种植夏季豆科作物对旱地氧化亚氮排放贡献的研究

 就大田条件下种植夏季豆科作物对农田土壤氧化亚氮 (N2 O)排放影响的研究表明 ,以N2 O N的平均排放通量表示 ,花生处理为 2 5 .9μg·m-2 ·h-1,显著高于大豆处理的 2 1.2 μg·m-2 ·h-1,以非豆科作物旱稻处理最低 ,只有 18.4μg·m-2 ·h-1;以N2 O N的季节排放量表示 ,大豆处理显著高于花生 ,二者又都极显著高于旱稻 ,分别为0 .77、0 .70和 0 .5 5kg/ha。结果还表明 ,以N2 O的排放量占施用氮肥的百分比表示 ,大豆、花生和旱稻分别为0 .6 5 %、0 .33%和 0 .13%。豆科作物N2 O的排放量显著高于非豆科作物 ,豆科作物是农田N2 O排放的重要来源之一。     

旱地农田氧化亚氮排放研究进展

针对北方旱地农田N2O的产生机理、排放规律及影响因素进行综述,指出影响旱地土壤N2O排放的主要因素是施肥、灌水和农田耕作等人为因素,合理施氮和增加土壤碳贮存是缓解温室气体排放的重要途径,并提出今后应进一步加强不同立地条件下的长期高频农田生态系统N2O排放观测、N2O产生的关键微生物过程与机理与相关观测及通量相结合和农田温室气体排放模型的应用等方面的研究。     

猪粪沼液施用对稻麦轮作系统土壤氧化亚氮排放的影响

以典型的猪粪尿发酵沼液为对象,探讨了沼液施入量和管理方式对以中国东部稻麦轮作农田系统土壤N2O排放规律和排放量的影响。研究结果表明,与化学氮肥相比,沼液施用未影响稻麦轮作系统土壤N2O排放的季节变化规律,但影响其排放量的大小。稻季100%施用沼液的处理(N100%DPS)其累积排放量为0.71kg·hm-(22008年)和1.38kg·hm-(22009年),显著高于100%施用化肥的处理(N100%Ure)a,即0.68kg·hm-2和1.06kg·hm-2。麦季N100%DPS处理N2O的累积排放量分别为6.56kg·hm-(22008年)和5.05kg·hm-2(2009年),与N100%Urea处理(2008年:5.89kg·hm-2;2009年:3.93kg·hm-2)无显著差异,但均显著高于稻季各处理。随着沼液替代化学肥料用量的降低,稻田N2O排放量呈降低趋势,而沼液一次性施入和分次施入对稻田N2O排放的季节动态和累积排放量均无显著影响;但沼液不同的管理方式对麦季累积N2O排放量更为复杂。稻、麦两季N100%DPS处理中N2O排放系数(f)均最大,分别达到0.3%和1.6%,但沼液分次施入和一次性...     

灌溉方式对农田N2O排放影响的研究进展

N2O是大气中对温室效应和大气臭氧层损耗有重要影响的微量气体.农田气体排放是大气中N2O的重要来源.灌溉方式能从多个方面影响农田N2O的排放.因此,追踪灌溉方式对农田N2O排放影响的研究进展,不仅可以为我国农田N2O排放机理的进一步研究提供参考,而且对我国发展低碳环保农业具有十分重要的意义.该研究简要地探讨了淹灌、无水层灌溉、天然降雨3种灌溉方式对农田土壤N2O排放的影响,并对该领域的研究做出展望.     

华北平原典型农田土壤氧化亚氮的排放特征

采用静态箱法研究了华北平原典型农田土壤N2O通量的日变化、季节变化特征,并分析土壤温度、水分对土壤N2O通量的影响。结果表明,在作物生长季节内,华北平原玉米田、大豆田、棉花田土壤的N2O平均通量分别为244.3±27.9、177.8±27.1和88.2±8.1mg·m-·2h-1。玉米田、大豆田和棉花田土壤N2O排放均呈明显的季节变化,苗期玉米田和大豆田、抽雄吐丝期玉米田及始花期棉花田土壤N2O的释放峰均由施肥所致,始花期大豆田土壤N2O的释放峰主要与大豆自身生理代谢活动及降水有关。玉米田土壤N2O通量的日过程为午后-凌晨双峰型,棉花田土壤N2O通量的日过程变化多样:有白天-夜间双峰型、白天或夜间单峰型、平缓型4种。观测到的土壤N2O排放的日变化类型主要受土壤湿度影响,随着土壤湿度降低,土壤N2O排放的日最高值从夜间转至白天,其日较差变小。玉米田、大豆田、棉花田土壤N2O排放通量均随地温增加呈指数增长,并都达到0.01显著水平。观测期间玉米田、大豆田、棉花田土壤N2O排放通量与土壤水分相关性均不显著。     

