添加生物黑炭对茶园土壤CO2、N2O排放的影响

采用室内培养试验,研究了不同生物黑炭施用量对两种茶园土壤(红壤和黄壤)CO₂、N₂O排放特征的影响。生物黑炭用量设5个水平:H0(0 g·kg^-1)、H1(3.56 g·kg^-1)、H2(7.11 g·kg^-1)、H3(14.22 g·kg^-1)、H4(28.44 g·kg^-1).结果表明:红壤茶园土壤CO₂排放量显着高于黄壤,N₂O排放总量则低于黄壤;与H0处理相比,施用低量的生物黑炭(H1)对两种茶园土壤CO₂排放无显着影响;高量的生物黑炭处理(H3、H4)则显着增加土壤CO₂排放量,增幅为20%~47%(P<0.05).生物黑炭施用后(H2、H3、H4)明显降低两种茶园土壤N₂O释放速率及反硝化损失率,土壤N₂O排放总量降幅为37%~63%(P<0.05),反硝化损失量降幅22%~54%(P<0.05),且均随着生物黑炭施用量增加而增大。此外,从土壤pH值、无机氮含量和硝化率角度,探讨了生物黑炭影响茶园土壤CO₂和N₂O排放的因素。     

干湿交替和外源氮对农田土壤CO2和N2O释放的影响

以黄淮海平原潮土区的砂壤土和黏壤土为研究对象,通过培养试验研究了干湿交替(干湿频率分别为0、2、6、12次)和外源氮(2种土壤中添加氮累计量均为220 mg N·100g~(-1)干土)下砂壤土和黏壤土的CO_2和N_2O释放模式的影响。结果表明,干湿交替和外加氮源显著激发了砂壤土和黏壤土的CO_2和N_2O的释放速率:干燥期越长,外加N源对土壤CO_2释放速率的激发效应越强;干燥期越短,外加N源对土壤N_2O释放速率的激发效应越强。两种土壤的CO_2和N_2O的释放速率对干湿交替的响应模式一致,砂壤土的碳氮矿化速率对干湿交替响应更为强烈,砂壤土的可溶性有机碳和无机氮(NO-3和NH+4)含量及温室气体排放速率均高于黏壤土。在外加氮源的条件下,干湿交替显著提高了砂壤土和黏壤土中可溶性有机碳和无机氮的含量,增大了实际生产中农田土壤无机氮淋失和温室气体排放的可能性。     

施肥对板栗林地土壤N2O通量动态变化的影响

2011年6月-2012年6月期间, 在浙江省临安市典型板栗林地进行施肥对土壤N₂O通量变化影响的试验研究。目的在于探明不同施肥处理下板栗林地土壤N₂O通量的动态变化规律,并探讨土壤N₂O通量和土壤环境因子之间的关系。试验设置4个处理:对照(不施肥)、无机肥、有机肥、有机无机混合肥。采用静态箱-气相色谱法测定了板栗林地土壤N₂O通量,并测定了土壤温度、水分、水溶性有机碳(WSOC)和微生物量碳(MBC)含量。结果表明:板栗林土壤N₂O通量呈显著季节性变化,最大值出现在夏季,最小值出现在冬季;而且,施肥处理显著提高土壤N₂O年均通量和年累积量;在整个试验期间,无机肥、有机肥和有机无机混合肥处理下土壤N₂O的排放系数分别达到0.96%、1.45%和1.29%。此外,施肥也显著增加了土壤WSOC和MBC的含量(P < 0.05)。不同施肥处理条件下,土壤N₂O通量与土壤5 cm处温度、WSOC含量间均呈极显著正相关(P<0.01),但与MBC含量之间的相关性不显著。土壤N₂O排放与土壤含水量间除对照处理外均没有显著相关性。综上所述,施肥引起土壤WSOC含量的增加可能是施肥增加板栗林地土壤N₂O排放速率的主要原因之一。     

