庐山毛竹扩张及模拟氮沉降对土壤N_2O和CO_2排放的影响

毛竹是我国南方广泛分布的一种典型的森林资源,其扩张已引发了多方面的生态问题,但是目前关于氮沉降背景下毛竹扩张引起的土壤N_2O和CO_2气体排放变化的研究甚少,且无原位观测数据。采用静态箱-气相色谱法,分析江西庐山毛竹纯林、毛竹扩张形成的毛竹-日本柳杉混交林及日本柳杉纯林3种林分土壤的N_2O和CO_2排放速率和累积排放量及其对模拟氮沉降的响应。结果表明:(1)混交林土壤的NH_4~+-N含量、NO_3~--N含量及pH分别为14.39mg·kg~(-1)、8.65mg·kg~(-1)、4.88,显著高于日本柳杉纯林的9.75 mg·kg~(-1)、5.58 mg·kg~(-1)、4.05,但是混交林土壤DOC含量(236.5 mg·kg~(-1))却显著低于日本柳杉纯林(382.0mg·kg~(-1))。(2)混交林土壤N_2O累积排放量(393.6mg·m~(-2))显著高于毛竹纯林(202.5mg·m~(-2))和日本柳杉纯林(192.8mg·m~(-2)),混交林土壤CO_2累积排放量(4 655 g·m~(-2))显著高于日本柳杉纯林(2 815 g·m~(-2))。(3)模拟氮沉降未对3种林分类型土壤的CO_2排放速率和累积排放量产生显著影响,但明显增加了混交林和日本柳杉纯林的N_2O累积排放量。本研究表明:毛竹扩张不同阶段土壤的理化性质、N_2O及CO_2排放表现出不同特征。毛竹扩张过程中一定程度上增大了土壤N_2O和CO_2的排放量,但是完全扩张后N_2O排放出现明显下降趋势,而CO_2的排放未发生显著变化。同时,氮沉降促进了毛竹未扩张和扩张初期土壤的N_2O排放,而对CO_2排放未产生显著影响。表明在未来气候变化条件下管理亚热带毛竹扩张时,必须明确考虑这些生态系统组成、结构和影响因子之间的影响。     

施氮及添加硝化抑制剂对苜蓿草地N2O排放的影响

为探究旱作紫花苜蓿(MedicagosativaL.)栽培草地氧化亚氮(N_2O)排放对施氮水平及添加硝化抑制剂的响应特征,采用传统静态箱法研究了不同施氮水平[0kg(N)·hm~(-2)(N0)、 50kg(N)·hm~(-2)(N50)、 100kg(N)·hm~(-2)(N100)和150kg(N)·hm~(-2)(N150)]以及添加硝化抑制剂双氰胺(DCD)150kg(N)·hm~(-2)(N150+DCD)对陇东苜蓿草地N_2O排放特征的影响。结果显示,监测期内N0、N50、N100和N150处理N_2O平均排放速率分别为3.5μg·m~(-2)·h~(-1)、4.1μg·m~(-2)·h~(-1)、5.0μg·m~(-2)·h~(-1)和6.1μg·m~(-2)·h~(-1),随着施氮梯度的增加, N_2O排放速率呈增加趋势。添加硝化抑制剂DCD对N_2O排放产生明显的抑制作用。与N150处理相比, N150+DCD处理下苜蓿草地N_2O平均排放速率下降50.7%, N_2O累计排放量显著降低61.6%(P0.05)。施氮对苜蓿产量没有显著影响,而N0、N50、N100和N150处理下单位苜蓿产量N_2O排放量随氮肥梯度的增加而增加,各处理分别为6.5 mg·kg~(-1)、7.8 mg·kg~(-1)、11.3 mg·kg~(-1)和12.5 mg·kg~(-1)。N_2O排放受土壤含水量影响深刻,生长季N_2O排放通量与土壤水分呈显著正相关关系(P0.05),而与土壤温度无显著相关性(P0.05)。综上,旱作紫花苜蓿栽培草地N_2O排放通量随施氮水平的增加明显增加,在相同施氮水平下添加硝化抑制剂DCD能显著抑制N_2O排放。相关研究结果对于该区域苜蓿草地合理施肥以及N_2O减排具有一定的实践指导意义。     

