艾比湖地区荒漠草地、胡杨林地土壤甲烷排放日变化规律及其环境影响因子研究

【目的】定量分析艾比湖地区荒漠草地和胡杨林地土壤甲烷排放通量的日变化,探讨影响土壤CH4排放的主要环境因子,为该地区环境因子对荒漠生态系统土壤CH4排放的影响提供一定的数据支持。【方法】采用静态暗箱法结合Li-7 700快速CH4分析仪测定荒漠草地和胡杨林地土壤生长季的甲烷排放通量,同步进行气温、风速、大气相对湿度等环境因子的观测。【结果】观测期内荒漠草地的平均通量为2.19μg/(m2·s),最大值为48.96μg/(m2·s),最小值为-38.58μg/(m2·s);胡杨林地的平均通量为-0.96μg/(m2·s),最大值为36.15μg/(m2·s),最小值为-16.82μg/(m2·s)。荒漠草地CH4排放具有较明显的昼夜变化,呈双峰曲线;胡杨林地则不明显。荒漠草地、胡杨林地土壤CH4通量排放与不同深度土壤温度之间没有固定的关系。荒漠草地甲烷通量与不同深度土壤温度的相关性高于胡杨林地,且呈极显著相关(P<0.01),而地表温度与甲烷通量相关性不强;大气相对湿度和风速与甲烷通量日变化之间相关均不显著。【结论】观测时间内的甲烷排放通量几乎为负通量,表明土壤以吸收CH4为主,故荒漠草地和胡杨林地均是甲烷的吸收汇。     

秸秆覆盖对冀北山区夏玉米土壤呼吸的影响

【目的】揭示北方山区秸秆覆盖对旱作玉米田土壤呼吸的影响。【方法】以北方山区夏玉米田为研究对象,采用Li-8100土壤碳通量系统测定了无秸秆覆盖和秸秆覆盖2种条件下土壤呼吸速率的生长季变化特征,分析土壤呼吸速率与水热因子的关系。【结果】在玉米生长季内,土壤呼吸速率呈单峰型变化趋势;秸秆覆盖和无秸秆覆盖的土壤呼吸速率变化范围分别为0.88~2.80μmol/(m2·s)和0.71~1.78μmol/(m2·s),秸秆覆盖土壤呼吸速率显著高于无秸秆覆盖;土壤呼吸与10 cm深处的土壤温度呈显著的指数相关,秸秆覆盖和无秸秆覆盖的土壤温度可以分别解释土壤呼吸变化的82.5%和69.5%;基于土壤温度计算的敏感性指数Q10值为秸秆覆盖(2.94)无秸秆覆盖(2.18);土壤呼吸对土壤水分的响应符合一元二次函数模型,无秸秆覆盖和秸秆覆盖的土壤含水率可以解释土壤呼吸变化的88.8%和84.6%;水热双因子模型的拟合结果比单因子模型较差。【结论】秸秆覆盖显著增加了土壤CO2排放,土壤含水率能更好地解释土壤呼吸速率的变化,水热双因子的协同影响机制有待进一步研究。     

一次性施肥技术对冬小麦/夏玉米轮作系统土壤N2O排放的影响

利用静态暗箱-气相色谱法对华北平原冬小麦/夏玉米轮作系统施氮条件土壤N2O排放特征进行周年观测,以探讨不同处理[对照(CK)、优化施氮(OPT)、优化氮肥一次性施用(OPT1)和控释肥(CRF)]土壤N_2O排放特征及土壤温度、湿度对土壤N_2O排放的影响。结果表明:冬小麦/夏玉米轮作系统中土壤N2O排放峰值主要出现在施肥+降雨或灌溉事件后,不同处理N_2O排放通量变化范围在-0.24~2.78 mg N2O·m~(-2)·h~(-1),平均排放通量23.88~65.46μg N_2O·m~(-2)·h~(-1),OPT1和CRF两个一次性施肥处理可以降低小麦和玉米基肥施用后土壤N_2O排放峰值,但未改变轮作周期土壤N_2O排放季节变化规律;土壤含水量对土壤N2O排放有显著影响,且对夏玉米季土壤N2O排放影响大于冬小麦季;各处理土壤N2O排放通量与5 cm深度土壤温度之间均无相关性;不同处理N_2O年度排放总量差异显著,与OPT处理相比,OPT1处理和CRF处理N2O年排放总量分别减少27.47%和22.80%。各处理N_2O排放系数介于0.28%~0.50%,均低于IPCC 1.0%的推荐值,且各处理产量之间没有显著性差异,因此一次性施肥技术能够在保证产量的前提下,有效减少冬小麦/夏玉米轮作系统土壤N2O排放。     