酸化对水稻-土壤系统氮分配和N2O排放的影响

为研究土壤酸化对水稻-土壤系统氮转化、分配和氮损失的影响,以水稻-土壤系统为研究对象,设置中性（pH 7,CK）、弱酸（pH 6,T1）、中强酸（pH 5,T2）和强酸（pH 4,T3） 4个土壤递增酸度处理,比较了不同酸度下水稻产量、氮素积累量、氮代谢酶活性、氮素利用效率、氮平衡和N₂O排放等指标的差异。结果表明,随着土壤酸度增加,水稻植株氮素积累、利用效率和产量呈现先增加后降低的趋势。相关性分析表明,拔节期氮素积累量与叶片中硝酸还原酶（NR）、谷氨酰胺合成酶（GS）、谷氨酸合成酶（GOGAT）和谷氨酸脱氢酶（GDH）以及茎秆中GS和GOGAT活性呈显著正相关;开花期氮素积累量与穗中的NR、GS、GOGAT和GDH活性呈显著正相关。T1、T2和T3处理N₂O累积排放量与CK处理相比分别降低20.3%、58.0%和76.7%;单位产量下的N₂O排放量呈现递减的趋势。氮平衡分析表明,相比于CK处理,T2和T3处理氮素表观损失分别降低15.8%和21.1%,水稻氮吸收量分别降低1.5%和15.3%,土壤无机氮残留量分别增加41.2%和88.2%,氮素盈余率分别提高2.2个和7.1个百分点。土壤酸化至中强酸和强酸时,会分别通过抑制水稻拔节期茎叶和开花期穗部的氮代谢过程降低氮素积累量、利用效率和产量。土壤酸化会降低稻田N₂O累积排放量,同时也会降低单位产量N₂O排放量。此外,中强酸和强酸度土壤还会通过降低水稻氮吸收量和增加播前土壤无机氮量,提高土壤无机氮残留量和氮素盈余率,增加环境风险。     

脲醛肥料对土壤N2O排放及氮素平衡的影响

【目的】研究脲醛肥料对土壤N_2O排放及氮素去向与平衡的影响,为脲醛肥料的应用提供理论依据。【方法】2013年9-12月,采用微型渗漏计-静态气箱法,在栽培3季不同叶菜(第1季小白菜、第2季菜心、第3季芥菜)的条件下,以不施氮肥为对照,设置3种脲醛肥料(UF1、UF2、UF3,其活性指数(AI)分别为50.8%,67.4%,83.3%)一次性施用、尿素一次性施用、尿素分次施用、脲醛肥料UF2与尿素混合一次性施用共6个处理,研究了脲醛肥料对N_2O排放、淋溶损失、土壤残留、植株吸收以及其他表观损失量的影响。【结果】与尿素一次性施用处理相比,无论脲醛肥料AI高低,脲醛肥料一次性施用、脲醛与尿素混合一次性施用和尿素分次施用均能够显著降低N_2O排放峰值和累积排放量,各处理N_2O气态氮素损失量依次为尿素一次性施用脲醛与尿素混合一次性施用尿素分次施用、AI高的UF3一次性施用AI中和低的UF2、UF1一次性施用,3种脲醛肥料处理的N_2O气态氮素损失量为2.32~4.40g/m2,仅为尿素一次性施用处理N_2O气态氮素损失量的33.1%~62.9%。脲醛肥料处理的土壤氮素残留量占总氮量的45%以上,较尿素处理提高了32.1%~34.0%。施用脲醛肥料后减少了氮素淋溶损失量和其他表观损失量,分别较尿素一次性施用处理减少32.6%~54.0%和52.4%~83.9%。脲醛肥料在一次性施用的情况下,植株氮素吸收量等同于尿素分次施用,显著大于尿素一次性施用。【结论】施用脲醛肥料能够明显改变氮素平衡,有利于氮素的植物吸收和土壤残留,而减少氮素的淋溶损失、气态损失及其他表观损失,不仅有利于环境保护,而且有利于提高肥料的利用率。     

外加碳氮对不同有机碳土壤N2O和CO2排放的影响

以两种有机碳含量不同的土壤为对象,采用室内培养试验方法,研究了外加可溶性碳氮对黄棕壤(高有机碳含量)和紫色土(低有机碳含量)N₂O、CO₂排放的影响。试验设置五种处理分别为:对照(CK),低氮(LN),高氮(HN),低氮配施碳(LNC)和高氮配施碳(HNC).结果表明,土壤有机碳含量较高的黄棕壤各处理N₂O与CO₂排放均高于紫色土。与对照相比,单施氮肥显着促进了两种土壤N₂O排放,紫色土HN处理N₂O排放最高,而黄棕壤LN处理最高;与单施氮肥相比,LNC和HNC处理均显着降低了紫色土N₂O排放,而黄棕壤仅LNC处理N₂O排放显着降低。外源碳的输入显着提高了两种土壤CO₂排放,但单施氮肥对CO₂排放影响不明显。黄棕壤N₂O排放通量与CO₂排放通量呈极显着正相关,而紫色土N₂O排放通量与CO₂排放通量没有相关关系。上述结果说明,外加可溶性碳氮源对土壤呼吸及硝化-反硝化强度有一定的激发效应。     

