青藏高原纳木错高寒草原温室气体通量及与环境因子关系研究

青藏高原广泛分布着以高寒草甸和高寒草原为主的陆地生态系统。由于高寒草地生态系统异质性较大,对高寒草地主要温室气体通量的估算具有较大的不确定性。为研究高寒草原温室气体通量规律及其驱动因子,并为动态碳-氮耦合模式在高寒生态系统的参数化与检验提供数据支持,于2008年7-9月,使用静态箱-气相色谱法在位于青藏高原腹地的纳木错高寒草原开展了主要温室气体通量(CO₂,CH₄,N₂O)及环境因子的同步观测。结果表明:纳木错高寒草原生态系统CH₄,N₂O通量和CO₂排放分别为:-0.047 mg·m^-2·h^-1,0.49μg·m^-2·h^-1和208.2 mg·m^-2·h^-1;在季节尺度上,土壤温度与CO₂排放呈显著正相关,与N₂O和CH₄通量线性关系不显著;土壤含水量与CH₄和N₂O通量呈正相关关系,但与CO₂通量无显著相关。在日变化尺度上,土壤湿度稳定,土壤温度变化与N₂O和CO₂通量成正相关,对CH₄通量影响不显著。     

三种土地利用方式下南方高山土壤温室气体通量特征及其影响因子研究

为探讨湖北火烧坪三种土地利用方式下土壤温室气体排放的特征及其影响因子,以研究区农田、草地和天然林地为研究对象,采用野外原位静态箱-气相色谱法对其土壤温室气体通量动态变化进行监测,并对环境因子进行分析。结果表明：三种土地利用方式下土壤CO₂均表现为排放,农田土壤CH₄和N₂O表现为排放,草地表现为吸收,林地不一致;土壤含水量抑制土壤CO₂,促进土壤CH₄产生,过氧化氢酶活性与土壤CO₂和CH₄的排放具有显著相关性,有机肥的施用影响土壤N₂O的排放;全球增温潜势（Global warming potential,GWP）由大到小表现为草地 > 林地 > 农田,但草地由于生物量高光合呼吸作用强,向大气排放CO₂的总量则较低。因此,人工草地的建造有利于降低研究区土壤温室气体的排放。     

规模化猪场碳排放特性研究

推动低碳发展建设研究,探讨实现碳达峰路径,并在此基础上实现碳中和目标,已成为当下我国应对气候变化和加强生态文明建设的首要任务。本研究以山东省烟台市某规模化猪场为研究对象,通过测算该猪场生猪生长过程和粪便贮存过程CH₄和N₂O排放量、粪便农田利用过程N₂O排放量,以及能源消耗CO₂排放量,对生猪养殖过程中各排放源的碳排放特性进行分析。结果表明：该猪场生猪肠道发酵CH₄排放CO₂当量仅占生猪生长过程温室气体排放总量的6.4%,而生猪呼出CO₂排放占比高达93.6%;粪便贮存过程N₂O排放CO₂当量仅占粪便贮存过程温室气体排放总量的15.2%,占粪便贮存过程CH₄排放CO₂当量的17.9%;农田利用过程N₂O直接排放量为间接排放量的10倍;耗煤、耗电、耗油CO₂排放量分别占能源消耗CO₂排...     

刈割对晋西北赖草草地温室气体通量的影响

为探讨草地温室气体通量对不同刈割强度的响应情况、优化草地利用方式及强度,本研究通过在晋西北赖草（Leymus secalinus）草地构建不同强度的刈割试验,采用静态箱/气相色谱法定量研究了不刈割、轻度刈割、中度刈割和重度刈割对3种温室气体（CO₂,CH₄和N₂O）通量的影响及温室气体通量与主要环境因子的关系。2017年和2018年生长季及非生长季观测结果表明,不同刈割强度下的草地均表现为CO₂和N₂O的源、CH₄的汇;刈割于2018年生长季显著影响CH₄和N₂O通量（P<0.05）;3种温室气体通量与土壤温度呈显著指数相关（P<0.05）,CO₂通量与土壤体积含水量、N₂O通量呈显著线性相关（P<0.05）。本研究为采用合理的草地刈割强度提供一定的参考和理论依据。     

