有机肥部分替代化肥对温室番茄土壤N_2O排放的影响

【目的】在等氮量有机部分替代化肥条件下研究温室番茄土壤N_2O排放特征,探讨影响温室土壤N_2O排放的环境因素,为估算温室菜地系统N_2O的排放清单及其减排潜力提供数据支撑和理论依据。【方法】以温室秋冬茬番茄为研究对象,设置不施肥(CK)、单施有机肥(MN)、单施化肥(CN)、有机肥部分替代化肥(CMN)4个处理,采用静态箱-气相色谱法,对番茄生育期内土壤N_2O排放及土壤温度、含水量进行监测。【结果】在相同施氮量情况下,处理CMN(有机部分替代无机)的N_2O排放总量为4.05 kg·hm-2,相比处理CN(单施化肥)和MN(单施有机肥),土壤N_2O排放总量降低了45.1%和33.2%;土壤N_2O排放系数分别降低了50.0%和37.5%;排放强度降低了50.0%、42.1%。各处理土壤N_2O排放通量峰值均出现在施肥灌水后第1天,排放主要集中在施肥灌溉后5 d内。温室番茄土壤N_2O排放通量与0-5 cm地温呈显著或极显著线性相关关系;与土壤充水孔隙率(WFPS)呈显著或极显著的对数函数关系,且不同施肥处理下土壤N_2O排放峰值出现在土壤充水孔隙率60%—80%范围内。【结论】温室番茄土壤N_2O排放的消长关系表现在温湿度变化和氮肥投入类型等方面,合理的减排措施应综合考虑以上因素。有机部分替代化肥施肥模式是提高温室番茄产量,减少N_2O排放排放强度、排放系数和排放总量,提高肥料利用率,实现化肥零增长的重要手段。     

种植年限对京郊设施菜地温室气体排放的影响

为揭示设施菜地CO_2、CH_4和N_2O 3种温室气体排放对种植年限的响应趋势及影响因素,在北京大兴选取管理措施相同的种植5 a(5Y)、10 a(10Y)、15 a(15Y)、20 a(20Y)的4个日光温室和棚间露天菜地(CK)为研究对象,分析了不同种植年限设施菜地土壤温室气体排放通量及其土壤理化性质、酶活性等因子变化。结果表明:设施菜地3种温室气体对种植年限的响应有所差异,CO_2、N_2O排放通量与排放总量均表现为随种植年限增加而逐渐增加;与CK相比,种植年限显著增加CO_2、N_2O排放通量和总量(P0.05),且N_2O排放通量受种植年限的影响更明显;种植年限对CH_4排放通量有一定促进作用但影响不显著。种植年限显著增加了设施菜地温室气体的增温潜势(GWP)和排放强度(GHGI)(P0.05),且N_2O对GWP贡献率也呈现出随种植年限增加而增加的趋势。冗余分析发现土壤有机碳(SOC)和NO_3~--N含量、β-1,4-N-乙酰基氨基葡萄糖苷酶(NAG)和硝酸还原酶(NRA)活性及土壤pH是影响设施菜地土壤温室气体排放的关键因子。设施菜地长期种植通过增加土壤SOC、NO_3~--N含量,提高NAG、NRA酶活性及降低土壤pH而促进了设施土壤CO_2、N_2O排放。研究表明,随种植年限增加,设施菜地温室气体排放通量、总量、GWP、GHGI均逐渐增加,因而采取合理措施,适度降低土壤NO_3~--N含量和提高土壤pH,有助于长期种植设施土壤温室气体减排。     