北温带干旱地区土壤-大气界面CO2通量的变化特征

采用箱法对栗钙土、灰钙土、粗骨土和山地灰褐土4种有代表性的干旱土壤表面CO2通量进行观测和研究。结果表明:森林土壤（粗骨土和山地灰褐土）的通量显著大于草原土壤（栗钙土和灰钙土）。干旱区土壤表面CO2通量的平均值为230.05 μmol/(m2·h)，变化范围为-147.27～2 319.55 μmol/(m2·h)。不同土壤类型之间存在差异,粗骨土(351.82 μmol/(m2·h))山地灰褐土(347.33 μmol/(m2·h))栗钙土(193.36 μmol/(m2·h))灰钙土(162.37 μmol/(m2·h))。土壤表面CO2通量存在季节变化，趋势呈“S”形。9月份最高(516.79 μmol/(m2·h))，以土壤向大气释放为主；1月份最低(－7.09 μmol/(m2·h))，以大气进入土壤为主；具有春夏秋冬交替规律，与气候变化趋势基本一致，土壤表面CO2通量稍有后滞。全天候土壤表面CO2通量呈“山峰”形变化，04:00最小(154.13 μmol/(m2·h))，12:00最大(349.65 μmol/(m2·h))，具有昼夜交替规律，比气候日变化稍有滞后。影响土壤表面CO2通量的环境因子有地表空气温度、土壤温度（0～10 cm、10～20 cm和20～30 cm）、土壤含水量（0～10 cm、10～20 cm和20～30 cm）；其中，地表空气温度、土壤温度（0～10 cm、10～20 cm和20～30 cm）和土壤含水量（0～10 cm）分别与土壤表面CO2通量呈正相关关系，而10～20 cm和20～30 cm深度的土壤含水量与土壤表面CO2通量呈负相关关系，地表空气相对湿度与土壤表面CO2通量的关系不显著。大气与土壤之间的CO2存在双向转移机制，CO2不仅从土壤向大气转移，而且也从大气向土壤转移，热量在地球表面的差异性分布，导致温带和寒带地区的土壤具有平衡大气CO2浓度的功能，是温带、寒带地区的显著特征。      

兴安落叶松林生长季碳通量特征及其影响因素

【目的】对寒温带兴安落叶松林生态系统生长季碳通量及其主要环境因子进行观测研究,探明兴安落叶松林生态系统生长季碳、水、热交换特征和变异规律及其相互作用关系,为兴安落叶松生态系统碳源/汇的评估提供基础数据。【方法】在内蒙古大兴安岭地区林龄为100~120年的兴安落叶松原始林内建立观测点,采用涡度相关通量观测技术,进行生长季兴安落叶松-大气之间的CO2通量、潜热通量和感热通量以及降雨量、土壤含水率、土壤温度、气温、光合有效辐射等主要环境因子的连续观测,并进行了兴安落叶松林CO2通量与光合有效辐射、土壤温度和土壤含水率的相关性分析。【结果】兴安落叶松林CO2通量有明显的日变化规律,从06:00开始为碳吸收,12:30-13:30达到峰值,随后逐渐下降;从约18:00开始,CO2通量值从负值转变为正值,开始进行碳释放,一直持续到次日凌晨06:00;在生长季白天表现为碳汇,夜间为CO2排放;6、7和8月份CO2通量平均日变化分别为-0.64,-0.88和-0.46mg/(m2·s),固碳、碳释放最大值均出现在7月份,分别为-1.09和0.19mg/(m2·s)。兴安落叶松林潜热通量、感热通量日变化特征表现为昼夜主要吸收H2O和热,变化范围分别为-100~500 W/m2和-100~400W/m2。CO2通量与光合有效辐射呈指数相关(6月R2=0.467,7月R2=0.759,8月R2=0.623),光合有效辐射越强碳汇能力越大;与土壤温度呈指数相关(6月R2=0.381,7月R2=0.425,8月R2=0.442),CO2通量随着土壤温度的升高而显著增加;与土壤含水率呈线性相关,在7月份相关性较高(R2=0.487),但总体相关性相对较低。【结论】兴安落叶松林生态系统CO2通量、潜热通量和感热通量月均日变化具有明显的特征,不同月份间通量变化存在一定的差异,但变化趋势和规律基本一致。CO2通量主要受光合有效辐射及土壤温度和含水率的影响,光合有效辐射越强生态系统碳汇能力越大,土壤温度和含水率越高,CO2通量越大;且与光合有效副射和土壤温度的相关性较高。     