黄土高原雨养农业区不同种植模式土壤温室气体排放特征

研究陇中黄土高原旱作农田,设置了苜蓿-苜蓿(L-L)、苜蓿-休闲(L-F)、苜蓿-小麦(L-W)、苜蓿-玉米(L-C)、苜蓿-马铃薯(L-P)和苜蓿-谷子(L-M)6个处理,采用静态箱-气相色谱法和碳通量测量系统LI-8100对苜蓿后茬轮作不同作物土壤温室气体排放动态及其影响因素进行了测定与分析。研究结果表明,农田土壤表现为CO₂源、N₂O源和CH₄吸收汇,且呈现夏秋高,春冬低的季节性变化特征。L-L处理的CO₂累积排放量最高,L-W处理较之降低了42.43%;L-C处理的N₂O累积排放量最高,L-P处理最低;CH₄吸收量以L-M处理最高,较L-F和L-L分别增加了62.71%和31.87%,综合增温潜势表现为L-L>L-M>L-C>L-P>L-F>L-W。相关分析结果表明,CO₂、CH₄、N₂O排放量与脲酶、过氧化氢酶活性及土壤温度呈极显著相关(P<0.01),与土壤水分在不同土层有显著相关性;逐步回归分析发现,土壤温度、过氧化氢酶是CO₂和CH₄排放的主导因素,土壤温度极显著影响气体排放,N₂O排放主要受到环境因子的影响。综合来看,与长期苜蓿连作相比,黄土高原地区苜蓿种植一定年限之后轮作粮食作物能减少土壤温室气体排放量,减弱农田温室气体的增温效应,其中以小麦效果最佳。     

高寒灌丛土壤温室气体释放对添加不同形态氮素的响应

为探索不同形态氮素输入对青藏高原高寒灌丛土壤CO₂、N₂O和CH₄排放的影响,采集青藏高原东部金露梅高寒灌丛土壤,设置1个对照(CK)和3个添加不同形态氮素的处理(NH₄Cl,NH₄NO₃,KNO₃),在实验室恒温15℃下进行培养,分析了土壤CO₂、N₂O和CH₄的释放量以及土壤NH₄⁺,NO₃^-和可溶性有机碳(DOC)含量。结果表明:1)所有氮素处理抑制了高寒灌丛土壤CO₂的排放,土壤CO₂排放量与DOC浓度呈显著正相关关系;2)所有氮素处理显著增加了土壤N₂O的排放,而且以添加NO₃^--N增加的N₂O最为显著;3)高寒灌丛土壤N₂O的产生过程以反硝化作用为主;4)添加不同形态氮素对高寒灌丛土壤CH₄吸收没有显著影响。5)不同形态氮素施入后,高寒灌丛土壤温室气体全球增温潜能(GWP)顺序:KNO₃>NH₄NO₃>NH₄Cl>CK。     

