤有机碳和氮素是评价土壤质量的重要指标,其动态平衡直接影响土壤肥力和作物产量。随着全球气候变化及环境污染问题的愈加突出,农田土壤固碳及提高氮效率成为各界科学家研究的热点。目前,保护性耕作已成为发展可持续农业的重要技术之一,对土壤固碳及氮素的利用具有很大的影响。深入了解保护性耕作对土壤有机碳固持与氮素利用效率提高的影响机制,对于正确评价土壤肥力有着重要意义。但由于气候、土壤及种植制度等条件不一致,关于保护性耕作对农田碳、氮效应结论不一。阐述了国际上保护性耕作对农田系统土壤有机碳含量变化及其分解排放(如CO₂和CH₄)、氮素变化及其矿化损失(如NH₃挥发、N₂O排放与氮淋失)和碳氮素相互关系(如C/N层化率)影响的研究进展,并分析了其影响因素和相关机理。尽管国内保护性耕作的研究已进行30 多年,但在土壤有机碳与氮素方面与国外相比依然有较大的差距。保护性耕作对土壤固碳与氮素利用的影响机制,碳素和氮素在土壤-植株-大气系统中的转移变化,及结合农事管理等综合评价其生态效应的研究很少。在此基础上,提出未来我国保护性耕作在土壤有机碳固定和氮素利用方面的重点研究方向:(1)在定位试验基础上进一步探讨保护性耕作对土壤有机碳及氮素利用的影响机制;(2)深入研究土壤有机碳和氮素的相互关系及其对土壤肥力的影响;(3)结合环境保护与土壤可持续管理对保护性耕作农田土壤固碳及氮素高效利用的系统评价研究;(4)加强保护性耕作对农田碳、氮效应的宏观研究,合理评价保护性耕措施下对农田碳、氮综合效应。     

不同盐碱程度土壤氧化亚氮(N2O)排放途径的研究

选取内蒙古河套灌区4种不同盐碱程度土壤(极度盐土、盐土、重度盐土和轻度盐土),通过室内低浓度乙炔抑制技术和纯氧气抑制技术,研究不同盐碱程度土壤中N_2O的排放途径及其贡献率。结果表明:N_2O累积排放量随着土壤盐碱程度的升高而升高,轻度盐土(SA)、重度盐土(SB)、盐土(SC)和极度盐土(SD)的N_2O累积排放量分别为289.71、500.08、951.66、1 750.39μg·kg~(-1);在整个培养实验期间,4种不同盐碱程度土壤的硝化过程和反硝化过程的N_2O排放总贡献率分别为22.51%~35.75%和60.35%~72.46%,其他过程的N_2O排放贡献率为3.90%~5.81%,表明反硝化过程是盐碱土壤中N_2O的主要排放途径。4种不同盐碱程度土壤,不同排放途径N_2O排放贡献率随着土壤盐碱程度(电导率)的升高,硝化过程的N_2O排放贡献率逐渐升高,反硝化过程的N_2O排放贡献率逐渐降低。     

长期不同施肥方式对紫色土稻麦轮作麦季N2O排放的影响

依据位于重庆北碚始于1991年的国家紫色土肥力与肥效监测基地上长期不同施肥定位试验,选取其中不施肥+秸秆不还田、不施肥+秸秆还田、施PK肥+秸秆不还田、施N肥+秸秆不还田、NPK正常施肥量+秸秆不还田、NPK正常施肥量+秸秆还田和1.5倍NPK施肥量+秸秆还田等7个处理,采用静态箱法对土壤N_2O排放开展了连续2a小麦生长期的田间原位观测.结果表明:两麦季4个施氮处理N_2O排放波动幅度均较大,且基肥和追肥后出现较强排放,3个未施氮处理N_2O排放波动较平缓,并均明显低于施氮处理.N_2O排放第二季较第一季要弱,年际差异较大,其原因主要是土壤WFPS第二季要明显低于第一季,而同一麦季不同处理下N_2O排放差异主要是由土壤NO_3~--N质量分数不同造成的.秸秆还田增加了N_2O排放,单施氮肥对N_2O增排效果相比之下则更明显,而秸秆还田与化学氮肥协同作用同样促进了N_2O生成与排放.平衡施肥较偏施氮肥N_2O排放量低,实际生产中考虑N_2O减排应尽量选择平衡施肥.两麦季化肥或秸秆N来源下农田N_2O排放系数均值分别为0.85%,0.61%,综合考虑外源输入N时均值为0.69%,均低于IPCC推荐值(1%),可见估算N_2O排放量时针对不同N素源农田应选用相对应N素N_2O排放系数.     

氮素化学形态及添加剂量对温带森林土壤N2O排放的影响

土壤中氮形态和氮剂量的有效性是影响土壤氧化亚氮(N₂O)排放的重要因子。为了提高氮素化学形态及添加剂量对温带森林土壤N₂O排放的影响,本研究在北京林业大学实验林场,以温带油松林土壤为研究对象,通过野外氮添加控制实验,采用静态箱/气相色谱法分析不同水平(对照,CK:0 kg/(hm2·a); 低氮,LN:50 kg/(hm2·a); 中氮,MN:100 kg/(hm2·a); 高氮,HN:150 kg/(hm2·a))和不同形态(混合态氮,AN:NH₄NO₃; 铵态氮,As:(NH₄)₂SO₄; 硝态氮,Na:NaNO₃)的氮添加对温带油松林土壤N₂O排放通量的影响。结果表明:氮添加处理样地N₂O排放表现出明显的季节性变化特征,排放高峰出现在6—8月,其他季节土壤N₂O排放通量相对较低,最小值出现在1月。不同氮添加处理均促进了土壤N₂O的排放:在不同水平的氮添加下,随着氮添加水平的增加,土壤N₂O排放通量也升高,表现为HN＞MN＞LN＞CK。不同形态的氮输入对N₂O排放的促进作用表现为:AN＞As＞Na,As添加与AN和Na添加没有显著差异(P>0.05),但AN添加与Na添加之间差异显著(P＜0.05)。此外,空气温度、土壤温度和土壤孔隙含水量也可以影响土壤N₂O的排放。年度土壤N₂O排放系数范围是0.34%~0.94%,年均排放系数为0.364%,低于联合国政府间气候变化委员会(IPCC)推荐的默认值。      

