小麦秸秆生物质炭添加对第四纪红壤CO_2和N_2O排放的影响

生物质炭具有含碳量高、吸附性强、不易分解等特点,农田施用生物质炭被认为是一种新型的土壤固碳和温室气体减排措施。本研究以第四纪红色粘土母质发育的红壤为对象,添加不同量的小麦秸秆生物质炭(0、0.5%、1%、2%和2.5%w/w),以不添加生物质炭处理为对照,在25℃恒温,保持田间持水量稳定的条件下,进行60 d的室内培养,通过测定培养期间土壤CO_2和N_2O排放与相关土壤性质,分析其动态变化,探讨生物质炭添加对红壤CO_2和N_2O排放的影响及其机制。结果表明,生物质炭添加极显著的影响CO_2和N_2O排放(P0.01)。在培养期的前15 d,尤其是前2 d,与对照相比,生物质炭添加促进了CO_2排放,且随着添加量的增加而增加,这与生物质炭本身含有的可溶性有机碳分解和无机碳释放有关。与CO_2排放相反,在培养期的前10 d,生物质炭添加较对照降低了N_2O排放。这是由于生物质炭吸附土壤中的NH4+-N,降低了硝化过程产生的N_2O排放所致。在培养期的15~60 d,与对照相比,各生物质炭处理均显著降低了CO_2的排放(P0.05),降幅达8.2%~18.4%。培养10 d之后,与对照相比,生物质炭增加了土壤N_2O排放。从整个培养期来看,与对照相比,生物质炭添加促进了CO_2(0.5%生物质炭处理显著降低,P0.05)和N_2O排放,增幅分别为-6.3%~18.7%和16.9%~58.5%。研究表明,在室内培养条件下小麦秸秆生物质炭添加促进了第四纪红壤的CO_2和N_2O排放,该结果可以为田间条件下应用生物质炭作为减排措施提供参考。     

亚热带区域农业面源污染流域源头防控机理与技术示范

日益剧增的农业面源污染使得亚热带流域环境可持续管理面临巨大挑战。亚热带红壤丘陵地区的丰富降水、复杂多样土地利用方式和高强度氮磷投入,导致了该地区水文过程、氮磷元素生物地球化学过程、以及氮磷污染物迁移转化规律的复杂性。从"十一五"至今,我们以亚热带丘陵区典型金井小流域为对象,研究建立流域多尺度环境监测系统,准确定量流域氮磷平衡特征,精确解析流域氮磷迁移规律与输出通量;构建以水文和氮磷过程为主要对象的分布式栅格流域生源要素管理模型(CNMM),制定流域氮磷环境安全控制标准,开发流域环境安全评价和污染源头防控决策支持系统;研发针对农田养分流失、分散型农村生活污水和养殖业废水的绿狐尾藻生态湿地消纳技术,探索农业氮磷减控关键途径,构建流域面源污染源头防控技术体系,并进行了大规模的推广应用与示范。这些结果将巩固和加强亚热带区域农业面源污染流域源头防控的应用基础研究,为实现流域环境的生态管理、质量恢复和生态系统服务功能提升提供理论依据。     

南方双季稻区生物质炭还田模式生态效益评价

应用生态经济系统能值分析理论与方法,引入环境污染指数和能值反馈率2个新的指标,分析了无秸秆还田(CK,即常规施肥处理)、低量秸秆还田(LS)、高量秸秆还田(HS)、低量秸秆源生物质炭施用(LC)和高量秸秆源生物质炭施用(HC)5种秸秆还田模式的能值效益,从农业可持续发展水平来评价南方双季稻区最佳管理模式。结果表明:秸秆还田显著增加了农田温室气体能值产出,LS、HS处理分别是CK处理的1.94倍和2.92倍,分别减少了8.13%和10.80%的水稻生物量能值产出。秸秆源生物质炭还田温室气体能值产出与常规施肥处理(CK)差别不大,但明显低于秸秆直接还田,减少了49.10%~59.36%。秸秆源生物质炭还田增加了水稻生物量能值产出,比常规施肥处理(CK)增加了4.32%~10.49%,比秸秆直接还田增加了16.96%~20.27%。5种秸秆还田模式,能值产投比早稻季依次为:LCHCCKHSLS,晚稻季依次为:HCLCCKLSHS。综合评价双季稻生态系统可持续发展水平,早稻和晚稻季节HC均高于其他模式。因此,从能值效益角度,高量秸秆源生物质炭还田是该区域双季稻生产中最优的秸秆还田模式,可以大力推广。     

乌鲁木齐市区大气氮素干沉降的输入性分析

2009年8月至2010年3月在乌鲁木齐市及城郊,通过大气颗粒物采样器、气体被动采样器对大气氮素干沉降进行连续性监测。结果表明：除NH3浓度值ISFR（土肥所）高于XIEG（生地所）外,其他活性氮成分的浓度XIEG均大于ISFR。NO2-N,NH3-N（气态）,PNO 3--N,PNH 4＋-N（气溶胶态）和PM10（...     