北温带干旱地区土壤-大气界面CO_2通量的变化特征

采用箱法对栗钙土、灰钙土、粗骨土和山地灰褐土4种有代表性的干旱土壤表面CO2通量进行观测和研究。结果表明:森林土壤(粗骨土和山地灰褐土)的通量显著大于草原土壤(栗钙土和灰钙土)。干旱区土壤表面CO2通量的平均值为230.05μmol/(m2·h),变化范围为-147.27～2319.55μmol/(m2·h)。不同土壤类型之间存在差异,粗骨土(351.82μmol/(m2·h))>山地灰褐土(347.33μmol/(m2·h))>栗钙土(193.36μmol/(m2·h))>灰钙土(162.37μmol/(m2·h))。土壤表面CO2通量存在季节变化,趋势呈"S"形。9月份最高(516.79μmol/(m2·h)),以土壤向大气释放为主;1月份最低(-7.09μmol/(m2·h)),以大气进入土壤为主;具有春夏秋冬交替规律,与气候变化趋势基本一致,土壤表面CO2通量稍有后滞。全天候土壤表面CO2通量呈"山峰"形变化,04:00最小(154.13μmol/(m2·h)),12:00最大(349.65μmol/(m2·h)),具有昼夜交替规律,比气候日变化稍有滞后。影响土壤表面CO2通量的环境因子有地表空气温度、土壤温度(0～10cm、10～20cm和20～30cm)、土壤含水量(0～10cm、10～20cm和20～30cm);其中,地表空气温度、土壤温度(0～10cm、10～20cm和20～30cm)和土壤含水量(0～10cm)分别与土壤表面CO2通量呈正相关关系,而10～20cm和20～30cm深度的土壤含水量与土壤表面CO2通量呈负相关关系,地表空气相对湿度与土壤表面CO2通量的关系不显著。大气与土壤之间的CO2存在双向转移机制,CO2不仅从土壤向大气转移,而且也从大气向土壤转移,热量在地球表面的差异性分布,导致温带和寒带地区的土壤具有平衡大气CO2浓度的功能,是温带、寒带地区的显著特征。     

北京城市林下地被的N_2O和NO排放特征研究——以崂峪苔草为例

【目的】旨在了解城市林草生态系统含N气体排放特征及其关键影响因素,为准确估算林草生态系统温室气体排放提供科学依据支撑。【方法】采用静态暗箱法的观测技术对北京城市典型国槐人工林-崂峪苔草生态系统和去除地表苔草后国槐人工林在主要生长季N_2O和NO排放通量及其相关环境因子进行测定。【结果】受土壤温度的影响,2个处理的N_2O和NO排放通量均表现为"夏高秋低"的特点,其中崂峪苔草地生态系统在夏、秋季节的N_2O平均排放通量分别为27.77和16.33μg·m~(-2)·h~(-1),而相对应的NO平均排放通量分别为24.48和22.52μg·m~(-2)·h~(-1)。与此相对照,去除地表崂峪苔草的土壤在夏、秋季节N_2O平均排放通量分别为37.82和10.19μg·m~(-2)·h~(-1),土壤NO平均排放通量分别为17.77和17.03μg·m~(-2)·h~(-1)。不同处理N_2O和NO排放通量均随土壤温度的升高而显著增加。【结论】去除崂峪苔草处理对夏、秋N_2O和NO排放通量有着显著的影响,该研究结果也初步表明,城市绿地生态系统具有较强的土壤氮循环特征,可能是一个不容忽视的温室气体N_2O和污染性气体NO排放源。     