铵态氮源和碳源对土壤N2O、CO2释放的影响

在田间持水量WFPS为70%、温度为20℃的条件下,通过室内静态培养方法研究铵态氮源与不同碳源结合,对华北平原典型小麦-玉米轮作体系土壤N₂O、CO₂释放的影响。其中,碳源种类分别为葡萄糖、果胶、淀粉、纤维素、木质素和秸秆。结果表明添加葡萄糖和果胶有效促进了土壤N₂O的释放,并在第1 d达到最大值,分别为4039.85 μg N₂O-N·kg^-1·d^-1和2533.44 μg N₂O-N·kg^-1·d^-1;添加纤维素和只施秸秆处理降低了N₂O释放。施入碳源增加了CO₂释放,顺序为纤维素> 淀粉> 葡萄糖> 果胶> 秸秆> 木质素。培养结束后土壤中铵态氮几乎消耗完全,除添加葡萄糖处理外,其他施碳土壤的硝态氮含量均有所增加。在培养前3 d,土壤NH₄⁺和NO₃^-总含量与N₂O释放量显著相关。     

不同施氮方式对玉米产量及N2O排放的影响

通过3年定位试验,采用静态箱/气相色谱法对壤质草甸土区玉米生产进行了全生长季N₂O排放通量的观测,分析了不同施氮方式对N₂O排放总量、排放系数和玉米产量的影响。结果表明:减少氮肥用量20%的缓控释肥处理与秸秆还田配化肥处理产量居高,而且二者间差异不显著;秸秆还田促进了农田土壤N₂O排放,使得秸秆还田配化肥处理的年均N₂O季节排放总量最高,达到1.50 kg N·hm^-2;年均N₂O季节排放总量与施肥量之间相关系数达到了0.97;随着试验年限的增加,N₂O-N季节排放系数受施肥量的影响逐年增加,相关系数从2009年的-0.015增加到2011年的0.624。因此不同施氮方式对N₂O季节排放的影响需要通过多年定位来准确把握,同时在研究农田N₂O-N季节排放时要适当考虑植株生长过程中N₂O的排放。兼顾产量和减排2个因素,建议推广缓控释肥的减量施用。     

巨大芽孢杆菌对土壤N2O释放量及土壤微生物的影响

培养筛选出一种能够将土壤中铵态氮转化为微生物氮,减少硝态氮形成及N_2O排放的巨大芽孢杆菌Bacillus megaterium,并通过小麦盆栽试验探索该微生物抑制土壤N_2O排放的效果。结果显示:1)高氮肥浓度下,B.megaterium提高土壤中活性微生物数量、种群的相对丰度,降低高浓度氮肥对土壤微生物生长繁殖的抑制作用。2)B.megaterium降低土壤中硝化菌(Nitrospirae)的相对丰度,继而减少硝态氮的形成。3)施加B.megaterium后土壤N_2O排放通量整体小于普通氮肥处理。试验期间B.megaterium处理的N_2O累积排放量较相同氮肥水平下普通氮肥减少4%~53%,且随着氮肥水平的增加,N_2O减排效果逐渐加强。巨大芽孢杆菌B.megaterium可减缓氮肥对气候和土壤环境的影响。     

城市污水的微生物-植物联合修复对水体N2O、N2和O2释放的影响

针对城市河道污染水体治理这一问题,采用自主研发的自然水体原位收集装置对微生物和微生物-植物联合修复过程中气体N₂O、N₂及O₂释放的特征进行野外原位监测。结果表明:微生物菌剂和微生物-植物联合净化期间水体氧化亚氮(N₂O)释放速率均值分别为10.68、5.91 μmol·m^-2·h^-1,与对照比,降幅分别为16.37%和53.86%;氮气(N₂)释放速率均值分别为1.49、0.87 mmol·m^-2·h^-1,降幅分别为5.70%和67.54%;氧气(O₂)释放速率均值分别为1.14、0.69 mmol·m^-2·h^-1,降幅分别为14.93%和72.06%;微生物菌剂及微生物-植物联合净化期间,目测水体透明度转好,藻类含量降低,水体溶氧由超饱和状态(17.17 mg·L^-1)降至正常水体溶氧水平(9.49 mg·L^-1),降幅达到50%,可能是水体氧气释放速率降低的原因。因此,微生物-植物联合净化能显著降低水体N₂O、N₂及O₂的释放速率,推测是由于微生物和水生植物对水体养分的同化作用产生营养竞争,抑制了微生物反硝化作用产生N₂O、N₂并抑制藻类生长产生O₂及增加水体溶氧的原因。     