黄河口滨岸潮滩湿地CO2、CH4和N2O通量特征初步研究

2009年8月,运用静态暗箱-气相色谱法对夏季黄河口滨岸潮滩湿地CO₂、CH₄和N₂O通量的日变化特征进行了原位观测。结果表明,夏季低潮滩沉积物-大气界面的CO₂、CH₄和N₂O通量均具有明显日变化特征,日通量范围分别为-18.755～43.731,-0.070～0.224和-0.002～0.008 mg/(m²·h),均值为11.630,0.079和0.005 mg/(m²·h),全天表现为三者的排放“源”;中潮滩沉积物-大气界面CO₂、CH₄和N₂O通量的日变化范围分别为-30.780～25.734,-0.111～0.100和-0.004～0.006 mg/(m²·h),均值为4.570,0.011和0.002 mg/(m²·h),全天亦表现为三者的排放“源”;中潮滩-大气界面CO₂、CH₄和N₂O通量的日变化范围分别为46.253～102.637,-0.211～0.048和-0.008～0.008 mg/(m²·h),均值为76.656,-0.038和-0.002 mg/(m²·h),全天表现为CO₂的“源”、CH₄和N₂O的“汇”。 本研究还发现,中潮滩的CO₂通量与气温呈显著正相关(P＜0.05)关系,低潮滩沉积物的CH₄通量与气温、地表温度和5 cm地温呈极显著正相关(P＜0.01)关系,而中潮滩的N₂O通量与气温、地表温度和不同深度地温(5,10,20 cm)呈显著(P＜0.05)或极显著(P＜0.01)负相关关系;沉积物基质和翅碱蓬群落是影响CO₂、CH₄和N₂O通量特征的重要因素,而水分、盐分对于三者通量特征的影响也不容忽视。     

DNDC模型评估苜蓿绿肥对水稻产量和温室气体排放的影响

DNDC(denitrifiction-decompostion)模型是以生物地球化学进程为基础模拟碳氮循环的模型,被广泛用来预测稻田温室气体的排放,但利用DNDC模型研究苜蓿绿肥对稻田生态系统的相关研究尚未见报道。因此,本研究结合两种绿肥在上海地区的使用,模拟了4个不同处理:对照(未施氮肥和绿肥)、氮肥(200 kg/hm²)、紫花苜蓿绿肥(3000 kg DM/hm²)+氮肥和蚕豆绿肥(3000 kg DM/hm²)+氮肥,研究苜蓿绿肥对水稻产量和稻田温室气体排放的影响,同时,对DNDC模型进行本地化修正,建立适宜我国长江中下游地区绿肥-水稻轮作生态系统的DNDC模型,结果表明,与对照相比,苜蓿、蚕豆和氮肥处理下的水稻产量分别提高了41.85%,29.81%和25.36%;蚕豆绿肥处理下的CH₄排放量高于苜蓿绿肥处理,温室气体的排放强度在苜蓿绿肥处理下未显著提高。通过对DNDC模型多个参数的调整和模拟,DNDC模型对水稻产量和CH₄排放的模拟值与实测值十分接近,其中,水稻产量实测值和模拟值的决定系数R²为0.89,相对平均误差RMD为-0.8%。大气温度、大气CO₂浓度、土壤有机碳和土壤粘粒对稻田CH₄和N₂O排放十分敏感,其中,大气温度、CO₂浓度和土壤有机碳与CH₄和N₂O的排放强度呈显著的正相关关系,而土壤粘粒与CH₄排放呈显著的负相关关系,本研究结果说明本地化改进的DNDC模型能够准确模拟紫花苜蓿绿肥对水稻产量和稻田温室气体排放的作用效果。     