不同耕作措施下稻茬直播冬油菜田土壤呼吸研究

为探讨四川盆地稻茬田冬油菜生长季的土壤呼吸特征,采用LI-8100A土壤碳通量自动测量系统,于2012-11—2013-04对成都平原稻-油轮作系统不同耕作措施下直播冬油菜田的土壤呼吸进行测定。结果表明,观测期内直播冬油菜田土壤呼吸表现为旋耕处理(1.97μmol·m~(-2)·s~(-1))高于免耕处理(1.86μmol·m~(-2)·s~(-1)),但差异不显著(P0.05)。直播冬油菜田土壤呼吸表现出先下降后升高的趋势,土壤呼吸速率最低值出现在1月份。旋耕与免耕条件下,直播冬油菜田土壤呼吸的温度敏感系数(Q10)分别为2.07和2.16。直播冬油菜田土壤呼吸与地上生物量呈显著(P0.05)正相关,与土壤有机碳含量呈显著(P0.05)负相关。耕层土壤温度是影响冬油菜田土壤呼吸的主要因素。     

不同耕作措施下夏玉米生长季农田CO2排放速率及其与土壤温度的关系

采用定位试验,系统研究翻耕(CT)、旋耕(RT)、免耕不覆盖(NT)3种不同耕作措施下土壤CO2排放速率,并对CO2排放速率和10cm土壤温度进行回归模拟。结果表明:夏玉米生育期CO2排放速率表现为翻耕(CT)>旋耕(RT)>免耕不覆盖(NT),平均分别为585.675、457.875和184.95mg·m-2·h-1。并且3种耕作措施之间差异均达到显著水平(P<0.05);各处理夏玉米生育期CO2排放速率与土壤温度呈显著正相关;NT、RT和CT处理CO2排放速率与10cm地温相关系数分别为0.624、0.609和0.606。CO2排放速率和土壤温度呈指数函数关系(P<0.05),利用10cm地温对夏玉米生育期农田CO2排放通量进行估算表明,CT、RT和NT处理CO2排放量分别为1.47、1.15和0.46kg·m-2。     

不同耕作措施对冬小麦田CO_2排放通量的影响

在甘肃省石羊河绿洲灌区连续4 a冬小麦保护性耕作田间定位试验的基础上,用静态箱-气相色谱法研究了5种耕作措施下,冬小麦田从前季灌浆期到后季分蘖期期间CO2排放通量的变化规律.结果表明:不同耕作措施下,CO2排放通量在观测期内呈现"高-低-高"的双峰型变化曲线;秸秆翻压处理CO2排放通量最高,传统耕作CO2排放通量介于免耕不覆盖处理和秸秆翻压处理之间;传统耕作与免耕不覆盖两处理CO2排放通量间差异性显著;CO2排放通量与耕层(0~30 cm)土壤温度和土壤含水量呈显著正相关,其中土壤含水量对CO2排放通量的影响大于土壤温度对其的影响.     