不同生物质炭输入水平下旱作农田温室气体排放日变化研究

在陇中黄土高原干旱半干旱区,采用小区定位试验,对不同生物质炭水平(0 t·hm~(-2)、10 t·hm~(-2)、20 t·hm~(-2)、30 t·hm~(-2)、40 t·hm~(-2)、50 t·hm~(-2))下农田土壤温室气体(CO_2、N_2O和CH_4)的日排放通量及其影响因子进行连续观测,并确定1 d中不同生物质炭处理水平下的最佳观测时间。结果表明:6个生物质炭输入水平处理下,春小麦地土壤CH_4、N_2O和CO_2通量变化趋势与气温日变化轨迹大体一致,均表现为白天排放量大于夜间,并在4:00—5:00时,出现对CH_4通量的吸收峰,以及N_2O与CO_2的排放低谷;全天内各处理CH_4平均排放通量依次为:10.14mg·m~(-2)·h~(-1)、7.82mg·m~(-2)·h~(-1)、6.57mg·m~(-2)·h~(-1)、-0.10mg·m~(-2)·h~(-1)、1.05mg·m~(-2)·h~(-1)和2.89mg·m~(-2)·h~(-1),N_2O平均排放通量依次为:288.79mg·m~(-2)·h~(-1)、201.78mg·m~(-2)·h~(-1)、157.14mg·m~(-2)·h~(-1)、112.06mg·m~(-2)·h~(-1)、154.60mg·m~(-2)·h~(-1)和164.02mg·m~(-2)·h~(-1),CO_2平均排放通量依次为:85.44 mg·m~(-2)·h~(-1)、80.91 mg·m~(-2)·h~(-1)、76.49 mg·m~(-2)·h~(-1)、65.29 mg·m~(-2)·h~(-1)、67.19 mg·m~(-2)·h~(-1)和69.10 mg·m~(-2)·h~(-1);当生物质炭输入量小于30 t·hm~(-2)时,土壤CH_4、N_2O、CO_2排放通量随其输入量增加而显著减小,但当其输入量超过30 t·hm~(-2)时,3种温室气体排放通量则呈显著增大趋势;当生物质炭输入水平为30 t·hm~(-2)时,春小麦土壤全天表现为CH_4的吸收汇,其余各水平处理下的土壤表现为CH_4的弱排放源;6种处理水平下,全天春小麦地土壤表现为N_2O、CO_2的排放源。0~5 cm的土壤温度及水分(y)与生物质炭输入量(x)回归方程分别为y=-0.017 6x+16.585(R~2=0.302 6,r=-0.55,P0.05)和y=0.056 5x+13.626(R~2=0.815 1,r=0.903,P0.05),生物质炭输入量与0~5 cm的土壤水分呈显著正相关关系;无生物质炭输入处理下3种温室气体的吸收或排放通量与地表温度及5 cm地温均呈显著正相关关系,其他各处理也表现出不同程度的正相关关系。因此,当生物质炭输入水平为30 t·hm~(-2)时,更有利于CH_4、N_2O和CO_2 3种温室气体的增汇减排;生物质炭输入水平差异引起的土壤温度及水分差异可能是不同生物质炭处理CH_4、N_2O和CO_2日排放通量产生差异的主要原因;由矫正系数及最佳时段温室气体排放量与累积排放量回归分析可得,3种温室气体的最佳同期观测时间为8:00—9:00。     

