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。     

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。     

紫色土坡耕地退耕还林对土壤N2O排放的影响

采用静态暗箱-气相色谱法对紫色土坡耕地常规施肥处理(CL)、坡耕地不施肥处理(CL-CK)和退耕15、30年的桤柏混交林地(FL₁₅、 FL₃₀)的土壤N₂O排放通量进行为期1年的观测,同时测定土壤温度、土壤湿度、土壤无机氮含量等。结果表明,观测期内CL、CL-CK、FL₁₅与FL₃₀的N₂O平均释放速率分别是25.6、6.60、1.20、4.35 μg N₂O-N·m^-2·h^-1,CL小麦季N₂O平均释放速率是18.0 μg N₂O-N·m^-2·h^-1,玉米季35.2 μg N₂O-N·m^-2·h^-1,CL土壤N₂O排放速率显著高于CL-CK、FL₁₅和FL₃₀(P < 0.01),且CL-CK高于FL₁₅、FL₃₀(P < 0.01),FL₃₀高于FL₁₅(P < 0.01)。CL、CL-CK、FL₁₅和FL₃₀全年的N₂O排放量分别为1.01、0.400、0.050、0.310 kg N₂O-N·hm^-2。比较CL以及CL-CK的N₂O排放总量,停止施氮的措施对土壤N₂O排放的减排潜力达到0.610 kg N₂O-N·hm^-2。与CL-CK相比,FL₁₅、FL₃₀土壤N₂O释放量分别减少0.350、0.090 kg N₂O-N·hm^-2,主要原因是退耕后土壤碳氮比升高,土壤无机养分、温度以及湿度等发生变化。     

炭输入及生化调控对设施菜田土壤N2O排放的影响

本研究以河北永清蔬菜基地设施菜田土壤为研究对象,控制温度（25依1）益和土壤含水量（70% WFPS）,采用静态培养方法,通过监测培养期间土壤N₂O排放通量、无机氮含量及土壤中酶活性的变化情况,研究炭输入及生化调控对设施菜田N₂O排放及氮素转化的影响。结果表明,土壤添加尿素后,N₂O排放峰值达到644.11 μg N·kg^-1·d^-1,添加双氰胺（DCD）和石灰氮（CaCN₂）的土壤N₂O排放峰值分别为101.47 μg N·kg^-1·d^-1和36.74 μg N·kg^-1·d^-1,对于N₂O减排效果好,且能有效抑制亚硝态氮的产生;施用控释尿素、添加黑炭或有机肥能减少N₂O排放,而添加石灰氮闷棚显著增加了N₂O排放。控释尿素、秸秆、黑炭、DCD和CaCN₂均对铵态氮向硝态氮的转化有一定抑制作用,施加石灰氮或有机肥有助于减少硝态氮向亚硝态氮的转化。相关分析表明,土壤中硝态氮和亚硝态氮含量增加,有助于反硝化过程的进行,增加了N₂O排放的风险。     