覆盖种植措施对农田土壤中N_2O排放的影响

采用田间试验方法研究了西北干旱半干旱地区覆膜和种植措施对农田土壤中N2O排放通量变化的影响。结果表明,在冬小麦生长期内,覆膜与不覆膜措施相比较,无论种植小麦与否,土壤中N2O的排放通量显著增加;种植小麦与休闲地相比较,无论覆膜与否,土壤中N2O的排放通量也显著增加。     

覆盖种植措施对农田土壤中N_2O排放的影响

采用田间试验方法研究了西北干旱半干旱地区覆膜和种植措施对农田土壤中N2O排放通量变化的影响。结果表明，在冬小麦生长期内，覆膜与不覆膜措施相比较，无论种植小麦与否，土壤中N2O的排放通量显著增加；种植小麦与休闲地相比较，无论覆膜与否，土壤中N2O的排放通量也显著增加。     

农田土壤N_2O排放的影响因素

氧化亚氮是大气温室效应气体之一。本文概括论述影响农田土壤Ｎ_２Ｏ排放的氧气、温度、土壤湿度和水分、有机质、土壤ｐＨ、微生物、土壤质地以及施肥等因素。     

DNDC模型对北京旱地农田N_2O排放的模拟对比分析

通过DNDC(Version 77)模型和田间原位观测,对北京地区大豆农田的N2O排放特征进行了模拟与对比分析。结果表明,DNDC模型能较好地模拟田间实测到的大豆生长期内N2O排放通量、气温和土壤地表温度的变化和N2O排放对每日降水的响应。但模型还存在一些问题：对于干旱期和非农业活动期农田的N2O排放反应灵敏度不够,模型低估了干旱期和非农业活动期农田的N2O排放通量。总的来说,在以生长期为时间尺度的计算上,模拟和实测值总量相差不大,在将来北京地区旱地农田N2O排放量估算上有很强的应用价值。为了进一步确定影响大豆生长期内N2O排放的主要因子,本文还进行了敏感性实验分析。结果表明,在一定范围内,在其他条件不变的情况下,N2O-N排放模拟值对土壤初始表面有机碳含量的变化较为敏感,随着土壤初始表面有机碳含量的增加,N2O-N排放模拟值也随着线性增加;另外,N2O-N排放模拟值对降雨中N素的含量变化也较为敏感,随着降雨中N素的含量的升高,N2O-N排放模拟值也随着非线性增加。     

Nitrous Oxide Emissions from Upland Farmland as Affected by Summer Legume Crop Cultivation

A field study was conducted to investigate the effects of leguminous crop cultivation on nitrousoxide (N2O) emissions from upland agricultural soils. Results demonstrated that N2O emission sequences were tively. While in terms of seasonal emission, the sequence was that soybean ＞ peanut crop ＞ upland rice, being 0.77, 0.70 and 0.55 kg/ha respectively. Results also demonstrated that legume crop treatment emitted much more N2O than non-legume upland rice treatment and that N fertilized treatments emitted more than unand N fertilizer, therefore, were one of the important sources of N2O emissions from agricultural fields.     