黄土台塬不同土地利用土壤温室气体通量空间变异及其环境解释

为探讨环境因子对黄土台塬不同土地利用方式土壤温室气体排放的影响,以研究区耕地、天然草地、灌木林地、乔灌混交林地和乔木林地为研究对象,采用静态箱-气相色谱法对其土壤温室气体通量动态变化进行了监测,并应用冗余分析法(RDA,Redundancy analysis)对土壤温室气体空间变异与环境因子的关系进行了分析。结果显示:(1)N_2O变异程度较CO_2、CH_4更加显著,为147.23%,CO_2的气体通量水平较其他温室气体更加突出;(2)土地利用方式对黄土台塬土壤主要温室气体CO_2、N_2O和CH_4的通量影响较大,且土壤CO_2排放为耕地最高可达83.60 mg m~(-2) h~(-1),N_2O与CH_4气体通量强度最高的分别为耕地(3.78μg m~(-2)h~(-1))和草地(65.93μg m~(-2)h~(-1));(3)通过RDA排序分析表明各环境因子对研究区不同土地利用方式土壤温室气体通量空间变异解释程度的高低,其中海拔高程与深层土壤温度影响最为突出。     

黄土台塬不同土地利用方式土壤CH4通量特征及主控因子分析

土地利用转变会导致土壤微环境及生理生化过程发生改变,继而影响土壤温室气体的产生和排放。目前关于土地利用转变对温室气体通量的研究主要集中于CO_2,而对CH_4研究甚少。本文以黄土台塬为研究区,重点分析不同土地利用方式的土壤CH_4通量特征与其影响因素的关系,并明确其关键影响因子,为预测整个黄土台塬土地利用方式转变对温室效应的贡献提供基础数据。以陕西省永寿县马莲滩林场为研究对象,于2015年4月—2016年3月,采用静态箱-气相色谱法,对耕地、天然草地、灌木林地、乔灌混交林地、乔木林地和果园的CH_4通量特征进行研究,并分析土壤CH_4通量与土壤温度、地表温度、含水量及全氮的关系。不同土地利用方式土壤CH_4平均通量差异显著(P0.05),但表现相似的季节变化,呈现夏秋季高于冬春季特征。林地、园地、耕地土壤均为CH_4吸收汇,其吸收能力(平均值)为乔灌混交林(51.24μg·m~(-2)·h~(-1))乔木林(44.80μg·m~(-2)·h~(-1))灌木林(31.52μg·m~(-2)·h~(-1))草地(25.89μg·m~(-2)·h~(-1))果园(18.97μg·m~(-2)·h~(-1))耕地(14.89μg·m~(-2)·h~(-1))。不同土地利用方式土壤CH_4吸收与土壤温度、全氮和地表大气温度均呈正相关;与土壤含水量呈负相关。其土壤表层(0~20 cm)温度是6种土地利用方式土壤CH_4吸收的主要影响因素。总之,自然条件下的土壤CH_4吸收率明显高于农业土壤CH_4吸收率,耕地转变为林地后土壤的CH_4吸收能力增强,土壤对减缓温室效应的贡献增大。     