翻压紫云英对稻田土壤还原物质变化特征及温室气体排放的影响

采用室内培养试验监测紫云英翻压后土壤还原物质和温室气体的动态变化,旨在为紫云英还田造成水稻僵苗及带来的环境效应提供理论依据。结果表明,翻压紫云英显著增加土壤还原性物质总量、活性还原性物质含量、Fe²⁺和Mn²⁺含量,显著降低土壤氧化还原电位(Eh)。与对照(CK)相比,翻压紫云英15000(M₁)、30000(M₂)、45000 kg·hm^-2(M₃)处理土壤还原性物质总量平均值分别增加0.34、0.80、1.16 cmol·kg^-1,土壤活性还原性物质含量平均值分别增加0.14、0.35、0.52 cmol·kg^-1,Fe²⁺含量平均值分别增加87.91、182.91、280.61 mg·kg^-1,Mn²⁺含量平均值分别增加10.12、12.77、15.73 mg·kg^-1,Eh平均值分别降低32.88、47.98、57.26 mV。还原性物质均在培养近15 d时达到高峰,M₃处理Fe²⁺含量最高超过400 mg·kg^-1,已达到水稻幼苗中毒浓度。翻压紫云英显著增加CO₂、CH₄排放,降低N₂O排放,增加了全球增温潜势(GWP)。与CK相比,M₁、M₂、M₃的CO₂排放速率平均值分别增加7.67、12.48、20.54 mg·kg^-1·d^-1,CO₂累计排放量分别增加171.63、293.42、498.45 mg·kg^-1,CH₄排放速率平均值分别增加0.04、0.09、0.21 mg·kg^-1·d^-1,CH₄累计排放量分别增加0.36、0.69、1.77 mg·kg^-1,N₂O排放速率平均值分别降低0.46、0.64、0.72 μg·kg^-1·d^-1,N₂O累计排放量分别降低10.00、13.02、14.36 μg·kg^-1,M₁、M₂、M₃的GWP平均值分别是CK的1.59、2.04、2.91倍。CO₂、N₂O排放主要集中在培养前期,CH₄排放主要集中在培养后期。还原性物质含量与CO₂、CH₄的排放呈显著正相关,与N₂O排放呈显著负相关。综上,翻压紫云英增加还原性物质含量,促使CO₂、CH₄排放,抑制N₂O排放,增加GWP。实践中翻压紫云英可增加水稻产量,探索适宜紫云英翻压量确保单位水稻产量下的GWP不增加实现增产和环境效应的双赢具有重要实践意义,但这需要通过盆栽和大田试验验证。     

尕海湿地CH4、CO2和N2O通量特征初步研究

2011年7月-2012年7月,采用静态箱-气相色谱法同步研究了尕海4种典型湿地类型的CH₄、CO₂和N₂O通量及其与温度因子的关系,并估算了其全球变暖潜势值(GWP)。结果表明,尕海湿地的CH₄、CO₂和N₂O通量具有明显的空间变化特征,CH₄、CO₂和N₂O通量最小值分别为亚高山草甸(-0.014±0.126) mg/(m²·h),沼泽湿地(137.17±284.51) mg/(m²·h)和高山湿地(-0.008±0.022) mg/(m²·h),而最大值分别为沼泽湿地(0.498±0.682) mg/(m²·h),高山湿地(497.81±473.09) mg/(m²·h)和草本泥炭地(0.094±0.117) mg/(m²·h);同时CH₄、CO₂通量有明显的时间变化特征,通量最大值分别出现在2011年的7-10月和2012年的5-7月,而后降低并维持相对稳定的变化趋势;5 cm地温、气温、地表温度及箱内温度与4种类型湿地CO₂通量呈极显著正相关关系(P<0.01),与高山湿地CH₄通量均存在显著正相关关系(P<0.05),与其他3种湿地类型CH₄通量的相关性均较差,但与4种湿地类型N₂O通量无显著相关性;尕海草本泥炭地、沼泽湿地、高山湿地和亚高山草甸4种类型湿地的温室效应贡献潜力依次为35.311,13.520,34.816和30.236 t CO₂/(hm² ·a), 沼泽湿地能够显著降低温室效应。     

刈割后氮肥施用对饲料油菜地上部产量及品质的影响

为进一步在湖北地区冬闲田推广饲料油菜(Brassica campestris)的种植,以饲料油菜1315为试验材料,在湖北省冬闲田研究刈割后氮肥施用对饲料油菜地上部产量及品质的影响。结果表明,第1次刈割后,施用氮肥能显著增加饲料油菜地上部产量(P0.05),与不施氮肥处理(N_0)相比,施用17.25kg·hm~(-2)(N_1)和34.5kg·hm~(-2)(N_2)饲料油菜干草产量分别增加了50.0%和75.0%,粗灰分产量分别提高了45.7%和53.2%,粗纤维产量分别提高了50.7%和90.4%,粗蛋白产量分别提高了84.5%和159.3%,粗脂肪产量分别提高了53.9%和83.8%,可溶性糖产量分别提高了64.7%和68.5%,提升了饲料油菜的生产水平。综合考虑,在湖北地区冬闲田种植饲料油菜,为了提高油菜产量和品质,建议在第1次刈割后追施30kg·hm~(-2)。     