有机肥部分替代化肥对温室番茄土壤N2O排放的影响

【目的】 在等氮量有机部分替代化肥条件下研究温室番茄土壤N₂O排放特征,探讨影响温室土壤N₂O排放的环境因素,为估算温室菜地系统N₂O的排放清单及其减排潜力提供数据支撑和理论依据。【方法】 以温室秋冬茬番茄为研究对象,设置不施肥（CK）、单施有机肥（MN）、单施化肥（CN）、有机肥部分替代化肥（CMN）4个处理,采用静态箱-气相色谱法,对番茄生育期内土壤N₂O排放及土壤温度、含水量进行监测。【结果】 在相同施氮量情况下,处理CMN（有机部分替代无机）的N₂O排放总量为4.05 kg·hm ^-2,相比处理CN（单施化肥）和MN（单施有机肥）,土壤N₂O排放总量降低了45.1%和33.2%;土壤N₂O排放系数分别降低了50.0%和37.5%;排放强度降低了50.0%、42.1%。各处理土壤N₂O排放通量峰值均出现在施肥灌水后第1天,排放主要集中在施肥灌溉后5 d内。温室番茄土壤N₂O排放通量与0-5 cm地温呈显著或极显著线性相关关系;与土壤充水孔隙率（WFPS）呈显著或极显著的对数函数关系,且不同施肥处理下土壤N₂O排放峰值出现在土壤充水孔隙率60%—80%范围内。【结论】 温室番茄土壤N₂O排放的消长关系表现在温湿度变化和氮肥投入类型等方面,合理的减排措施应综合考虑以上因素。有机部分替代化肥施肥模式是提高温室番茄产量,减少N₂O排放排放强度、排放系数和排放总量,提高肥料利用率,实现化肥零增长的重要手段。     

基于产量和N2O排放的温室番茄灌溉模式

为了揭示设施菜地N₂O排放的变化规律,了解水肥气耦合对设施菜地土壤N₂O的影响,对不同水肥气处理进行综合评价,提出合理的减排措施。试验以番茄为供试作物,设置了灌水水平(I)、施肥水平(F)和加气水平(A)3个因素,以不加气(CK)充分灌溉条件下2个施肥水平为对照,设置I1和I2(分别为亏缺灌溉和充分灌溉,对应作物-皿系数(K_cp)分别为0.8和1.0)2个灌水水平,F1和F2(分别为低肥和高肥,对应施氮量为180 kg·hm^-2和240 kg·hm^-2)2个施肥水平,A1和A2(分别为1倍气和2倍气)2个加气水平,共10个处理。采用静态暗箱-气相色谱法对番茄全生育期N₂O排放进行监测分析,系统研究水肥气耦合对温室番茄土壤N₂O排放的影响及其影响因素。结果表明：灌水量和施肥量的增加均会增加土壤N₂O排放通量,I2处理的N₂O排放通量比I1处理平均增加14.79%(P>0.05),F2处理...     

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。     

加气灌溉对番茄根区土壤环境和产量的影响

【目的】探明加气灌溉对番茄根区土壤环境及番茄生物量、果实产量和水分利用效率的影响,为加气灌溉的推广提供依据。【方法】以番茄品种"金鹏10号"为供试材料,通过温室小区试验,设计了加气和不加气(对照)地下滴灌2种处理方式,每个处理3次重复,加气灌溉采用Mazzei287型文丘里加气设备,定期测定并比较2种灌溉方式下的土壤含水量、氧气含量、呼吸速率、温度及番茄生物量、产量和水分利用效率。【结果】与对照相比,加气灌溉使得10cm土层内土壤体积含水量降低了1.61%,根区土壤氧气含量增加了0.89%,土壤呼吸速率增加了26.76%,但土壤温度没有明显变化;加气灌溉下番茄的果实干鲜质量、叶干质量、茎干鲜质量和地上部干鲜质量均显著增大,但根干鲜质量和叶鲜质量无显著变化;同时,加气灌溉下灌溉水分利用效率增加了23.12%,单株产量提高了23.12%,单果质量增大了29.84%。【结论】加气地下滴灌在改善根区土壤环境、提高番茄产量和水分利用效率等方面具有明显优势。     