崇明东滩湿地CH4与N2O双消减的耦合过程研究

N₂O还原驱动的CH₄厌氧氧化作用(AOM)是湿地系统温室气体双减排的一种新途径,而基于滨海围垦开发的稻田利用方式对该途径的影响效应尚不清楚。本研究选取长江入海口崇明东滩湿地的自然滩涂(光滩湿地和芦苇湿地)和围垦稻田(围垦种稻19 a和86 a)为研究对象,设置3个试验处理(¹³CH₄,¹³CH₄+N₂O,N₂O)进行室内厌氧培养。采用稳定性同位素标记结合定量PCR等手段,分析不同湿地土壤的N₂O型CH₄厌氧氧化速率及其固碳潜力,研究其相关功能基因的数量特征。结果发现,围垦稻田土壤中N₂O驱动的AOM速率为6.10~7.51 ng·g^-1·d^-1,显著高于自然滩涂湿地。供试土壤N₂O驱动CH₄厌氧氧化的¹³C-SOC固碳量为18.1~49.4 nmol·g^-1,表明该过程具有较强的固碳潜力。¹³CH₄+N₂O添加条件下,供试土壤中硝酸盐型和硫酸盐型CH₄厌氧氧化古菌的mcrA功能基因丰度分别为(1.08~2.29)×10⁷copies·g^-1和(2.55~14.30)×10⁷copies·g^-1,比只添加¹³CH₄处理分别高出25.8%~64.1%和41.0%~50.1%;相反,亚硝酸盐型CH₄厌氧氧化细菌的pmoA功能基因丰度则无明显变化。相关性分析发现N₂O驱动的AOM速率与nosZ Ⅱ基因和硝酸盐型mcrA基因均呈显著正相关,表明nosZ Ⅱ型N₂O还原微生物和硝酸盐型CH₄厌氧氧化古菌可能共同参与了N₂O驱动的CH₄厌氧氧化过程,而硫酸盐型CH₄厌氧氧化古菌则在自然滩涂湿地中发挥着重要作用。研究表明,围垦植稻在一定程度上促进了N₂O驱动的CH₄厌氧氧化作用。     

不同水旱轮作模式全生命周期温室效应及经济效益评价

以不同水旱轮作稻田为研究对象,对比分析不同轮作模式温室气体排放特征,挖掘关键影响因素,并将温室效应和成本-收益计量相结合,通过综合评价筛选环境友好、经济效益高的轮作模式。基于大田小区试验,设置休闲-水稻、紫云英-水稻、小麦-水稻、油菜-水稻、青饲小麦-水稻、蚕豆-水稻6种水旱轮作处理,采用静态箱-气相色谱法,于2020年6月—2021年5月进行CH₄和N₂O排放原位监测,通过结构方程模型挖掘影响CH₄和N₂O排放的关键因素,采用全球增温潜势和成本-收益计算方法,评价不同轮作制度的环境和经济效应。结果表明：不同水旱轮作模式CH₄累积排放量为95.6~173.3 kg·hm^-2,排放量与冬茬秸秆还田量和水稻产量有关;N₂O累积排放量为1.5~2.5 kg·hm^-2,受施氮量、冬茬秸秆还田量、水稻产量和土壤有机质含量影响。增加氮肥施用量不仅可增加N₂O排放量,而且会导致土壤有机质含量的降低;冬茬秸秆还田量、水稻产量的变化会导致CH₄和N₂O排放的此消彼长,即秸秆还田量和水稻产量与CH₄排放量呈正相关,而与N₂O排放量呈负相关。青饲小麦-水稻轮作模式的经济效益为10 139元·hm^-2,高于其他轮作模式。对比单位经济效益的温室气体排放量发现,尽管青饲小麦-水稻轮作模式周年N₂O排放量最高、土壤固碳量低,但其单位经济收益的温室气体排放量仍最低（0.41 kg CO₂e·元^-1）;紫云英-水稻轮作分别比油菜、小麦、休闲、蚕豆与水稻的轮作方式低51%、33%、20%和4%。不同水旱轮作方式下的稻田周年温室效应有显著差异,紫云英-水稻轮作的综合温室效应（3.1 t CO₂e·hm^-2）显著低于小麦-水稻轮作（5.4 t CO₂e·hm^-2）。研究表明,与其他轮作模式相比,紫云英-水稻和蚕豆-水稻轮作在保证较高经济收益的同时温室气体排放量相对较低,冬茬秸秆还田量、绿肥还田生物量是环境效应和经济效益协同的重要影响因素。     