施用生物炭对农田土壤N2O的减排效应

生物炭作为一种土壤改良剂,在农田土壤氮素转化和温室气体减排等方面发挥着重要作用。本实验对不同施氮量的农田土壤添加生物炭,研究了其对N₂O的减排潜力,为生物炭的固氮减排提供理论依据。于2015年6月18日至9月25日,利用盆栽实验研究了施用生物炭对农田土壤在不同氮肥用量下N₂O排放的影响,实验共设4个处理：对照（CK）为不施氮处理、N1（200 kg·hm^-2）、N2（400 kg·hm^-2）和N3（600 kg·hm^-2）,各处理均施用土壤质量15%（W/W）的等量生物炭。结果表明,随着施氮量的增加,土壤N₂O的累积排放量逐渐增加,N2和N3处理差异不显著,N₂O排放系数逐渐降低,N1、N2、N3的排放系数分别为1.33%、1.27%、0.90%。Pearson相关分析表明,土壤孔隙含水量（WFPS）、土壤pH、土壤NO₃^--N和土壤微生物量氮（MBN）含量是影响N₂O排放最主要的因素,其中土壤WFPS、土壤NO₃^--N和MBN含量与N₂O排放通量之间呈极显著的正相关关系,土壤pH与N₂O排放通量之间呈极显著负相关关系。生物炭的施用对农田土壤N₂O具有巨大的减排潜力,并且生物炭与氮肥配施对土壤氮素有很好的固持作用。     

外源硝酸钙对盐胁迫下黄瓜幼苗氮化合物含量和硝酸还原酶活性的影响

以较耐盐黄瓜品种新泰密刺为试材,采用营养液栽培,研究了叶面喷施硝酸钙对盐胁迫(NaCl 65mmol.L-1)下黄瓜幼苗体内脯氨酸(Proline,Pro)、硝态氮、铵态氮含量和硝酸还原酶(Nitrate reductase,NR)活性的影响。结果表明,盐胁迫显著降低了黄瓜体内硝态氮含量和NR活性,但显著增加了铵态氮和Pro含量;叶面喷施外源Ca(NO3)2减小了硝态氮含量、NR活性的降低幅度和铵态氮、Pro含量的升高幅度。结果说明外源Ca(NO3)2通过提高黄瓜幼苗体内NO3--N含量,进而诱导NR活性升高,从而使幼苗体内氮素代谢趋于正常,进一步缓解了盐胁迫对植株的伤害。     

不同氮磷肥施用对春玉米农田N2O排放的影响

农田过量施肥会增加N2O排放,使农田土壤成为重要的温室气体排放源。为减少农田N2O排放,利用自动观测系统研究了春玉米农田中不同肥料对N2O排放的影响,并结合作物产量及N2O的排放量探索减少温室气体排放的施肥措施。采用田间试验方法设定了不施肥(CK)、尿素(U)、尿素加磷肥(NP)和硝酸磷肥(NOP)4个处理进行研究。结果表明,各处理下N2O排放总量分别为:CK0.21kgN·hm-2、U1.19kgN·hm-2、NP0.93kgN·hm-2、NOP0.69kgN·hm-2;N2O排放主要受施肥、灌溉,降雨和土壤温度的影响;在作物生长后期土壤含氮量小于7mgN·kg-1的情况下,观测到土壤吸收N2O的情况;各处理下排放因子均小于政府间气候变化委员会(IPCC)的缺省值1%,表明IPCC推荐的排放因子不适用于估算中国北方的春玉米农田N2O排放。施加磷肥有助于减少农田N2O排放并提高产量,硝态磷肥较尿素可以显著减少N2O排放。综合考虑产量和N2O排放,相对于施用尿素和尿素加磷肥处理,硝酸磷肥处理不仅可节约15%和30%的肥料投入,而且分别减少42%和26%的N2O排放,具有减排不减产的良好效果。     