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。     

上海城市绿地不同植物群落土壤呼吸及因子分析

 用CFX-2开放式呼吸测定系统对上海城区9种植物群落进行了土壤呼吸速率的测定及其影响因子的探讨。结果表明：9种植物群落的土壤呼吸速率均呈明显季节变化,土壤呼吸速率最大值出现在6－9月,最小值出现在12－3月;但土壤呼吸速率日变化有乔灌木较平稳,草坪呈单峰曲线的趋势;9种植物群落平均土壤呼吸速率的总体差异极为显著（P＜0.01）,狗牙根Cynodon dactylon草坪最高,为5.51 μmol·m^－2·s^－1,是呼吸速率最低的紫荆Cercis sp.群落的2.76倍;9种植物群落的土壤呼吸速率与气温、5 cm地温和10 cm地温均呈极显著指数相关（P＜0.01）,但地温Q₁₀（温度系数,温度每变化10 ℃,呼吸速率的相对变化）值高于气温,且5 cm和10 cm地温对土壤呼吸速率的影响较小;土壤易变碳的大小顺序为轻组有机碳＞微生物量碳＞可溶性碳,但土壤呼吸速率受土壤微生物量碳和可溶性碳的影响较大;草坪群落二氧化碳的年释放量最大,达到了33.18 t· hm^－2·a^－1,是乔木林的1.95倍,是灌木丛的2.12倍。图3表6参30     

大气CO2和O3升高对菜地土壤酶活性和微生物量的影响

利用OTC平台和青菜盆栽实验,探索[CO_2]、[O_3]或[CO_2+O_3]升高条件下,土壤理化性质、微生物量和土壤酶活性的变化,以期获得未来大气CO_2或/和O_3升高对土壤微生态系统的风险性。结果表明,[CO_2]升高不同程度地提高了土壤的可溶性有机碳(DOC)、可溶性有机氮(DON)、总磷(TP)、总碳(TC)、铵态氮(AN)、硝态氮(NN)含量和含水量(SWC),进而不同程度地提高了土壤微生物量碳(MBC)、微生物量氮(MBN)含量以及土壤蛋白酶(PRA)、蔗糖酶(SA)、脲酶(UA)、多酚氧化酶(POA)、酸性磷酸酶(APA)和中性磷酸酶(NPA)活性。相反,[O_3]升高不同程度降低了土壤DOC、TP、TK、TC、TN、AN、NN、SWC、MBC和MBN含量,提高了MBC/MBN比值,在不同程度上降低了土壤PRA、SA、UA、POA、APA和NPA酶活性。而[CO_2+O_3]在一定程度上消减了[O_3]对土壤微生物量和酶活性的抑制作用,也降低了[CO_2]升高对土壤微生物量和酶活性的刺激效应。因此,土壤微生物量和土壤酶活性的变化可用于评价未来大气CO_2或/和O_3升高对菜地土壤微生态环境的影响。     

加气灌溉对番茄地土壤CO_2排放的调控效应

【目的】CO_2是大气中最重要的温室气体,对全球变暖起到重要作用。加气灌溉通过改善土壤通气状态,提高作物产量、品质及水分利用效率等已被大量研究证实,然而加气灌溉引起的土壤环境效应研究较少,且通过静态箱法系统地研究加气灌溉对设施菜地土壤CO_2排放影响的研究尚未见报道。因此,分析加气灌溉对土壤CO_2排放的影响,对评估加气灌溉技术的农田生态效应具有重要作用。【方法】供试番茄品种为‘飞越’,通过温室小区试验利用文丘里计作为加气设备,通过地下滴灌系统实现水气结合的加气灌溉方式。采用静态箱-气相色谱法对温室番茄地土壤CO_2排放进行原位观测,研究加气灌溉对土壤CO_2排放的调控效应。试验按灌水量(充分灌溉、亏缺灌溉)和加气(加气、不加气)的双因素设计,设置4个处理,分别为:加气亏缺灌溉(AI1)、不加气亏缺灌溉(CK1)、加气充分灌溉(AI2)和不加气充分灌溉(CK2),每个处理3个重复。研究加气和充分灌溉较不加气和亏缺灌溉对温室番茄地土壤CO_2排放、土壤水分、土壤温度和土壤有机碳的影响。【结果】番茄整个生育期,不同加气灌溉模式下土壤CO_2排放通量随移植后天数增加呈波动性变化,总体呈现先增加后减小的趋势,峰值均出现在番茄开花坐果期。加气和充分灌溉处理较对应的不加气和亏缺灌溉处理增加了番茄整个生育期土壤CO_2平均排放通量和排放量,但差异不显著(P0.05)。AI1、CK1、AI2和CK2处理土壤CO_2平均排放通量分别为229.31、193.66、259.10和224.76 mg·m~(-2)·h~(-1),且以AI2处理土壤CO_2排放量最大(6 383.43 kg·hm~(-2)),分别是AI1、CK1和CK2处理的1.12、1.32和1.13倍。此外,不同加气灌溉模式下土壤充水孔隙率(WFPS)在番茄整个生育期内大致呈下降的趋势;土壤温度(T)大致呈上升的趋势,且同一时刻处理间土壤温度差异较小;而土壤有机碳(SOC)含量呈波动性变化且番茄整个生育期SOC含量变化幅度较小。加气灌溉较对应的不加气灌溉降低了T和WFPS,增加了SOC含量,但差异均不显著(P0.05);充分灌溉较对应的亏缺灌溉增加了WFPS和SOC,但不显著,对T的影响不一。此外,经相关性分析可知,土壤CO_2排放通量与土壤充水孔隙率呈负相关,与土壤温度和有机碳呈正相关,但相关性均不显著(P0.05)。【结论】通过温室小区试验得出,加气灌溉增加了土壤CO_2排放,但不显著(P0.05)。研究结果为评估加气灌溉技术的农田生态效应和设施菜地温室气体减排提供了一定的参考和科学依据。     