不同施氮水平下陇中黄土高原旱作小麦农田土壤温室气体的排放特征

【目的】研究不同施氮水平对陇中旱作小麦农田不同生育时期温室气体排放的影响,为旱区农业合理施用氮肥、减排温室气体提供理论依据.【方法】试验以长期施氮春小麦田为供试土壤,其中5个处理组氮肥投入量分别为0,52.5,105.0,157.5,210.0kg/hm~2.采用静态暗箱-气象色谱法测定旱作小麦农田土壤N_2O的排放通量,利用EGM-4便携式土壤碳通量测定系统测定小麦农田土壤CO_2的排放通量.【结果】春小麦全生育期内,不同施氮水平下N_2O排放通量变化趋势一致,其中在分蘖期(4月25日)、抽穗期(6月8日)和灌浆期(7月10日)出现排放峰,且灌浆期排放峰明显高于其他时期,出苗期出现排放最低峰.在灌浆期N_5处理组N_2O气体通量最高,其排放值为0.806mg/(m~2·h).CO_2通量变化在不同处理间较为一致,在分蘖期前变化幅度较小,至三叶期开始降低,其中N_1、N2处理组在三叶期到分蘖期CO_2通量变化幅度最大,分别从0.563、0.402μmol/(m~2·s)降低到0.238,0.183μmol/(m~2·s),其他处理变化幅度较小.相关分析发现,N_2O平均通量与各土层土壤温度呈负相关,但相关性不显著;与0～5cm土壤含水量呈负相关,与5～10cm和10～30cm土壤含水量呈正相关,相关系数分别为0.496和0.105.CO_2平均通量与各土层土壤温度呈显著正相关,相关系数分别为0.427、0.419和0.367;与0～5cm和10～30cm土壤含水量呈显著正相关,相关系数分别为0.529和0.385.【结论】在整个生育期内,小麦田N_2O和CO_2的排放量均在一定程度上受到土壤温度和土壤水分的共同影响.同时,小麦田不同施氮水平处理下N_2O的平均排放通量随着施肥量的增加而增加,且N_5处理组N_2O排放量最高;小麦田CO_2的平均排放通量随施氮量的增加而逐渐降低,且N_1处理组CO_2排放通量最高.     

不同轮作方式对免耕农田土壤CO2排放的影响

【目的】研究免耕条件下不同轮作方式对土壤CO2排放的影响,以期为农田固碳减排提供参考。【方法】采用大田定位试验的方法,以冬小麦(Triticum aestivum L.)-夏闲、冬小麦-夏玉米(Zea mays L.)、冬小麦-夏大豆(Glycine max(Linn.)Merr.)和冬油菜(Brassica campestris L.)-夏玉米4种轮作方式为研究对象,在免耕条件下,分析2012年3-6月冬小麦和冬油菜生长季土壤CO2排放规律,以及其与土壤温度和湿度之间的关系。【结果】免耕条件下4种轮作方式土壤CO2排放通量具有明显的变化规律,整体呈先上升再下降的趋势;平均CO2排放通量表现为冬小麦-夏玉米(13.91μmol/(m2·s))冬小麦-夏大豆(9.09μmol/(m2·s))冬小麦-夏闲(6.43μmol/(m2·s))冬油菜-夏玉米(4.56μmol/(m2·s)),且不同处理间平均土壤CO2排放通量差异达极显著水平(P0.01);冬小麦-夏闲处理土壤温度最低,土壤湿度最大,平均土壤温度和湿度分别为14.49℃和13.28%,且与土壤CO2排放通量的相关性最小,说明土壤温湿度变化对冬小麦-夏闲处理土壤呼吸的影响较小。【结论】4种轮作方式中,冬油菜-夏玉米轮作最有利于减少农田温室气体排放,缓解全球气候变化。     

滴灌水肥一体化配施有机肥对土壤N_2O排放与酶活性的影响

【目的】通过在有机肥基础上增施不同量无机氮,研究滴灌水肥一体化条件下温室番茄土壤N_2O排放和脲酶(UR)、硝酸还原酶(NR)、亚硝酸还原酶(Ni R)以及羟胺还原酶(Hy R)活性的动态变化,分析各处理土壤N_2O排放特征及土壤UR、NR、Ni R和Hy R活性对土壤N_2O排放的影响,揭示在滴灌水肥一体化下N_2O排放过程机制。【方法】试验共设CK(不施氮)、N1(200 kg·hm-2有机氮)、N2(200 kg·hm-2有机氮+250 kg·hm-2无机氮)、N3(200 kg·hm-2有机氮+475 kg·hm-2无机氮)4个处理。采用静态箱-气相色谱法,对番茄生育期内土壤N_2O排放、土壤酶活性、土壤温湿度等进行监测。【结果】滴灌水肥一体化,各施氮处理均在施肥+灌溉后第1天出现N_2O排放高峰,随着时间推移不断下降,不同处理番茄整个生育期N_2O排放通量在0.98—1 544.79μg·m-2·h-1。土壤N_2O排放总量差异显著,依次为N3((7.13±0.11)kg·hm-2)N2((4.87±0.21)kg·hm-2)N1((2.54±0.17)kg·hm-2)CK((1.56±0.23)kg·hm-2),与N3相比,处理N1、N2土壤N_2O排放总量分别降低了64.38%、31.70%。番茄生育期内N_2O季节排放特征明显,秋季高,冬季低。土壤氮素转化相关酶活性大致随施氮量的升高而增高。土壤N_2O排放通量与5 cm土壤温度、0—10 cm土层硝态氮含量、土壤NR活性及土壤Hy R活性均呈极显著正相关(P0.01)。【结论】滴灌水肥一体化下,土壤微生物处于好气环境,土壤N_2O主要来自于硝化过程,减少了由反硝化过程所产生的N_2O排放。综合考虑番茄产量、品质、N_2O排放等因素,推荐北方温室秋冬茬番茄施用200 kg·hm-2有机氮+250 kg·hm-2无机氮,75 kg·hm-2 P2O5,450 kg·hm-2 K2O较为适宜。     