江淮丘陵区塘坝灌溉能力估算及其演变特征

目的探究氮素调控对江淮丘陵地区冬小麦—夏玉米一年两熟(麦玉两熟) N₂O排放及产量的影响,为该地区小麦和玉米稳产减排提供理论依据。方法以江淮丘陵地区麦玉两熟为研究对象,设置不施氮肥(CK)、常规施氮(CN)、生物炭与氮肥配施(SN)、硝化抑制剂与氮肥配施(XN)和叶面喷肥(PN) 5个处理,采用静态箱—气相色谱法,分析不同氮素调控措施下土壤N₂O排放和作物产量变化。结果土壤N₂O排放呈季节性变化,主要集中在施肥和降雨后的15 d内,玉米季是排放高峰期。与CN处理相比,小麦季XN和SN处理的N₂O累积排放量分别显著降低46.07%和25.10%,玉米季XN、SN和PN处理的N₂O累积排放量分别显著降低70.70%、64.01%和9.87%。从周年排放看, XN和SN处理的N₂O累积排放量比CN处理分别显著降低59.36%和46.21%,PN与CN处理间无显著差异。与CN处理相比,XN和SN处理的作物周年产量分别显著增加13.35%和11.27%,N₂O排放系数分别显著降低59.50%和46.28%。结论综合考虑N₂O排放和作物产量,硝化抑制剂与氮肥配施可作为江淮丘陵地区麦玉两熟稳产减排的最佳氮肥调控措施。     

Nitrous oxide emissions following seasonal freeze-thaw events from arable soils in Northeast China

Seasonal soil freeze-thaw events may enhance soil nitrogen transformation and thus stimulate nitrous oxide(N_2O)emissions in cold regions.However,the mechanisms of soil N_2O emission during the freeze-thaw cycling in the field remain unclear.We evaluated N_2O emissions and soil biotic and abiotic factors in maize and paddy fields over 20 months in Northeast China,and the structural equation model(SEM)was used to determine which factors affected N_2O production during non-growing season.Our results verified that the seasonal freeze-thaw cycles mitigated the available soil nitrogen and carbon limitation during spring thawing period,but simultaneously increased the gaseous N_2O-N losses at the annual time scale under field condition.The N_2O-N cumulative losses during the non-growing season amounted to 0.71 and 0.55 kg N ha~(–1) for the paddy and maize fields,respectively,and contributed to 66 and 18%of the annual total.The highest emission rates(199.2–257.4μg m~(–2) h~(–1))were observed during soil thawing for both fields,but we did not observe an emission peak during soil freezing in early winter.Although the pulses of N_2O emission in spring were short-lived(18 d),it resulted in approximately80%of the non-growing season N_2O-N loss.The N_2O burst during the spring thawing was triggered by the combined impact of high soil moisture,flush available nitrogen and carbon,and rapid recovery of microbial biomass.SEM analysis indicated that the soil moisture,available substrates including NH_4~+and dissolved organic carbon(DOC),and microbial biomass nitrogen(MBN)explained 32,36,16 and 51%of the N_2O flux variation,respectively,during the non-growing season.Our results suggested that N_2O emission during the spring thawing make a vital contribution of the annual nitrogen budget,and the vast seasonally frozen and snow-covered croplands will have high potential to exert a positive feedback on climate change considering the sensitive response of nitrogen biogeochemical cycling to the freeze-thaw disturbance.     

Mitigating nitrous oxide emissions from agricultural soils by precision management

Nitrous oxide (N₂O) emissions make up a significant part of agricultural greenhouse gas emissions. There is an urgent need to identify new approaches to the mitigation of these emissions with emerging technology. In this short review four approaches to precision managements of agricultural systems are described based on examples of work being undertaken in the UK and New Zealand. They offer the opportunity for N₂O mitigation without any reduction in productivity. These approaches depend upon new sensor technology, modeling and spatial information with which to make management decisions and interventions that can both improve agricultural productivity and environmental protection.     

菜地系统土壤氧化亚氮排放的日变化

采用原状土柱试验,研究了武汉市菜地连作系统不同时期土壤N2O释放日变化特征及其与土壤温度和水分的关系.结果表明:当土壤水分日变化较小时,土壤N2O排放速率随土壤温度的升高而增大,随着温度的降低而减小,在温度最高时达到峰值;而当土壤水分日变化较大时,N2O排放速率峰值出现在适宜的水分且较高的温度时,而非温度最高时.这说明...     