不同水分条件下海南红壤N2O排放对不同碳源添加的响应

为探讨添加不同水分条件下土壤N₂O排放对碳源添加的响应,以无任何添加的土壤为空白处理（CK）,设置B1、B2两个生物炭处理（B1：生物炭添加量为土壤质量的1％;B2：生物炭添加量为土壤质量的2％）和秸秆处理S（水稻秸秆添加量为土壤质量的2.75％,秸秆用量与制备B1的秸秆用量相当）,同时设置45%持水量W1（模拟干旱）、75%持水量W2（适中）和100%持水量W3（淹水）3个水分条件,培养25 d。结果表明：不同水分条件下土壤NH₄⁺-N含量为W1>W2>W3,NO₃^--N含量为W3>W2>W1。土壤水分显著影响N₂O排放,相比W1,CK、S、B1、B2处理在W2和W3水分条件下的N₂O累积排放量分别增加806.2%、455.8%、713.2%、311.3%和798.6%、315.3%、801.6%、661.7%。W1和W2水分条件下,相比CK,秸秆添加显著增加土壤N₂O累积排放量,增幅分别为80.9%和10.9%。添加生物炭在各水分条件下均降低土壤N₂O累积排放量,水分含量越高,降幅越大,B1和B2降幅分别为25.7%~33.5%和22.9%~65.0%。研究表明,海南红壤中添加生物炭可以减少土壤N₂O排放,而秸秆还田在持水量小于75%时可增加土壤N₂O排放,在淹水条件下可降低土壤N₂O排放。     

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。     

干湿交替和模拟氮沉降对巴音布鲁克高寒湿地土壤CO2排放的影响

为探讨干湿交替和模拟氮沉降对高寒湿地土壤CO_2排放的规律,以新疆巴音布鲁克高寒湿地土壤为研究对象,通过室内模拟控制试验,研究水分变化下[100%、70%、50%、40%和25%WFPS(土壤充水孔隙度Water filling soil porosity)]氮添加N0(0 kg·hm~(-2)·a~(-1))、N10(10 kg·hm~(-2)·a~(-1))和N100(100 kg·hm~(-2)·a~(-1))处理对巴音布鲁克高寒湿地土壤CO_2排放的影响。研究结果表明:土壤CO_2排放速率及累积排放量随WFPS值及氮添加量的增大而增加。一个循环,土壤由干到湿的过程中,初期土壤CO_2排放速率最高,随后随着水分减少,土壤CO_2排放速率呈降低趋势;首次干湿循环土壤CO_2累积排放量最大。土壤TN、NO_3~--N、NH_4~+-N、SOC含量均随土壤水分和氮添加量的增加而增加,而土壤SON随土壤水分和氮添加量的增加而减少。水分与土壤CO_2排放速率呈极显著正相关,氮添加与CO_2排放亦呈正相关。除了土壤SON、SOC含量与土壤CO_2排放速率呈负相关关系外,土壤TN、NO_3~--N、NH_4~+-N与CO_2排放都呈现出正相关关系。     