减氮配施氮转化调控剂对麦田CO2和CH4排放的影响

为解决小麦生产中增施氮肥导致温室气体CO_2和CH_4排放增加、增温潜势较大等问题,采用田间试验法,研究减氮并配施不同氮转化调控剂等条件下的麦田土壤CO_2和CH_4排放规律、排放总量和二者的增温潜势。结果表明:麦田土壤是CO_2排放源,其排放通量在夏季较高,春、秋季次之,冬季最低;麦田土壤是CH_4弱吸收汇,季节性变化不明显;土壤温度、湿度、施肥等显著影响温室气体排放;与农民习惯施氮肥比,减氮处理的CO_2平均排放通量和排放总量分别显著降低8.3%～32.6%和7.8%～31.6%,减氮处理的CH_4平均吸收通量和吸收总量分别增加43.0%～130.8%和49.4%～138.5%,减氮处理的总GWP和净GWP分别降低7.9%～31.6%和14.5%～55.5%;与等氮量处理相比,配施氮转化调控剂处理的CO_2排放通量、排放总量分别降低5.9%～26.5%和6.6%～25.8%,CH_4平均吸收通量和吸收总量分别增加19.7%～61.3%和20.2%～59.7%,总GWP和净GWP降低6.6%～25.8%和12.6%～47.9%。结果表明,在农民习惯施氮肥基础上减氮和氮肥配施氮转化调控剂均显著减少麦田土壤CO_2排放、促进CH_4吸收、降低增温潜势。     

The effects of aeration and irrigation regimes on soil CO2 and N2O emissions in a greenhouse tomato production system

Aerated irrigation has been proven to increase crop production and quality, but studies on its environmental impacts are sparse. The effects of aeration and irrigation regimes on soil CO_2 and N_2O emissions in two consecutive greenhouse tomato rotation cycles in Northwest China were studied via the static closed chamber and gas chromatography technique. Four treatments, aerated deficit irrigation(AI1), non-aerated deficit irrigation(CK1), aerated full irrigation(AI2) and non-aerated full irrigation(CK2), were performed. The results showed that the tomato yield under aeration of each irrigation regime increased by 18.8% on average compared to non-aeration, and the difference was significant under full irrigation(P0.05). Full irrigation significantly increased the tomato yield by 23.9% on average in comparison to deficit irrigation. Moreover, aeration increased the cumulative CO_2 emissions compared to non-aeration, and treatment effects were significant in the autumn-winter season(P0.05). A slight increase of CO_2 emissions in the two seasons was observed under full irrigation(P0.05). There was no significant difference between aeration and non-aeration in soil N_2O emissions in the spring-summer season, whereas aeration enhanced N_2O emissions significantly in the autumn-winter season. Furthermore, full irrigation over the two seasons greatly increased soil N_2O emissions compared to the deficit irrigation treatment(P0.05). Correlation analysis indicated that soil temperature was the primary factor influencing CO_2 fluxes. Soil temperature, soil moisture and NO_3~– were the primary factors influencing N_2O fluxes. Irrigation coupled with particular soil aeration practices may allow for a balance between crop production yield and greenhouse gas mitigation in greenhouse vegetable fields.     