不同生物质炭输入水平下旱作农田温室气体排放研究

在陇中黄土高原干旱半干旱区,采用小区定位试验,对不同生物质炭输入水平下春小麦农田土壤温室气体(CO_2、N_2O和CH_4)的排放通量进行全生育期连续观测,并分析其影响因子。结果表明:6个生物质炭输入水平处理下[0 t·hm~(-2)(CK)、10 t·hm~(-2)、20 t·hm~(-2)、30 t·hm~(-2)、40 t·hm~(-2)、50 t·hm~(-2)],旱作农田土壤在春小麦全生育期内均表现为CH_4弱源、N_2O源和CO_2源。全生育期各处理CH_4平均排放通量依次为:0.005 7 mg·m~(-2)·h~(-1)、0.0047 mg·m~(-2)·h~(-1)、0.003 6 mg·m~(-2)·h~(-1)、0.003 3 mg·m~(-2)·h~(-1)、0.002 7 mg·m~(-2)·h~(-1)和0.000 4 mg·m~(-2)·h~(-1),N_2O平均排放通量依次为:0.230 5 mg·m~(-2)·h~(-1)、0.144 1 mg·m~(-2)·h~(-1)、0.135 3 mg·m~(-2)·h~(-1)、0.098 9 mg·m~(-2)·h~(-1)、0.125 0 mg·m~(-2)·h~(-1)和0.151 3mg·m~(-2)·h~(-1),CO_2平均排放通量依次为:0.449 2μmol·m~(-2)·s~(-1)、0.447 0μmol·m~(-2)·s~(-1)、0.430 3μmol·m~(-2)·s~(-1)、0.391 4μmol·m~(-2)·s~(-1)、0.408 0μmol·m~(-2)·s~(-1)和0.416 4μmol·m~(-2)·s~(-1)。土壤CH_4排放通量随生物质炭输入量的增加而减小;当生物质炭输入量小于30 t·hm~(-2)时,土壤N_2O、CO_2排放通量随其输入量增加而显著减小,但当其输入量超过30 t·hm~(-2)时,N_2O、CO_2排放通量则呈显著增大趋势。各处理在5~15 cm土层平均土壤温度差异显著(P0.05),在5~10 cm土层平均土壤含水量差异显著(P0.05),土壤温度及含水量受生物质炭影响明显;且CK处理不同土层的土壤温度及含水量波动最大,生物质炭输入可在一定程度上降低不同土层土壤的水热变化幅度;N_2O、CO_2排放通量与10~15 cm土层土壤温度呈显著性负相关,与20~25 cm土壤温度呈显著性正相关;CH_4平均排放通量与5~10 cm土层土壤温度呈显著性负相关,与其含水量呈显著性正相关;N_2O平均排放通量与15~20 cm土层土壤温度呈显著性正相关;CH_4、N_2O、CO_2平均排放通量与0~5 cm土层土壤水分呈显著性负相关。生物质炭的输入能够减小温室气体的排放,且会因其输入量的不同而异,因此适量应用生物质炭有利于旱作农田生育期内增汇减排。     

硫酸铵与DMPP配施对石灰性褐土氮素转化及N2O、CO2排放的影响

为合理利用工业副产硫酸铵,探究3,4—二甲基吡唑磷酸盐(DMPP)配施硫酸铵对石灰性褐土中氮素转化及N_2O和CO_2排放的影响。通过室内培养试验,研究不同剂量DMPP与硫酸铵配施后,石灰性褐土中铵态氮(NH_4~+-N)含量、硝态氮(NO_3~--N)含量、土壤pH、N_2O和CO_2排放通量和累计排放量的动态变化,并进行了相关性分析。结果表明:单施硫酸铵的ASN处理在培养的前15天硝化作用强烈,第15天时,土壤NH_4~+-N含量降低了477.28 mg/kg, NO_3~--N含量增高了177.03 mg/kg。添加DMPP可以明显抑制硫酸铵NH_4~+-N向NO_3~--N转化。培养30天后,0.75%～1.75%剂量的DMPP处理的土壤NO_3~--N含量低于ASN处理174.02～177.00 mg/kg,硝化抑制率为94.92%～95.30%,且在0.75%～1.75%浓度范围内未表现出明显的剂量差异效应。各剂量DMPP在试验期间的硝化抑制效果表现较好,其作用时长为30天以上。培养30天时,与空白CKII处理相比,单施硫酸铵T1处理的N_2O和CO_2的累计排放量分别显著增加了975.3%,126.66%(P0.05),而添加了DMPP的T2处理相较于单施硫酸铵T1处理,N_2O和CO_2累计排放量分别显著降低了76.8%,6.22%(P0.05)。相关性分析表明,CO_2排放通量与N_2O排放通量呈正相关关系,土壤pH与N_2O、CO_2排放通量呈负相关关系。硫酸铵与0.75%DMPP配合施用在一定程度上可以抑制土壤酸化,同时短期内可以显著降低N_2O和CO_2累计排放量(P0.05)。     