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。     

鸡粪好氧堆肥过程氨气与温室气体排放特征及协同减排机制

为研究畜禽粪便好氧堆肥过程氨气(NH₃)与温室气体的排放特征及协同减排机制,以鸡粪与蘑菇渣为原料,设置9组不同条件的好氧堆肥正交实验,并进行为期45 d的跟踪监测,了解好氧堆肥过程基本理化参数变化,分析NH₃和温室气体的排放规律及最佳减排条件,探究微生物群落与环境因子、气体排放通量之间的相关性。结果表明:含水率与碳氮比(C/N)变化影响整个堆肥进程,经45 d堆肥后,大多数处理组的堆肥均已经完全腐熟,且添加一定比例的椰壳生物炭与钙镁磷肥可以提高堆肥腐熟度。NH₃和4种温室气体(CH₄、N₂O、CO、CO₂)在堆肥前期(1~22 d)排放通量较高,人工翻堆会增加气体排放通量。NH₃和温室气体排放的影响因子和最佳减排条件各不相同,存在"此消彼长"的关系。对NH₃、CH₄、N₂O排放影响较大的因子是椰壳生物炭占比、钙镁磷肥占比和通风速率,有利于这3种气体协同减排的条件为含水率60%、椰壳生物炭0或5%、钙镁磷肥0或5%或10%、通风速率0.12 L·min^-1·kg^-1,其中含水率60%、椰壳生物炭占比5%、通风速率0.12 L·min^-1·kg^-1是NH₃和CH₄协同减排的最佳条件。整个堆肥过程中,门水平与属水平的微生物群落相对丰度均发生明显变化,C/N和温度是微生物群落变化的主要驱动因素;堆肥前期(22 d前),门水平的优势菌为Firmicutes、Actinobacteria、Bacteroidetes和Proteobacteria,其中Firmicutes对NH₃与温室气体的排放具有显著影响。研究表明,鸡粪好氧堆肥过程中影响NH₃和温室气体排放的因子很多,通风条件下进行调理剂种类及配比优选有望实现NH₃、CH₄和N₂O的协同排放。     

典型农业流域池塘甲烷浓度及扩散排放特征

为探究农业流域池塘水体CH₄动态变化特征，以巢湖北岸典型农业流域——烔炀河流域为研究对象，选取4种不同景观池塘（排污塘、灌溉塘、养殖塘和自然塘），基于为期近1 a的逐月野外调查，探明农业流域不同景观池塘甲烷溶存浓度及其排放特征。结果表明：受人为活动干扰较低的自然塘CH₄浓度（[0.41±0.29）μmol·L^-1]及其扩散排放通量（[0.54±0.49）mmol·m^-2·d^-1]相对较低，但农业活动以及生活污水排放等致使流域内养殖塘、排污塘和灌溉塘成为大气CH₄的热点排放区域，其扩散排放通量分别是自然塘的6.0、3.0倍和2.2倍。不同景观池塘CH₄排放均表现出明显的时间变化，但因受外源碳氮等生源要素累积以及人为活动干扰等影响，其CH₄变化特征有所不同。统计分析表明该流域池塘CH₄变化总体上受水温、溶解氧和污染负荷（有机质和营养盐等）等因素驱动。综上，烔炀河农村流域池塘水体是大气CH₄的显著排放源，年均CH₄溶存浓度和扩散排放通量分别为（1.30±0.78）μmol·L^-1和（1.64±1.50）mmol·m^-2·d^-1，其中养殖塘具有较高CH₄扩散排放通量，在未来研究中需要重点关注。     