基于不同施肥模式添加生物炭后菜地土壤CO2释放特征及不同形态碳含量变化

【目的】研究4种常规施肥模式下,添加生物炭后菜地土壤（褐潮土）CO₂释放量、可溶性有机碳（DOC）和微生物生物量碳（SMBC）含量的变化,阐明添加生物炭对土壤CO₂释放及不同形态碳的影响。【方法】采用室内恒温好氧培养-气象色谱测定方法,在不施肥（CK）、施有机肥（M）、施化肥（F）、有机无机混施（M+F）4种模式下投入2%和4%（质量比：生物炭/土壤干重）生物炭,定期采集气样和土样,分析土壤CO₂的释放量及DOC、SMBC含量的动态变化,并分析DOC、SMBC含量变化与CO₂释放量变化之间的相关关系。【结果】在F和M+F基础上,添加生物炭处理的土壤CO₂释放速率在培养前期（2—8 d）显著高于未添加生物炭处理,而在10—60 d,二者CO₂释放速率无显著差异;在CK和M基础上,添加与未添加生物炭处理在整个培养期间CO₂释放速率没有显著差异。在CK基础上,添加2%和4%生物炭后CO₂累积释放量分别为2 839和3 272 mg·kg^-1,与CK（3 134 mg·kg^-1）相比均无显著差异;而在F和M+F基础上,添加2%和4%生物炭后CO₂累积释放量均显著提高,分别提高20.6%和19.8%、29.9%和40.7%。相关分析表明,未添加生物炭处理DOC、SMBC含量与CO₂释放量之间无相关关系,而添加生物炭处理DOC、SMBC含量与CO₂释放量极显著相关。【结论】将生物炭单独投入未施肥土壤中,土壤CO₂排放量未出现明显增加或降低;在有机肥基础上添加生物炭,土壤CO₂排放量随着生物炭投入量的增加而增加;在化肥、有机无机配施基础上添加生物炭后,土壤CO₂排放增加比例最高。     

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。     

节水灌溉、树脂包膜尿素和脲酶/硝化抑制剂对双季稻温室气体减排的协同作用

【目的】研究薄浅湿晒节水灌溉技术的减排增产效果及其与新型氮肥和添加剂的协同作用,提出增产与减排双赢的水氮管理措施。【方法】以江汉平原双季稻为研究对象,设置4种不同水氮管理措施:1普通尿素+常规灌溉(U+CI),作为对照(CK);2普通尿素+薄浅湿晒节水灌溉(U+SI);3树脂包膜控释尿素+薄浅湿晒节水灌溉(CRU+SI);4碧晶尿素(含0.5%硝化抑制剂2-氯-6-三氯甲基吡啶)+氢醌+薄浅湿晒节水灌溉(NU+HQ+SI)。采用静态箱-气象色谱法进行稻田温室气体连续监测,分析不同水氮管理措施的CH_4和N_2O排放量、基于CH_4和N_2O的综合温室效应。水稻收获后统计产量,计算各处理单位产量的排放量(GHGI)。【结果】薄浅湿晒节水灌溉有效抑制了特别是水稻生育后期的CH_4排放峰,导致早稻和晚稻U+SI处理的CH_4排放量极显著地小于U+CI处理(P0.01),且晚稻的减排幅度更大。节水灌溉条件下,施用树脂包膜控释尿素、碧晶尿素混施氢醌比普通尿素进一步减少CH_4排放量,CRU+SI和NU+HQ+SI处理的两季水稻CH_4排放总量分别是U+SI处理的60%和73%。薄浅湿晒节水灌溉促进了稻田N_2O的排放,早稻和晚稻U+SI处理的N_2O排放量分别比U+CI处理显著增加了34%和39%(P0.05)。节水灌溉条件下,相比普通尿素,碧晶尿素混施氢醌、树脂包膜控释尿素处理的N_2O排放量呈现减少的趋势,尤其以碧晶尿素混施氢醌处理的控制效果更好。综合早稻和晚稻2个季节,薄浅湿晒节水灌溉下CH_4和N_2O排放此消彼长,但CH_4减排量大于N_2O增排量。总体而言,薄浅湿晒节水灌溉具有减少稻田综合温室效应的作用,减排效果视不同氮肥种类而不同,以树脂包膜控释尿素的减排效果最高为49%,其次为碧晶尿素混施氢醌,减排幅度达46%,普通尿素最低为28%。同时,施用树脂包膜控释尿素、碧晶尿素混施氢醌更有利于增加水稻产量,降低排放强度。【结论】薄浅湿晒节水灌溉具有减排稳产的良好效果,薄浅湿晒节水灌溉结合施用树脂包膜控释尿素和添加脲酶/硝化抑制剂能进一步增加水稻产量和减少稻田温室气体排放,可作为水稻生产减排增效的推广技术。     