农业生产中氧化亚氮排放源的影响因素分析

农业是温室气体氧化亚氮(N2O)的主要排放源.基于1990至2008年的统计数据,运用多元线性回归模型,分析了化肥施用量、水稻种植面积、灌溉面积和猪的饲养量对农业源N2O排放的影响.结果表明,化肥施用量、水稻种植面积、有效灌溉面积和猪的饲养量都对氧化亚氮的排放有正相关影响,其中有效灌溉面积对氧化亚氮排放的影响最大,占据...     

灌溉对农田温室效应贡献及土壤碳储量影响研究进展

农田碳库是全球碳库最活跃的部分,对管理措施变化的响应十分敏感。灌溉技术作为中国旱作农业的重要管理措施,其变化势必会对农田温室效应贡献及土壤碳固存能力产生重要影响,但相关试验数据及机理研究迄今仍十分缺乏。文章综述了灌溉对农田土壤呼吸及其不同组分、氧化亚氮（N2O）与甲烷（CH4）源汇通量以及农田土壤碳储量变化的定量影响,比较了上述参数变化对不同灌溉方式、灌溉量、灌溉频率、灌溉年限以及灌溉水质等的差异响应,剖析了可能的影响机制。分析表明：（1）灌溉通常将增加土壤的碳排放,但土壤呼吸与灌溉量间并非线性关系。在水分亏缺条件下,土壤呼吸与灌溉量呈现正相关,而过量灌溉则会降低土壤呼吸;灌溉影响土壤呼吸的温度敏感性（Q10）,Q10与灌溉量之间呈抛物线关系,漫灌方式下土壤呼吸的温度敏感性高于滴灌;不同灌溉方式下土壤呼吸不同组分的贡献率及其对水分变化的响应存在较大差异,灌溉对根系呼吸的影响较对土壤微生物呼吸的影响更为显著,滴灌条件下根系呼吸对土壤呼吸的贡献率显著大于漫灌;灌溉水质与灌溉深度显著影响土壤温室气体释放总量,开展充分的市政污水处理能够为国家和地区换取更多的碳排放信用。（2）水分管理是减缓农田N2O与CH4排放的重要措施,水分状况对N2O与CH4的产生过程与排放途径均存在重要影响;水分管理对CH4和N2O排放的影响往往存在明显的消长关系,采用全球增温潜势（GWPs）等综合性评价指标才能更加准确与全面地反映灌溉及其不同方式所带来的农田温室效应贡献变化。（3）水分变化对土壤有机碳存在增加、降低或不显著等多种可能影响。不同气候、土壤类型下表层有机碳含量变化对灌溉的响应存在明显不同,灌溉在相对干旱地区对土壤有机碳的增加效应更为显著;不同组分有机碳对灌溉方式变化响应的敏感度以及响应方向存在差异,对于某种灌溉方式影响效应的评价须从农业节水、增加土壤有机碳储量以及提高活性有机碳利用率等多角度进行综合分析。迄今为止,灌溉对土壤主要温室气体排放及土壤有机碳储量的影响效应仍存在较大不确定性,今后应加强不同灌溉方式之间的对比研究,尤其是灌溉方式改变后土壤温室气体排放空间差异性的变化;重点关注灌溉及其方式变化对温室气体综合增温潜势以及生态系统碳源汇功能的影响;加强不同灌溉方式的长期与短期效应的比较;深化灌溉驱动农田温室效应变化的微生物学驱动机制的研究等。     

不同施肥制度的川中丘陵区小麦-玉米轮作田N2O排放特征

[目的]研究不同施肥制度对川中丘陵区紫色土小麦-玉米轮作系统氧化亚氮(N2O)排放的影响及排放特征。[方法]设6个处理,即有机肥(OM)、氮磷钾肥(NPK)、氮肥(N)、氮磷钾肥配施秸秆(RSDNPK)、氮磷钾肥配施有机肥(OMNPK)和不施肥(CK)。采用静态箱/气相色谱法对不同施肥制度下小麦-玉米轮作系统N2O排放进行定位观测,分析该系统N2O排放特征、6种施肥制度对N2O排放的影响及环境因子与N2O排放之间的关系。[结果]川中丘陵区紫色土小麦-玉米轮作系统N2O排放总量为0.73～4.51 kg/hm2,大小顺序为OM处理OMNPK处理N处理NPK处理RSDNPK处理CK,与不施肥相比,N2O排放量分别增加了517.8%、369.9%、275.3%、238.4%和212.3%,各处理间差异在0.05水平显著。在同等施肥条件下,氮磷钾肥配施秸秆可有效地控制N2O的排放。[结论]小麦季、休闲期和玉米季对整个轮作周期N2O排放总量的贡献分别为30%、10%和60%;肥料施用是川中丘陵区紫色土小麦-玉米轮作系统N2O排放量增加的主要驱动因子;土壤温度和水分是影响小麦季和休闲期土壤N2O排放的主要因素;降雨是影响玉米季土壤N2O排放的重要影响因素;土壤含水量偏低是川中丘陵区紫色土小麦季和休闲期出现N2O吸收现象的主要原因;若控制川中丘陵区紫色土WFPS50%或80%,则可抑制土壤N2O排放。