甲酸盐和葡萄糖对两种土壤N2O排放的刺激作用

为初步探究某些根系分泌物对土壤N₂O排放的影响,采用室内培养的方法,以甲酸盐和葡萄糖为外加碳源（0、0.5、1 μmolC·g^-1）,测定了其对菜地和稻田土壤N₂O排放的影响。结果表明,无外加有机碳源情况下,菜地土壤的N₂O-N（2.65~2.69 μg·kg^-1）排放量显著小于稻田土壤（6.19~11.79 μg·kg^-1）（P<0.01）;添加葡萄糖的情况下,菜地土壤的N₂O-N（2.47~3.44 μg·kg^-1）排放量也显著小于稻田土壤（9.55~13.34 μg·kg^-1）（P<0.01）;但在甲酸盐（1 μmol C·g^-1）的刺激下菜地土壤N₂O-N排放量（54.86 μg·kg^-1）显著高于稻田土壤（42.40 μg·kg^-1）（P<0.01）;增加施氮量并没有显著增加土壤中N₂O排放。荧光定量PCR结果表明,稻田土壤微生物拷贝数（包括真菌、细菌、反硝化细菌）是菜地的3~8倍。进一步通过高通量测序分析发现,反硝化真菌在菜地中的相对丰度（53.8%）,远远高于其在稻田土壤中的丰度（6.6%）。有报道指出,反硝化真菌能够有效地利用甲酸盐产生N₂O,我们的研究也发现小分子有机物质的微量添加可以显著刺激土壤N₂O排放;微生物群落结构可以显著地影响土壤N₂O排放对不同有机碳源添加响应;甲酸盐添加下的菜地土壤中,大量反硝化真菌很可能是N₂O的主要贡献者。     

氧气浓度对小麦-玉米轮作农田土壤剖面N2和N2O产生的影响

反硝化过程是集约化农田土壤剖面硝态氮(NO₃^--N)去除的重要途径。但对土壤剖面反硝化氮气(N₂)产生速率的准确定量很难,尤其不同深度的土壤氧气(O₂)浓度状况如何影响土壤N₂的产生仍不清楚。本研究依托集约化管理的冬小麦-夏玉米轮作田间长期定位试验(始于2006年),采集传统施肥处理0~2.5m剖面的原状土柱,并基于在玉米生长季田间原位观测的不同深度土壤O₂浓度和温度状况,设置不同O₂浓度水平(15.0%、12.0%、2.5%和0)和培养温度(26℃和20℃),采用氦培养-直接测定N₂法测定 3个不同深度(0~0.2、0.5~0.7m 和 2.0~2.2m)土壤N₂O和N₂产生速率。结果显示:无论是有氧还是无氧条件,土壤剖面N₂和N₂O 的产生均表现为表层高于深层;有氧条件下(2.5%~15.0% O₂)土壤N₂产生速率(以N计)为 5.3~7.1 μg·h^-1·kg^-1 (0.2m)和 0.5~2.3 μg·h^-1·kg^-1 (0.5m和2.0m),显著低于无氧下速率的93.0%~93.7%。同样地,有氧条件下N₂O产生速率(以N计)为1.1 μg·h^-1·kg^-1 (0.2m)和<0.2 μg·h^-1·kg^-1 (0.5m 和 2.0m),显著低于无氧条件下速率的 84.0%~99.1%。原位观测的土壤 O₂浓度>2.5%(0.2m和0.5m)和>14.0%(2m),表明在无氧条件下的观测会高估土壤真实条件下的N₂和N₂O产生速率。无氧显著增加深层土壤的N₂O/(N₂O+N₂)值,这可能是由于深层土壤的碳更加缺乏,不利于N₂O被进一步还原。基于有氧条件下观测的N₂和N₂O产生速率,估算得到玉米生长季(按120 d计)剖面0~2.0m土体的反硝化(N₂+N₂O)损失量可达219 kg·hm^-2,表明土壤对其剖面累积的NO₃^--N具有很强的脱氮能力,从而极大地减少了包气带累积NO₃^--N进一步向地下水迁移的风险。     