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。     

冬季猪场污水处理设施温室气体排放测试

为研究畜禽废弃物处理过程中温室气体泄漏与排放状况,该文利用静态箱对北京市北郎中猪场的污水处理单元进行了温室气体泄漏与排放测试。测试结果表明:厌氧消化罐泄漏造成的温室气体通量为5823．19 mg·m~(-2)·h~1CO_2当量,一、二级氧化塘其CO_2当量的温室气体通量分别为607．75、8．61mg·m~(-2)·h~(-1);由于污水以厌氧处理为主,各处理单元冬季的氧化亚氮排放很低,几乎可以忽略不计。     

三氯生和三氯卡班对水稻土好氧氮转化及N_2O排放的影响

三氯生(Triclosan, TCS)和三氯卡班(Triclocarban, TCC)是典型的药品与个人护理用品,在土壤生态系统中被广泛检出,且存在增加土壤微生物抗药性及抑制土壤呼吸的潜在风险,但目前有关TCS和TCC对土壤氮转化过程及氧化亚氮(N_2O)排放的影响尚不清楚。基于此,采用室内培养实验和15N稀释-富集法,结合氮转化数值模型,研究了不同浓度梯度下TCS(2和5mg·kg~(-1))和TCC(1和2 mg·kg~(-1))的单独及联合存在对水稻土氮初级转化速率以及N_2O排放的影响。结果表明,1mg·kg~(-1)TCC及5mg·kg~(-1)TCS+2mg·kg~(-1)TCC处理对水稻土氮素的矿化-同化无显著影响,其余TCS和TCC处理均显著促进了氮的矿化-同化循环。此外,TCS和TCC处理显著降低了自养硝化速率、硝态氮的微生物固定速率以及硝酸盐异化还原成铵(Dissimilatory nitrate reduction to ammonium, DNRA)速率(2 mg·kg~(-1)TCS处理及5mg·kg~(-1)TCS+2mg·kg~(-1)TCC对DNRA速率无显著影响)。值得关注的是,TCS和TCC单一和联合处理均显著增加了N_2O的累积排放量,其累积排放量为对照的1.13倍～1.44倍。本研究表明,TCS和TCC改变了水稻土好氧氮转化过程,可能对稻田生态系统氮循环产生不利影响;TCC和TCS对水稻土N_2O排放的促进作用也增加了稻田生态系统对温室效应和臭氧层破坏的潜在贡献,因此,未来评价TCS和TCC土壤生态风险时,应考虑其对氮转化过程和N_2O排放的潜在影响。     

液面上部气体的置换对土壤厌氧培养下的N2O和CO2排放的影响

To study effect of C2H2 and change of headspace gas on N2O emission,denitrification,as well as CO2 emission,slurries of an agricultural soil were anaerobically incubated for 7 days at 25℃.Both N2O reduction and CO2 emissions were inhibited by the addition of 100 mL L^-1 of C2H2.However,the inhibition to CO2 emission was alleviated by the replacement of headspace gas,and the N2O emission was enhanced by the replacement.Acetylene disappeared evidently from the soil slurries during the incubation.Consequently results obtained from the traditional C2H2 blocking technique for determination of denitrifcation rate,especially in a long-time incubation,should be explained with care because of its side effect exsting in the incubation environments without change of headspace gas.To reduce the possible side effect on the processes other than denitrification ,it is suggested that headspace gas should be replaced several times during a long-time incubation.     

Fluxes and production pathways of nitrous oxide in different types of tropical forest soils in Thailand