土壤含水量对硝化和反硝化过程N_2O排放及同位素特征值的影响

【目的】通过室内培养试验,研究不同含水量对北京顺义潮褐土N_2O排放及同位素特征值(δ15Nbulk,δ18O和nitrogen isotopomer site preference of N_2O,简称SP)的影响,以期获得不同水分条件下土壤N_2O产生途径及变化规律,为农田土壤N_2O减排提供理论依据。【方法】结合稳定同位素技术与乙炔抑制法,以北京顺义潮褐土为试材,设置3个含水量梯度:67%、80%和95%WFPS(土壤体积含水量与总孔隙度的百分比或实际重量含水量与饱和含水量的百分比,简称WFPS),在此基础上设置无C2H2,0.1%(V/V)C2H2和10%(V/V)C2H2处理。将土壤装入培养瓶中培养2 h,之后收集培养瓶中的气体测定N_2O浓度及同位素特征值,并采集土样测定其NH+4-N和NO-3-N的含量。利用同位素二源混合模型计算硝化和反硝化作用对土壤N_2O排放的贡献率,对N_2O产生途径进行量化分析。【结果】根据室内土壤培养测定结果,高(95%WFPS)、中(80%WFPS)和低(67%WFPS)含水量土壤N_2O加权平均排放通量分别为1.17、0.27和0.08 mg N·kg-1·d-1,高含水量土壤N_2O排放量均显著高于中、低含水量处理,中含水量处理显著高于低含水量;整个培养周期,高、中和低含水量土壤N_2O+N_2累积排放量分别为培养初期总的无机氮含量的18.05%、5.27%和1.24%(N_2O+N_2累积排放量分别为19.61、5.72和1.35 mg N·kg-1;各处理NH+4-N+NO-3-N初始含量均为108.62 mg N·kg-1);与低含水量处理相比,高、中含水量土壤的N_2O+N_2累积排放量分别增加了13.53倍和3.24倍,高含水量土壤N_2O+N_2累积排放量比中含水量高2.43倍,表现为随着含水量的增加,土壤无机氮(NH+4-N+NO-3-N)以气态氮(N_2O+N_2)形式的损失量逐渐增加。3个含水量处理N_2O的δ15Nbulk加权平均值变化范围为-42.93‰—-4.07‰,且较高含水量处理显著低于较低含水量处理;10%(V/V)C2H2抑制土壤中N_2O还原成N_2的过程,各含水量土壤中,10%(V/V)C2H2处理组其N_2O的δ18O值显著低于0.1%(V/V)C2H2处理组,且N_2O/(N_2O+N_2)比率随土壤含水量增加而降低;各处理土壤中同时存在多个N_2O产生过程,对于培养第一周,土壤产生的N_2O的SP值于培养前4 d呈逐渐增加的趋势,之后又逐渐降低,低含水量土壤在第1—2天产生的N_2O的SP值为6.74‰—12.04‰,反硝化作用对土壤N_2O排放的贡献率为56.36%—66.15%,此培养阶段表现为土壤主要通过反硝化作用产生N_2O,之后,硝化作用贡献率(55.78%—100%)增强;中含水量土壤N_2O的SP加权平均值为10.26‰,该土壤中反硝化作用(40.90%—74.04%)占据主导地位;加10%(V/V)C2H2的高含水量处理,在整个培养第一周均具有较高的SP值,变化范围为7.61‰—21.11‰;与0.1%(V/V)C2H2处理组相比,10%(V/V)C2H2处理的高、中和低含水量土壤排放N_2O的SP加权平均值分别降低了0.10倍、0.33倍和0.06倍。【结论】土壤含水量增加促进N_2O排放,高含水量处理中N_2O排放量最高。67%WFPS处理中,N_2O排放前期以反硝化作用为主,后期以硝化作用为主;80%WFPS处理中,N_2O主要由反硝化过程产生;95%WFPS处理中,N_2O排放以硝化作用为主。     