温度和水分对长沙市丘陵马尾松林红壤N2O排放的影响——一个室内培养试验

气候变暖是当今人类面临最重要的环境问题之一,导致气候变暖的主要原因是大气中温室气体浓度不断增加.氧化亚氮(N2O)是仅次于CO2和CH4的第三大温室气体,以100年计,单位质量N2O增温效应是CO2的298倍.N2O在大气中停留时间长,不仅引发温室效应,而且能参与大气中许多光化学反应,破坏大气臭氧层,给人类健康和生态环境造成危害(IPCC,2007).     

施肥对我国竹笋生产与竹林土壤环境的影响

我国是竹笋生产大国,也是竹林施肥量最大的国家。施肥在增加竹笋产量的同时,也对竹林土壤环境产生了重要影响。本文通过整合分析近10年文献资料,阐释了施肥对竹笋产量、品质以及竹林土壤环境的影响,探讨了面向绿色可持续发展的竹林养分管理措施。研究表明,合理及优化施肥能显著促进竹笋生长,与不施肥处理相比,平均胸径增长率可达5.5%~33.3%,竹笋产量增产幅度为56.0%~497%。施肥能够增加竹笋的硒含量、总氨基酸态氮含量、总糖含量等,促进竹笋品质的提升。竹林不合理施肥导致土壤碳氮储量下降,加剧土壤酸化和降低土壤微生物多样性与活性,引起氮磷面源污染、重金属污染和温室气体排放增多等生态环境问题。为此,提出了通过加强竹林土壤质量监测力度与土壤培肥、优化竹林养分管理和增强农户科学施肥意识等竹林优化施肥与土壤环境改良的具体建议。     

点源时间序列数据缺失值的估值方法比较——以小流域气象和水文数据为例

对点源时间序列数据缺失值进行有效估值能提升其数据质量。为探究不同估值方法对点源时间序列数据缺失值的估值效果及其影响因素,以亚热带典型小流域长期定位观测的每日气象和水文数据(最高气温、最低气温、太阳辐射量、降雨量及地表径流量)为例,以均方根误差(RMSE)、绝对平均误差(MAE)和Pearson相关系数(r)为性能验证指标,比较了线性内插法(LIM)、K-最近邻插值法(KNNM)、样条插值法(SIM)、多项式插值法(PIM)和核密度估值法(KDEM)5种估值方法的估值性能差异及其主要影响因素。结果表明:(1)LIM、SIM和KDEM的估值性能总体上优于其它2种方法;(2)5种估值方法对气象数据(最高气温、最低气温和太阳辐射量)缺失值估值的RMSE为1.81~6.35,MAE为1.30~4.20,r为0.70~0.98(P0.05),而对水文数据(降雨量和地表径流量)缺失值估值的RMSE为12.54~26.28,MAE为3.60~14.21,r为0.07~0.72。可见,各估值方法对气象数据的估值性能强于对水文数据;(3)上述数据集的变异系数(CV)与估值评估指标(RMSE、MAE及r)线性相关(P0.05),是影响估值性能的重要因素。     

北京近郊农田大气NH3与NO2干沉降研究

近几十年来,随着世界经济和人口的迅速增长,全球大气活性氮排放量急剧上升[1]。活性氮大气排放的增加使得从大气沉降到地面的氮素数量也迅速增加,从而有可能导致自然或半自然生态系统(如森林、草地和湖泊等)富营养化土壤或水体酸化以及生物多样性降低等危害[2~5]。为了有效地评价大气氮沉降的生态环境效应,欧美一些国家进行了大量的氮沉降监测工作,并建立起了比较完善的氮沉降监测网络,如联合国欧洲经济委员会欧洲监测与评价计划(UN ECE-EMEP)、美国的国家大气沉降计划(NADP)和清洁空气状况与趋势网(CASTNet)以及加拿大的空气与降水监测网(CAPMoN)等。我国关于氮沉降的网络研究起步较晚,且主     

南方双季稻区生物质炭还田模式生态效益评价

应用生态经济系统能值分析理论与方法,引入环境污染指数和能值反馈率2个新的指标,分析了无秸秆还田(CK,即常规施肥处理)、低量秸秆还田(LS)、高量秸秆还田(HS)、低量秸秆源生物质炭施用(LC)和高量秸秆源生物质炭施用(HC)5种秸秆还田模式的能值效益,从农业可持续发展水平来评价南方双季稻区最佳管理模式。结果表明:秸秆还田显著增加了农田温室气体能值产出,LS、HS处理分别是CK处理的1.94倍和2.92倍,分别减少了8.13%和10.80%的水稻生物量能值产出。秸秆源生物质炭还田温室气体能值产出与常规施肥处理(CK)差别不大,但明显低于秸秆直接还田,减少了49.10%~59.36%。秸秆源生物质炭还田增加了水稻生物量能值产出,比常规施肥处理(CK)增加了4.32%~10.49%,比秸秆直接还田增加了16.96%~20.27%。5种秸秆还田模式,能值产投比早稻季依次为:LC> HC> CK> HS> LS,晚稻季依次为:HC> LC> CK> LS> HS。综合评价双季稻生态系统可持续发展水平,早稻和晚稻季节HC均高于其他模式。因此,从能值效益角度,高量秸秆源生物质炭还田是该区域双季稻生产中最优的秸秆还田模式,可以大力推广。