Nitrous oxide (N₂O) emissions from the soil surface of five different forest types in Thailand were measured using the closed chamber method. Soil samples were also taken to study the N₂O production pathways. The monthly average emissions (±SD, n?=?12) of N₂O from dry evergreen forest (DEF), hill evergreen forest (HEF), moist evergreen forest (MEF), mixed deciduous forest (MDF) and acacia reforestation (ARF) were 13.0?±?8.2, 5.7?±?7.1, 1.2?±?12.1, 7.3?±?8.5 and 16.7?±?9.2?µg N m^?2 h^?1, respectively. Large seasonal variations in fluxes were observed. Emission was relatively higher during the wet season than during the dry season, indicating that soil moisture and denitrification were probably the main controlling factors. Net N₂O uptake was also observed occasionally. Laboratory studies were conducted to further investigate the influence of moisture and the N₂O production pathways. Production rates at 30% water holding capacity (WHC) were 3.9?±?0.2, 0.5?±?0.06 and 0.87?±?0.01?ng N₂O-nitrogen (N) g-dw^?1day^?1 in DEF, HEF and MEF respectively. At 60% WHC, N₂O production rates in DEF, HEF and MEF soils increased by factors of 68, 9 and 502, respectively. Denitrification was found to be the main N₂O production pathway in these soils except in MEF.     

基于DNDC模型的华北典型农田氮素损失分析及综合调控途径

氮素损失对农业生产造成的影响已成为当前研究的热点,模型是对氮素损失影响评价及定量化研究的有效手段。利用华北典型农田冬小麦-夏玉米轮作种植模式的作物产量、氮素淋失量等田间观测数据对DNDC模型进行了验证,并采用验证后的DNDC模型对该种植模式的氮素损失进行了定量评价,提出了综合考虑作物产量、氮素淋失量、N2O排放量以及NH3挥发损失的综合调控途径。结果表明,DNDC模型较好地模拟了冬小麦-夏玉米轮作系统作物的产量、氮素淋失的动态变化规律,以及土壤中NO3--N和NH4+-N的残留量,说明DNDC已具备模拟农田生态系统中土壤氮素生物地球化学过程的能力。模型模拟结果表明,在传统农业管理措施下,氮素通过淋失、N2O排放以及NH3挥发损失的量分别达到49.4 kg(N).hm-2.a-1、17.71kg(N).hm-2.a-1和144.8 kg(N).hm-2.a-1。综合考虑氮素损失途径,提出了适合当地农业生产条件的最优化管理措施,即减小当前常规施氮量到340 kg(N).hm-2.a-1,提高玉米秸秆还田率到100%,并保持灌溉量不变。相比常规管理措施,最优化管理措施氮素淋失量为14.1 kg(N).hm-2.a-1,降低71.5%,N2O排放量为14.91kg(N).hm-2.a-1,降低15.8%,NH3挥发损失量为117.2 kg(N).hm-2.a-1,降低19.1%,而对作物产量基本不造成明显影响。该评价结果可直接用于农业生产实践。     

农田改为农林(草)复合系统对红壤CO2和N2O排放的影响

以鄂南玉米地、紫穗槐/玉米地、香根草/玉米地、紫穗槐林地、香根草草地与撂荒地6种土地利用类型为研究对象,利用静态箱法,对夏玉米生长期间土壤CO2和N2O通量及影响因子进行了测定,研究我国北亚热带丘陵红壤区农田改变为林(草)地和农林(草)复合系统后土壤CO2和N2O排放特征。研究结果表明:(1)土地利用方式改变后,撂荒地土壤CO2排放量明显低于其他5种土地利用类型,但紫穗槐/玉米地、单作玉米地、香根草/玉米地、紫穗槐林地、香根草草地5种土地利用类型之间土壤CO2排放量差异不显著。(2)玉米生长期间,6种不同土地利用方式下,土壤N2O排放总量从高到低依次为紫穗槐/玉米地(508 g·hm-2·a-1)、紫穗槐林地(470 g·hm-2·a-1)、撂荒地(390 g·hm-2·a-1)、香根草/玉米地(373 g·hm-2·a-1)、香根草草地(372 g·hm-2·a-1)、单作玉米地(285 g·hm-2·a-1)。(3)土壤CO2通量与土壤有机碳、土壤微生物生物量碳和土壤含水量无显著相关关系;土壤N2O通量与土壤氮素净矿化率呈显著线性相关,但与土壤无机氮和土壤含水量无显著相关关系。农田改变为农林(草)复合系统可能潜在地增加土壤CO2和N2O排放;农田改变为林(草)地可能潜在地减少土壤CO2排放,增加土壤N2O排放。     