茶园土壤氮含量、施氮效应及其 N2O 排放的研究进展

氮素是茶树生长和发育的必需营养元素之一,供应状况直接影响茶叶的产量与品质。本文在总结了茶园土壤氮含量的基础上,综述了氮肥对茶叶产量、品质及 N2O 排放的影响,主要包括：随着化学氮肥的大量施用,茶园土壤氮素含量明显增加;合理的施氮量能显著提高茶叶产量并改善其品质,不足或过量均会抑制茶树产量和品质;茶树为喜铵作物,施用铵态氮肥有利于茶树品质的形成;成龄茶园施 N 量200．0～350kg·hm－2, N∶P∶K 配比2∶1∶1为宜,同时配施适量有机肥;施用氮肥显著促进茶园土壤 N2O 的排放。结合茶叶氮素需求特征,提出今后进一步加强氮素利用的技术对策。     

氮肥施用方式对油菜生长季氧化亚氮排放的影响

氮肥深施(条施、穴施)有利于提高肥料利用率和作物产量,但其对农田氧化亚氮排放的影响尚不明确.以不施氮肥为对照,研究了氮肥撒施、条施和穴施对水稻-油菜轮作系统油菜生长季氧化亚氮排放、氮肥利用率和产量的影响.结果表明:氮肥的施用改变了油菜生长期间N2O排放通量的季节变化规律,不施氮对照除在油菜移栽后第10 d N2O排放通量较大外,其余时间排放均较为微弱.氮肥撒施、氮肥条施和氮肥穴施均在油菜移栽后第10d和第117d出现N2O排放小高峰,排放最大高峰出现在移栽后第100 d.氮肥深施显著提高油菜生长季N2O总排放量、氮肥利用率和产量.与氮肥撒施相比,氮肥条施和氮肥穴施分别增加N2O总排放量37.2％和19.3％,提高氮肥利用率72.3％和59.3％,增产28.8％和25.8％,而单位产量N2O排放量与氮肥撒施无显著差异;氮肥条施的单位产量N2O排放量显著低于氮肥穴施.研究表明,在获得相同产量的前提下氮肥撒施并无减排N2O的优势,水稻-油菜轮作系统油菜生长过程中在氮肥深施时采用条施有利于N2O减排.     

果树种植土壤N2O排放研究：认识与挑战

果树种植土壤因其较高的施氮量,很可能是温室气体氧化亚氮(N2O)的重要排放源。本文重点阐述了果园系统土壤N2O排放监测的复杂性,在此基础上探讨了如何形成有效的监测系统,揭示了利用现有技术测定N2O的排放规律和减排技术效果,并对今后的研究工作提出了展望。今后应重点开展以下几方面的工作:制定不同种类果树种植下土壤N2O排放监测标准;研发果树种植系统不同施肥模式、不同灌溉模式、不同土壤管理制度下土壤N2O减排技术;加强与N2O排放相关联的土壤氮素转化过程及其关联微生物机制的研究;构建果树种植系统土壤氮素平衡和N2O排放模型。     

追施沼液对不同pH土壤CH4和N2O排放的影响

摸清不同pH土壤施用沼液后CH4和N2O的排放特征,对沼液农田回用的有效性及其养分管理具有重要意义.通过盆栽试验,探讨了猪粪沼液在pH为5.5(S5.5)、6.5(S6.5)和8.2(S8.2)的菜地土壤追施后CH4和N2O气体的排放特征.研究结果发现,不同pH菜地土壤追施猪粪沼液后,CH4和N2O排放速率和总量增加,特别是在S6.5和S8.2土壤中,二者增幅均显著高于施用化肥的处理.追施猪粪沼液后,CH4在pH较低的土壤(S5.5和S6.5)开始表现为负排放,随后逐渐表现为正排放,而在pH较高的土壤(S8.2)始终为正排放.N2O的排放表现为:S5.5土壤仅在第三次施沼液后,其N2O瞬时排放速率显著高于施用化肥和对照处理;而在S6.5和S8.2土壤N2O排放速率均显著增加,其平均排放速率显著高于施用化肥和对照处理.追施沼液后,整个生长季内CH4平均排放量在不同pH土壤间的变化趋势为S8.2＞S6.5＞S5.5,N2O排放的变化趋势为S6.5＞S8.2＞S5.5.碱性土壤上施用沼液会增加其氮素损失和环境污染的可能性.