添加不同类型秸秆对土壤CO2排放和化学性质的影响

秸秆组成和土壤性质是秸秆腐解的重要影响因素，进而调控着秸秆还田后的土壤CO₂排放和土壤养分动态。本研究选取了玉米秸秆（MS）、马铃薯秸秆（PS）及其等比例混合秸秆（CS）3种秸秆类型，分别添加到3种种植模式[玉米单作（MM）、马铃薯单作（MP）和玉米马铃薯间作（I）]土壤中，进行105 d的室内恒温培养试验，以探究秸秆类型在不同环境中的CO₂排放及土壤化学性质变化。结果表明：土壤种植模式显著影响MS的CO₂累积排放量，而对CS、PS没有显著影响。与玉米和马铃薯单一秸秆的加权平均（WM）相比，秸秆混合分别增加了MM土壤中CO₂累积排放量和净累积排放量19.2%和19.9%。与培养前相比，MS在培养结束时增加了土壤pH和可溶性有机碳含量，但对速效磷和速效钾的影响较小，且显著低于PS和CS。当同一秸秆添加到不同作物种植模式土壤中，MP土壤的速效磷、速效钾和铵态氮含量的增幅（相对于培养前）均高于I和MM。研究表明，秸秆在土壤中的腐解与碳排放首先受碳氮比调控，而土壤种植模式的作用较小，同时这些因素均对腐解过程土壤化学性质产生显著影响。     

农业废弃物还田对黑土温室气体排放及全球增温潜势的影响

【目的】研究牛粪、鸡粪、玉米秸秆与化肥配施还田,对黑土温室气体排放及全球增温潜势的影响。【方法】采用静态箱法,试验共设5个处理,分别为:空白对照,单施化肥,牛粪还田配施50%化肥氮(化肥中氮的质量分数为肥料中总氮量的50%),鸡粪还田配施50%化肥氮,秸秆还田配施90%化肥氮。除对照外各处理总施氮量为240kg·hm~(-2)。【结果】各处理中秸秆还田处理的CO_2平均排放通量及总排放量最高,分别达388.96 mg·m~(-2)·h-1和14 718.97 kg·hm~(-2),且追施氮肥明显增加CO_2的排放;单施化肥处理CH_4平均吸收通量及总吸收量最高,分别达0.042 mg·m~(-2)·h-1和1.36 kg·hm~(-2);单施化肥处理N_2O平均排放通量及总排放量最高,分别达0.153 mg·m~(-2)·h-1和5.75 kg·hm~(-2)。秸秆还田处理的全球增温潜势显著高于其他处理,牛粪还田处理较单施化肥处理全球增温潜势降低,但差异不显著。【结论】秸秆覆盖会增加黑土中的CO_2的排放,旱田土壤是大气中CH_4的重要吸收汇,有机无机肥配施对比单施化肥能减少土壤中N_2O的排放,各农业废弃物还田处理对大气变暖贡献程度不同。     

氮肥对油菜在不同土壤中吸收积累Cd的影响

以三种不同程度Cd污染土壤为材料,通过盆栽试验研究NH₄Cl和（NH₄）₂SO₄两种氮肥对土壤Cd有效性及油菜吸收、转运Cd的影响,评价油菜对Cd的生物累积量,以期为油菜修复Cd污染土壤的优化施肥措施提供理论支撑。结果表明：施加NH₄Cl和（NH₄）₂SO₄均显著降低了土壤的pH,（NH₄）₂SO₄处理土壤pH低于施加NH₄Cl处理的土壤,施肥处理下生长期非根际土pH低于根际土,成熟期非根际土pH高于根际土。施加（NH₄）₂SO₄和NH₄Cl均使土壤中有效态Cd含量增加。（NH₄）₂SO₄处理有效态Cd的浓度高于NH₄Cl处理。油菜成熟期土壤中有效态Cd的浓度低于生长期,生长期和成熟期整体表现出根际土中Cd的总量高于非根际土。施加（NH₄）₂SO₄和NH₄Cl均增加油菜各部位Cd的含量,提高油菜的富集系数和转运系数,油菜从根到叶对Cd的转运系数最高。研究表明油菜作为Cd污染土壤的修复植物有一定安全保障。     