中国北方设施菜田垄-畦土壤N2O和NO年排放特征比较

为弄清设施菜田垄上和畦上土壤的N2O和NO排放特征,准确估算我国设施菜田痕量气体年排放量,依靠一个田间原位试验,用静态暗箱-气相色谱法和氮氧化物分析仪分别监测了一年设施菜田垄上及畦上土壤的N2O和NO排放通量。研究结果表明畦上和垄上N2O和NO年排放量差异显著。畦上和垄上N2O累积年排放分别为11.60、4.23 kg N·hm-2,NO的累积年排放分别为1.27、0.43 kg N·hm-2;考虑到畦垄面积比为3∶1,修正后设施菜田N2O和NO累积年排放分别为9.65、1.06 kg N·hm-2。因此在气体取样时,取样点在畦上,会分别高估N2O和NO年排放量1.95 kg N·hm-2和0.21 kg N·hm-2。垄上CO2的排放量远低于畦上,间接说明垄上土壤缺乏碳源可能是氮素反硝化的限制因子,施用有机肥时应适当远离垄,以免增大氮素损失。此外,垄是重要无机氮汇,估算氮素平衡和硝酸盐淋洗时,应该给予足够重视。     

麦玉轮作区农田土壤重金属调查及评价

为全面了解旱地两熟区典型轮作制农田土壤重金属污染和风险状况,通过采集150个耕层土壤样品调查分析了我国高利用强度下麦玉轮作农田土壤重金属含量(Ni、Cr、Cu、Cd、Zn、Pb、Hg、As),并采用单因子污染指数(Pi)、内梅罗综合污染指数(PN)、富集因子(EF)和生态风险评价(RI)4项指标进行土壤污染评价。结果表明:PN和RI指数表明,旱地两熟区土壤整体为清洁状态。As(29.04±9.21 mg·kg^-1)、Cd(0.15±0.14 mg·kg^-1)、Pb(17.84±18.10 mg·kg^-1)含量高于全国土壤背景值,除As处于轻微污染外,其他重金属均未达到污染水平。不同区域间,云南地区的重金属含量高于其他区域,处于较低潜在生态风险,但逼近中等生态风险警戒。相关性、主成分和聚类分析结果进一步发现,土壤污染主要来源于成土母岩和人为活动,其中Ni、Cr、Cu、Cd和Zn含量受成土母岩影响更大,而Pb、Hg和As含量受人为活动影响更大。研究表明,农田土壤重金属含量在成土母岩的基底含量基础上通过人为活动进一步积累。     

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。     

生物炭连续施用对农田土壤氮转化微生物及N2O排放的影响

【目的】研究连续添加生物炭6年后对农田土壤氮转化相关微生物功能基因的影响,揭示生物炭影响作物产量和N₂O排放的微生物学机制,并为生物炭的推广使用提供理论依据。【方法】通过在潮土农田设置0（BC0,对照)、2.25（BCL,低量）、6.75（BCM,中量）和11.25 t·hm^-2（BCH,高量）4个秸秆生物炭量处理的田间定位试验,采用田间观测、化学分析、荧光定量PCR（qPCR）技术,系统研究施用生物炭对氧化亚氮（N₂O）排放、氨单加氧酶（amoA）、亚硝酸还原酶（nirK、nirS）、氧化亚氮还原酶（nosZ）基因丰度及夏玉米产量的影响。【结果】与对照BC0处理相比,施用生物炭可显著提高夏玉米籽粒产量,且BCM处理籽粒产量达到最大值10 811 kg·hm^-2,显著降低夏玉米生育期N₂O累积排放量,并以BCM处理减少N₂O排放效果最优。研究还发现,在夏玉米多个生育时期,与对照比较,生物炭施用可以显著提高耕层土壤无机氮储量和土壤含水量。此外,随着生物炭施用量增加,土壤氨氧化古菌（AOA）基因拷贝数在夏玉米大喇叭口期和成熟期均表现为先上升后下降趋势,且两个时期均以BCM处理最高,而氨氧化细菌（AOB）基因拷贝数在夏玉米大喇叭口期和成熟期分别为BCH处理和BCM处理最高。与对照相比,中、高量生物炭施用（BCM、BCH处理）可显著提高夏玉米大喇叭口期和成熟期土壤反硝化作用功能相关基因（nirK、nirS、nosZ）拷贝数。相关性分析表明,夏玉米成熟期土壤N₂O排放通量与土壤硝态氮、土壤含水量、AOA、AOB、nirK、nirS、nosZ呈显著负相关关系。【结论】施用生物炭通过增加土壤微生物氮转化功能基因丰度进而降低土壤N₂O排放,通过增加土壤耕层无机氮储量和土壤水分含量进而提高作物产量,并以中等用量（6.75 t·hm^-2）施用效果最优。