浮萍对福州平原稻田CH4和N2O排放的影响分析

浮萍是稻田中常见的漂浮在水面的水生植物,具有固氮作用,但是,浮萍对稻田温室气体排放的影响尚不明确.以位于湿润亚热带的福州平原稻田为研究对象,探讨浮萍对该区域稻田CH4和N2O排放的影响,为科学评价、准确编制我国水稻田温室气体排放清单提供基础数据.研究结果表明,观测期内,有萍小区和无萍小区CH4排放范围分别为0.19～26.50 mg·m-2·h-1和1.02～28.02 mg·m-2·h-1,平均值分别为9.28 mg·m-2·h-1和11.66 mg·m-2·h-1,有萍小区CH4排放低于无萍小区(P＜0.01),有萍小区CH4排放高峰比无萍小区约提前1周,高峰期后排放迅速降低;有萍小区和无萍小区N2O排放范围分别为-50.11～201.82 μg·m-2·h-1和-28.93～54.42μg·m-2·h-1,平均值分别为40.29 μg·m-2·h-1和11.93 μg·m-2·h-1,有萍小区N2O排放高于无萍小区(P＜0.05).稻田排干后,N2O排放迅速上升,2个小区N2O排放呈现出相似的规律.有萍小区和无萍小区的CH4与N2O排放的影响因子有所不同.综合考虑CH4和N2O两种温室气体,CH4仍是稻田温室效应产生的主要贡献者,浮萍可降低位于沿海区域的福州平原稻田综合温室效应的17.3％.     

膜下滴灌对土壤CO2与CH4浓度的影响

在温室进行了马铃薯盆栽试验,采用静态暗箱气相色谱法比较了滴灌(D)和漫灌(F)两种不同灌溉制度对土壤CO2与CH4浓度的影响。在每种灌溉制度下再分设覆膜(M)与不覆膜两种农艺措施处理。覆膜滴灌(MD)下按土壤湿润比(P)不同,再设3个处理,分别为P1(P=25%)、P2(P=33%)、P3(P=50%),共6个处理,即DP1、MDP1、MDP2、MDP3、FC(不覆膜漫灌)和MF(覆膜漫灌),裸土(BS)和覆膜裸土(MBS)为对照。研究结果表明:覆膜的增温保湿作用及薄膜对土壤与大气间气体传输的自然阻隔作用使土壤CO2浓度升高10.4%~94.5%,CH4浓度降低5.1%~47.4%。滴灌的干湿交替现象以及漫灌对土壤通气性的降低使漫灌处理土壤中CO2浓度高于滴灌7.4%~49.7%,CH4浓度降低6.6%~68.2%。而土壤湿度通过影响土壤通气性和土壤溶解性有机质两方面来影响土壤温室气体排放,覆膜滴灌下湿润比越高,土壤中CO2浓度越低,其对CH4浓度的影响不确定。土壤温度是土壤呼吸的主要驱动因子,也会影响CH4的氧化过程。观察DP1处理灌水后土壤中温室气体浓度发现,CO2浓度与温度呈显著正相关关系,CH4浓度与温度呈显著负相关关系,土壤中CO2浓度与CH4浓度呈显著负相关关系。     