青藏高原高寒湿地温室气体释放对水位变化的响应

为了探究水位变化对青藏高原高寒湿地温室气体释放的影响,以高原东部若尔盖典型高寒湿地为研究对象,采用“中型实验生态系”的技术手段,研究了两种不同水位情形 [稳定水位(SW,0 cm)和波动水位(DW,从0 cm下降到45 cm,再复原到0 cm)] 对高寒湿地二氧化碳(CO₂)、甲烷(CH₄)和氧化亚氮(N₂O)三种温室气体释放的影响。结果表明,1)高寒湿地水位变化对土壤(0~10 cm)可溶性有机碳(DOC)没有显著影响;水位从0 cm下降到45 cm,再复原到0 cm,对铵态氮(NH4+-N)和硝态氮(NO3--N)的转化起到了促进作用;2)水位变化对高寒湿地CO₂释放影响不显著,SW和DW处理下CO₂累积释放量分别为235.2和209.7 g/m²;3)水位变化对CH₄释放有显著影响,CH₄累积释放量从SW处理的1.79 g/m²下降到DW处理的0.86 g/m²,下降了52.18%;4)水位波动处理抑制了N₂O的释放,其在SW和DW条件下的累积释放量分别是6.72和-7.36 mg/m²;5)高寒湿地土壤温度在10 ℃以上,CO₂和CH₄释放量与其呈显著正相关性,水位下降提高了CO₂和CH₄释放与温度的拟合度。     

Generation and transmission of greenhouse gases in river system

The research progress on the current domestic and foreign about river water system of the greenhouse gas methane(CH4),and nitrous oxide(N2O)generation,transmission and release mechanism are reviewed in this paper.At present,at home and abroad of river water system of methane production and release of the driving factors and mechanism has been basically clear,but the N2O production mechanism is not clear,multi factor interaction of river water system of N2O production and release of complex,in different regions and time of result differences.The calculation of water flux of N2O river discharge coefficient of river IPCC released based on N2O,the release amount may underestimate the river water N2O.     

草地生态系统温室气体排放机理及影响因素

草地生态系统是陆地生态系统的主体,已成为人类活动影响较为严重的陆地生态系统之一,其温室气体排放对全球气候变化具重要影响.本研究综述了草地生态系统中主要温室气体CO2、CH4和N2O的排放机理和主要影响因素的研究进展,指出草地生态系统温室气体排放的不确定性是环境、生物和管理因素共同作用的结果.应加强草地生态系统温室气体产...     

氮、磷、钾对春季桑叶1-脱氧野尻霉素含量和产量的影响

为了提高春季桑叶1 脱氧野尻霉素（1 deoxynojimycin,DNJ）产量,采用“3414”肥料设计方案,调查氮、磷、钾不同施肥水平对桑叶中DNJ含量的影响。结果表明,氮、磷、钾均对桑树（Morus alba）不同部位叶有较显著影响,随着单因素施肥量的增加,桑叶不同部位叶中DNJ含量也随之增加,在2水平（N2P2K2）时达到最大;进一步以桑叶DNJ产量为目标函数,氮、磷、钾肥的施肥水平为调控因子,模拟其之间的回归关系。结果表明,氮、磷、钾肥的施肥水平及其配比均能显著影响桑叶中DNJ含量。模拟的肥料效应函数表明,桑叶中总DNJ最佳经济产量为23.23 kg·hm 2,推荐施肥指标为N 286.11 kg·hm-2、P2O5 95.22 kg·hm-2、K2O 159.62 kg·hm-2。该最佳施肥通过生产实践证实后,可为DNJ高产桑园建设提供参考。     