灌溉下限对设施土壤N2O和NO排放特征的影响

【目的】合理灌溉是设施生产控制N₂O和NO排放,提高氮肥利用率的有效措施。研究不同灌水下限设施土壤N₂O和NO排放动态与土壤水分、无机氮和可溶性有机氮关系,分析N₂O和NO排放特征及影响因素,以期为N₂O、NO减排和设施土壤灌溉管理提供科学依据。【方法】基于连续7年的设施土壤不同灌溉下限的田间定位试验,以番茄为供试作物,设4个土壤水吸力处理,分别为25 kPa（W₁）、35 kPa（W₂）、45 kPa（W₃）和55 kPa（W₄）。采用密闭静态箱-气相色谱和氮氧化物分析仪法,分别对番茄生长季的N₂O和NO进行田间原位同步观测。【结果】番茄生长季不同灌水下限处理土壤N₂O和NO排放通量分别为 -34.46—1 671.78 μg N·m^-2·h^-1和6.83—269.89 μg N·m^-2·h^-1,二者排放峰值期同步且主要发生在施肥和灌溉后,各处理NO/N₂O均小于1。土壤N₂O和NO累积排放量分别为W₂和W₁处理最低（P <0.01）,各处理N₂O+NO总累积排放量表现为W₄处理>W₃处理>W₁处理>W₂处理。W₂处理番茄产量较W₁、W₃和W₄处理分别增加84%、32.4%和12%。单位产量N₂O+NO排放量表现为W₄处理最高（P <0.01）,W₂处理最低。各处理施肥和收获后土壤无机氮和可溶性有机氮含量的重复测量方差分析表明,除灌水下限和观测时间交互对亚硝态氮含量影响不显著外,灌水下限和观测时间及二者交互效应对土壤无机氮和可溶性有机氮均有极显著影响（P <0.01）。冗余分析和相关分析表明,NO₂^--N、NH₄⁺-N和土壤孔隙含水量（WFPS）可分别解释设施土壤N₂O和NO变异的55%、32.5%和20.7%,均是极显著影响不同灌溉下限N₂O和NO排放的主要影响因素。【结论】综合考虑产量和N₂O、NO减排效应,灌水下限35 kPa的W₂处理为本试验最适宜的灌溉管理措施。     

长期施用有机肥与化肥氮对华北夏玉米N_2O和CO_2排放的影响

[目的]等施氮量条件下,比较有机肥与化肥田间施用后农田温室气体(CO2和N2O)的排放量及其增温潜势,正确认识有机肥与化肥在田间温室气体排放过程中的贡献,为制定田间合理的减排措施提供理论依据。[方法]在华北平原冬小麦-夏玉米种植制度下,以8年的长期定位试验为平台,利用静态箱-气相色谱法,于2014年6—10月,持续监测了化肥和有机肥在不同施肥水平下潮土玉米季土壤N2O和CO2的排放特征,并估算玉米季温室气体排放量及其产生的综合温室效应。[结果]施用有机肥与化肥农田土壤N2O的排放通量变化基本一致,施肥后出现短暂的排放高峰,之后逐渐趋于平稳;等氮条件下,化肥处理的N2O日排放通量明显高于有机肥处理,峰值过后的稳定期内有机肥处理的N2O排放通量略高于化肥处理。化肥的施用对农田土壤CO2的排放规律影响不明显,有机肥施用后CO2会出现持续的排放高峰。施用有机肥与化肥均会增加N2O的排放总量,且随施氮增加N2O排放总量显著增加;等氮量条件下,化肥处理的N2O排放总量显著高于有机肥。有机肥处理显著增加了农田土壤CO2的排放量,而化肥对CO2排放总量的影响不明显。施氮量为240kg·hm-2时,有机肥和化肥处理作物产量均达到较高水平,而温室气体的排放强度(GHGI)最低,分别为0.27、0.63 kg·hm-2,高于此施氮量,有机肥和化肥处理的GHGI均会明显增加。[结论]大量施用有机肥和化肥都会产生过多的温室气体。由于有机肥的固碳效应,化肥处理GHGI高于有机肥处理,适量施用有机肥是实现农田固碳减排的重要途径。     