太湖地区不同水旱轮作方式下稻季甲烷和氧化亚氮排放研究

为准确编制我国稻田温室气体排放清单及制定合理减排措施提供基础数据,选择太湖地区典型水稻种植区江苏省苏州市,研究设计了休闲水稻(对照,CK)、紫云英水稻(T1)、黑麦草水稻(T2)、小麦水稻(T3)和油菜水稻(T4)5种水旱轮作方式,采用静态箱气相色谱法,开展了不同水旱轮作方式下水稻生长季田间甲烷(CH4)和氧化亚氮(N2O)排放监测试验。试验结果表明:不同水旱轮作方式下水稻生长季CH4排放通量呈先升高后降低的变化趋势,CH4排放峰值出现在水稻生育前期,移栽至有效分蘖临界叶龄期CH4累积排放量占全生育期排放总量的比例为65%~81%,而N2O仅在水稻烤田期间有明显排放。水旱轮作方式对稻季CH4和N2O排放有极显著(P 0.01)影响,CH4季节总排放量表现为T1(283.2 kg.hm 2)CK(139.5 kg.hm 2)T3(123.4kg.hm 2)T4(114.7 kg.hm 2)T2(100.8 kg.hm 2),N2O季节总排放量顺序为T1 T4 T3 T2 CK,依次为1.06kg.hm 2、0.87 kg.hm 2、0.81 kg.hm 2、0.72 kg.hm 2和0.53 kg.hm 2。T1处理稻季排放CH4和N2O产生的增温潜势最高[7 396 kg(CO2).hm 2],显著(P 0.05)高于其他处理,比CK[3 646 kg(CO2).hm 2]增加103%,T2[2 735kg(CO2).hm 2]较CK减少25%(P 0.05)。紫云英水稻轮作方式增加了太湖地区水稻生长季的温室效应。     

Atmospheric sulfur deposition for a red soil broadleaf forest in southern China

A two-year study in a typical red soil region of Southern China was conducted to determine 1) the dry deposition velocity (Vd) for SO2 and particulate SO4^2- above a broadleaf forest, and 2) atmospheric sulfur fluxes so as to estimate the contribution of various fractions in the total. Using a resistance model based on continuous hourly meteorological data, atmospheric dry sulfur deposition in a forest was estimated according to Va and concentrations of both atmospheric SO2 and particulate SO2^4-. Meanwhile, wet S deposition was estimated based on rainfall and sulfate concentrations in the rainwater. Results showed that about 99% of the dry sulfur deposition flux in the forest resulted from SO2 dry deposition.In addition, the observed dry S deposition was greater in 2002 than in 2000 because of a higher average concentration of SO2 in 2002 than in 2000 and not because of the average dry deposition velocity which was lower for SO2 in 2002. Also,dry SO2 deposition was the dominant fraction of deposited atmospheric sulfur in forests, contributing over 69% of the total annual sulfur deposition. Thus, dry SO2 deposition should be considered when estimating sulfur balance in forest ecological systems.     

大气CO2 浓度升高对绿豆生长及C、N 吸收的影响

研究大气CO₂ 浓度升高对绿豆生长及C、N 吸收的影响, 有助于了解未来气候变化下绿豆养分平衡的变化。利用FACE (Free Air CO₂ Enrichment)系统在大田条件下研究了CO₂ 浓度升高对绿豆生物量及C、N 吸收的影响。结果表明: 大气CO₂ 浓度升高使绿豆叶、茎、荚、根、地上部分生物量、总生物量及根冠比增加。各发育期地上部分含N 量下降10.39%~21.06%, 含C 量增加0.41%~1.13%, C/N 增加12.23%~26.68%; 籽粒中N、C 含量及C/N 无显著变化。植株地上部分吸N 量和吸C 量分别增加1.99%~50.87%和14.43%~92.69%。未来大气CO₂ 浓度升高条件下, 绿豆将通过生物量的增加固定更多的C, 并增加对N 素的吸收, 未来的绿豆生产应考虑增加土壤的施肥水平以保证其养分供应。     

Denitrification potential in a grassland subsoil: effect of carbon substrates

We examined the potential of a subsoil to denitrify nitrate under optimal anaerobic conditions in a laboratory-based incubation when supplied with a range of C substrates of increasing recalcitrance. Both topsoil and its associated subsoil were supplied with nitrate and either glucose, starch or cellulose. Microbial respiration and the evolution of N₂O and N₂ were measured. The subsoil supported low amounts of microbial activity and responded only to the glucose treatment; with less than one-fifth of the N₂O production measured in the top soil. Overall, our findings demonstrated that the denitrification potential of this particular subsoil is relatively low and that only simple carbohydrates could be utilised readily by the resident microorganisms.