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。     

降雨和凋落物对人工杨树林土壤温室气体通量的影响

本研究以科尔沁沙丘-草甸梯级生态系统中人工杨树林为研究对象,于2017年5—10月采用静态箱-气相色谱法,对CO_2、CH_4和N_2O进行了原位观测,探究降雨和凋落物对森林生态系统土壤温室气体通量的影响,实验共设3个处理:"Ⅰ-去除凋落物"、"Ⅱ-维持原状"和"Ⅲ-加倍凋落物"。结果表明:土壤状态较干燥的5月23日及7月20日雨后CH_4吸收值在短时间内均有所增加,土壤温度较高的7月20日雨后CH_4吸收值增长率远大于土壤温度较低的5月23日,土壤状态较湿润的8月4日雨后CH_4吸收值呈明显降低趋势;降雨前后CH_4通量均表现为吸收,且其吸收强度表现为:处理Ⅰ处理Ⅱ处理Ⅲ。生长季N_2O排放与CH_4吸收之间呈现显著的线性负相关关系(P0.05)。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ处理后生长季CO_2通量平均值分别为243.47、357.14、406.36 mg·m~(-2)·h~(-1),去除凋落物使土壤CO_2通量显著降低30.81%,加倍凋落物则使CO_2通量显著提高13.78%,去除凋落物处理对土壤CO_2通量的降低幅度远大于加倍凋落物对土壤CO_2通量的提高幅度;生长季土壤CO_2的温度敏感性(Q10)表现为:处理Ⅰ(1.070)处理Ⅱ(1.046)处理Ⅲ(1.011),不同凋落物处理下林地土壤CO_2通量对土壤温度响应的差异不显著。     

尿素和生物质炭对茶园土壤pH值及CO2和CH4排放的影响

为明确生物质炭对酸化茶园土壤改良及温室气体排放的影响,利用室内培养试验,研究了在施氮(N1)和不施氮(N0)条件下,不同小麦秸秆生物质炭添加量(B1,10 g·kg~(-1);B2,30 g·kg~(-1);B3,50 g·kg~(-1))对茶园土壤pH值、CO_2和CH_4排放的影响。结果表明,添加生物质炭显著提高了茶园土壤pH值(P0.05),生物质炭施加比例越高,土壤pH值提高幅度越大,处理组N0B1、N0B2和N0B3土壤平均pH较对照组CK(氮和生物质炭都不施)分别提高了0.18、0.53、1.06个单位,生物质炭添加量为3%(B2)时,短期内可达到提高土壤pH值、改良酸化土壤的效果;CO_2和CH_4的累积排放量随着生物质炭添加比例的升高而增大,且显著高于对照组CK(P0.05)。施加尿素短期内显著提高了土壤pH值(P0.05),并促进了CO_2的排放,但对CH_4的排放无显著影响。与单施生物质炭相比,生物质炭与尿素共施时土壤pH提高幅度更大,CO_2累积排放量提高程度也更为显著,而CH_4的排放得到抑制,但仍显著高于对照组CK(P0.05)。生物质炭的添加在提高土壤pH值的同时也会增加CO_2和CH_4的排放量,增大环境风险,但当土壤酸化程度较轻时,可适当施加低量生物质炭,在缓解土壤酸化状况的同时尽可能地减少温室气体的排放量。     

不同质地黑土净氮转化速率和温室气体排放规律研究

为探讨黑龙江省半干旱地区不同质地黑土的净氮转化速率和温室气体排放规律,以壤砂土和粉壤土为研究对象开展室内培养试验,对土壤净硝化速率和净矿化速率、N2O和CO2排放速率与累积排放量进行研究。结果表明:7d培养期间壤砂土的平均净矿化速率和CO2平均排放速率分别为0.49mgN kg-1 d-1和0.30mgCO2-C kg-1 h-1,显著低于粉壤土的平均净矿化速率(1.37 mgN kg-1 d-1)和CO2平均排放速率(0.47mgCO2-C kg-1 h-1)。壤砂土的平均净硝化速率和N2O平均排放速率分别为1.65mgN kg-1 d-1和212.6ngN2O-N kg-1 h-1,显著低于粉壤土的5.02mgN kg-1 d-1和521.3ngN2O-N kg-1 h-1。壤砂土和粉壤土的N2O排放比率分别为0.081%~0.301%和0.210%~0.254%。研究表明,土壤质地显著影响土壤净氮转化速率和温室气体排放,壤砂土较低的pH、有机碳和水溶性有机碳含量是导致其净硝化速率、净矿化速率以及N2O、CO2排放速率显著低于粉壤土的主要原因。     