地下加气渗灌对土壤水分入渗速率及水盐分布的影响

【目的】研究加气渗灌模式下土壤水盐运移规律,为新疆南疆地区节水灌溉方式和盐碱地改良方法提供借鉴。【方法】采用室内土箱试验,设置处理为标准加气量,灌前加气(T₁),灌水中间段加气(T₂);1.5倍标准加气量灌前加气(T₃),灌水中间段加气(T₄)的两因素两水平完全试验,并设置不加气处理CK为对照组,灌水量统一设置为13 L。灌水结束后静置24 h,取样分析水分在土壤中的入渗速率和湿润体内水分及盐分分布。【结果】加气处理较不加气处理灌水结束时间更早。T₁,T₂,T₃,T₄处理灌水时间较CK处理分别缩短8.70%,28.99%,31.88%和43.48%,加气处理较CK处理土壤中水分入渗速率更快。加气量增加,入渗速率也随之增加。在距渗灌管水平距离0 cm,一维纵深20～30 cm处土壤平均质量含水率分别为16.2%,13.31%,14.61%,13.07%,13.21%。在距渗灌管水平距离15 cm,一维纵深10～35...     

大气CO_2浓度和温度升高对稻麦轮作生态系统N_2O排放的影响

【目的】研究大气CO_2浓度和温度升高条件下稻麦轮作生态系统N_2O排放的响应规律,以期科学评估未来气候变化情境下,CO_2浓度和温度升高对稻麦轮作生态系统N_2O排放的影响,为中国应对未来气候变化提供数据支持。【方法】依托同步模拟自由大气CO_2浓度升高和温度升高的T-FACE试验平台,设置本底大气CO_2浓度和温度(Ambient)、500μmol·mol~(-1) CO_2+本底大气温度(C)、本底大气CO_2浓度+温度增加2℃(T)和500μmol·mol-1 CO_2+温度增加2℃(C+T)等4个处理。采用静态暗箱-气相色谱法原位观测稻麦轮作生态系统N_2O排放通量,研究稻麦轮作生态系统N_2O排放对大气CO_2浓度和温度升高的响应规律。【结果】(1)CO_2浓度升高使水稻和小麦生物量和产量分别显著增加9.7%、11.3%和5.6%、5.7%(P0.05);温度升高使水稻和小麦生物量和产量分别显著减少21.1%、18.0%和31.6%、17.7%(P0.05);CO_2浓度和温度的同步升高使水稻和小麦生物量和产量分别显著降低13.5%、8.7%和26.0%、10.3%(P0.05)。(2)CO_2浓度和温度升高,均未改变稻麦轮作系统N_2O的季节排放模式。CO_2浓度升高条件下,水稻季和小麦季N_2O排放分别增加15.2%和39.9%,其中后者达显著水平(P0.05);温度升高未显著影响水稻季N_2O排放,但显著增加小麦季N_2O排放20.5%(P0.05);CO_2浓度和温度同步升高对水稻季N_2O排放的影响存在较大的年际差异,但总体上有促进N_2O排放的趋势;CO_2浓度和温度同步升高极显著增加小麦季N_2O排放(46.0%,P0.01)。(3)小麦季N_2O排放与小麦生物量密切相关,在CO_2浓度和温度升高条件下,小麦季N_2O排放与小麦地下部生物量和ΔSOC之间具有显著的正相关关系。(4)与对照组相比,CO_2浓度升高、温度升高以及两者的共同作用,分别导致稻麦轮作系统单位产量的N_2O排放强度(GHGI)分别增加29.1%、66.3%和81.8%,其中温度升高和CO_2浓度和温度同步升高处理达显著水平(P0.05)。【结论】CO_2浓度升高和温度升高均未改变稻麦轮作生态系统N_2O的季节排放模式。CO_2浓度升高导致稻麦轮作系统N_2O排放显著增加;温度升高显著增加小麦季N_2O排放,但未显著影响水稻季N_2O排放。CO_2浓度和温度升高导致稻麦轮作系统温室气体排放强度增加,各处理条件下温室气体排放强度的响应从大小依次为:C+TTC。可见,在未来CO_2浓度和温度升高情境下,为保证现有粮食供应水平不变,由稻麦生产所导致的N_2O排放强度变化可能会进一步加剧气候变化进程。