土壤氧气可获得性对双季稻田温室气体排放通量的影响

为探讨土壤氧气可获得性(SOA)对双季稻田温室气体排放的影响,利用静态箱气相色谱法对多种管理措施影响下稻田温室气体排放通量和土壤氧化还原电位(Eh)、pH值及田间淹水深度(H)等3种SOA因子进行了观测。结果表明,甲烷(CH₄)排放最集中的Eh值、pH值和H范围分别为-100-0mV、5 < pH < 6和1-5cm,3个范围内分别观测到48.8%、61.1%和77.0%的CH₄排放,其中H对CH₄排放影响最明显,单独由其就可解释37.8%的CH₄排放通量(P < 0.0001)。对于氧化亚氮(N₂O),观测到较多的负通量,其纯排放最密集的3种SOA因子的范围分别是:0-100mV、5 < pH < 6和1-5cm,而200-300mV是其排放的临界Eh范围,高于此范围N₂O排放极少。厌氧的反硝化过程是双季稻田N₂O产生的主导过程。可为水稻田温室气体排放机理研究提供基础数据。     

不同稻草还田模式下双季稻田周年CH4排放特征及温室效应

采用静态箱-气相色谱法对南方双季稻田稻季无草翻耕冬季休闲(CK)、周年稻草焚烧还田翻耕(BST)、稻季稻草覆盖免耕冬季高桩(SNTH)、稻季稻草覆盖免耕冬季翻埋(SNTB)和稻季稻草翻耕还田冬季稻草翻埋(STB)5种稻草还田模式下双季稻田周年CH4排放进行观测,分析双季稻田周年CH4排放特征及其温室效应,旨在探索双季稻田CH4减排最佳的稻草还田方式及土壤耕作调控技术模式。结果表明:早、晚稻季CH4排放总量分别占全年CH4排放总量的43.9%和52.1%,冬闲季CH4排放比例很小,仅为4.0%;稻草还田显著增加了周年CH4排放总量(P<0.05),增加幅度为25.9%~92.8%(P<0.05),与STB处理相比,SNTH处理和SNTB处理均能显著降低CH4排放(P<0.05);不同稻草还田处理周年CH4温室效应大小顺序为:STB>BST>SNTB>SNTH>CK。可以看出,双季稻田稻季稻草覆盖免耕还田、冬季翻埋稻草还田或留桩还田能显著减缓因稻草直接还田CH4排放引起的温室效应,在南方双季稻区是一项可行的CH4周年减排的稻草还田调控技术模式。     

耕层土壤N2O排放与温度及土壤深度依变性

【目的】揭示耕层不同深度土壤N2O的排放机制,为农田土壤N2O减排和预测提供科学依据。【方法】利用室内模拟试验,研究了西北地区冬小麦孕穗期、开花期和成熟期原状土壤,在相应田间水热条件下(温度:15,20,25℃;含水率:14.50%,18.70%),不同深度(5,10,15,20cm)耕层土壤N2O的排放特征。【结果】土壤N2O平均排放通量与土样NO3--N(底物)含量有关,孕穗期(15℃)土样,因其NO3--N含量较高(10.09mg/kg),故N2O平均排放通量亦较大。在一定土壤NO3--N含量范围(3.18～4.12mg/kg),不同深度土样的N2O平均排放通量与水热条件关系密切。孕穗期(15℃),较深土样N2O平均排放通量明显下降,其N2O平均排放通量表观滞留率显著增加,含水率较高土样表现更为突出;随着温度的升高(20,25℃),较深土样N2O平均排放通量明显升高,含水率较高土样增加明显,不同深度土样N2O平均排放通量几乎呈线性增加,其N2O平均排放通量表观滞留率明显减少。在孕穗期(15℃)水肥较充足的条件下,耕层土样N2O排放主要来自5～15cm土层;随温度升高,较深土样对N2O排放的贡献则更为突出。【结论】全球气候变暖将促使较深层次土壤中的N2O逸出地面,排入大气。