模拟增温对华北农田土壤碳排放的影响

为研究增温效应下农田温室气体排放的变化和机制,选择华北平原的山东禹城农田生态系统国家野外科学观测研究站当地典型的冬小麦-夏玉米农田为研究对象,设计翻耕增温(CTW)处理和翻耕不增温(CTN)对照开展多年增温试验。2014年10月出苗期至2015年12月冬小麦越冬期持续增温,2016年初至2016年9月增温设备因故障关闭。结果显示,2014—2015年,冬小麦期土壤温度显著增加1.31℃(P<0.05),夏玉米期土壤温度升高0.71℃(P>0.05),而全年土壤体积含水量均值对增温无显著响应,仅越冬期土壤含水量增加明显。两年期内,增温抑制冬小麦季CO2累积排放达20.35%,以3月和5月差异表现最为明显。2014—2016年冬小麦季,CTW、CTN处理的年均CH4累积吸收量分别为1641.2、2185.7 g·hm^-2,增温抑制冬小麦季CH4吸收,但对夏玉米季CH4通量无显著作用。冬小麦季增温降低CTW处理土壤微生物生物量碳值达26.55%,而微生物生物量氮仅个别施肥和灌溉月份对增温响应显著。两年期冬小麦和夏玉米季CTW、CTN地上生物量均值分别为12.19、16.33 mg·hm^-2和16.41、21.18 mg·hm^-2,表明增温降低了地上作物生物量。研究表明,长期增温显著抑制小麦季土壤CO2释放和CH4吸收,但玉米期碳排放和吸收的响应相对较弱。增温条件下,土壤水热条件和生物量依然是限制土壤碳通量的重要因素。     

添加生物炭对海南燥红壤N2O和CO2排放的影响

为探讨海南燥红壤N_2O和CO_2排放对生物炭添加的响应,通过室内培养试验分析生物炭加入后对土壤化学性质、NH_4~+-N和NO_3~--N含量以及N_2O和CO_2排放通量及累积排放量的影响。试验设置CK(不施生物炭)、B1(2%生物炭)、B2(4%生物炭)、B3(6%生物炭)4个处理。结果表明:添加生物炭后,土壤有机质、全氮和速效钾含量显著提高,较CK增幅分别为67.4%～246.6%、38.6%～90.9%和696.0%～1 764.7%。相比于CK,不同量生物炭添加后均导致了NH_4~+-N和NO_3~--N含量降低,总体上,不同处理NH_4~+-N浓度表现为CKB3B2B1,NO_3~--N含量表现为CKB1B2B3;随培养时间增加,各处理NH_4~+-N浓度呈下降趋势,NO_3~--N含量呈上升趋势。生物炭施用延后了N_2O排放通量出现峰值的时间。各处理之间N_2O和CO_2排放通量的变化过程大致表现出一致的趋势,即随培养时间延长,N_2O排放通量先升高后降低,CO_2排放通量先升高后趋于稳定。和CK相比,生物炭添加不同程度地促进了N_2O和CO_2排放,B1、B2和B3处理下N_2O累积排放量分别增加了399.2%、494.2%和194.5%,CO_2排放总量分别增加了87.6%、153.3%和147.6%。本研究结果显示,生物炭施用短期内促进了土壤N_2O和CO_2的排放通量。