内蒙古羊草草原温室气体交换通量的日变化特征研究

本文探讨了草的主要温室气体收支的现场观测的方法。     

夏季放牧强度对藏北草原温室气体排放的影响

高寒草原是我国青藏高原最主要的放牧草地类型之一,为了研究放牧强度对其温室气体排放的影响,在藏北紫花针茅(Stipa purpurea)草原进行不同放牧强度试验,并采用静态箱法在夏季放牧期间对不同放牧强度下CO2、CH4和N2O 3种主要的温室气体排放情况进行了测定。结果表明,高寒紫花针茅草原CO2的排放在适宜的放牧强度下随放牧强度的增加而增加,但当放牧强度继续增大至重牧水平时,CO2排放降低;放牧强度的增加会显著(P0.05)降低高寒紫花针茅草原对CH4的吸收,但不改变草原作为CH4汇的功能;轻牧对高寒紫花针茅草原N2O排放无显著影响,当放牧强度达中牧或重牧水平,N2O的排放也显著(P0.05)增加,且中牧与重牧相互之间差异显著(P0.05);以全球增温潜势折算总温室气体排放,CO2排放平均占总温室气体排放的约98%,CH4吸收和N2O的排放各只占约1%,CH4吸收与N2O的排放与放牧强度互为消长。     

轮牧高寒草甸温室气体排放的季节动态与羊粪的作用

用静态箱法测定了藏羊轮牧的高寒草甸温室气体的排放及其季节动态,分析了羊粪的作用。结果显示,高寒草甸土壤为CH4的汇,返青季CH4日吸收量最高,轻牧区为枯黄季最低,适度放牧增强高寒草甸吸收CH4的能力;高寒草甸土壤为CO2的源,牧草生长旺季日排放量最高,枯黄季最低,重牧促进高寒草甸CO2排放;放牧没有改变高寒草甸作为CH4汇／CO2源的功能。分析表明,羊粪具有抑制高寒草甸温室气体排放的趋势,季节对于温室气体排放的作用大于放牧。     

西北灌区薯/豆连续套作对系统产量及土壤肥力的影响

探求马铃薯/大豆连续套作下复合群体产量优势,为实现持续高产的生产目标提供理论和技术依据。2011-2014年,在西北沿黄灌区会宁县郭城镇,选用马铃薯品种克新4号和大豆品种冀豆17作为试验材料,设置马铃薯连作(PM)、大豆连作(SM)、薯-豆轮作(P-S)、薯/豆套作连作(IC)和薯/豆套作轮作(IR)5种种植方式开展大田定位试验,研究不同种植模式连续种植4年对系统产量及产量构成的影响,分析系统生产力及土壤肥力的变化特点,进而揭示薯/豆套作系统的生产价值。结果表明, 1)薯/豆套作具有明显的产量优势,4年间,IC和IR系统产量与连作相比,分别提高了28.54%~254.07%和39.39%~283.98%,与轮作相比,分别提高了57.51%和70.81%。2011和2012年,IC与IR系统产量间差异不显著,但IC和IR与PM、SM、P-S处理间系统产量差异达到显著水平(P<0.05),2013和2014年IR系统产量均最高,分别达到9912.79和9589.90 kg/hm²,较IC处理分别提高了15.38%和8.45%,且与其他处理间均差异达到显著水平(P<0.05)。2)不同种植模式在年际间变化显著,对于PM,2012年(连作1年)与2011年(正茬)产量差异不显著,而2013年(连作2年)和2014年(连作3年)产量较2011年分别下降了22.07%和42.11%;SM和IC变化趋势与PM表现一致,连作2年后,降幅分别为31.15%~53.60%和13.91%~24.17%;对于P-S和IR而言,年际间系统产量无显著变化。3)不同种植模式对耕层土壤肥力性质指标的影响程度是:有效磷>碱解氮>全氮>全磷>速效钾>有机质>全钾>pH。较PM、SM和P-M,IC和IR连续套作4年,耕层土壤全氮、全磷、全钾、碱解氮、有效磷和速效钾呈下降趋势,尤其是有效磷和速效钾,下降幅度分别达到26.24%~42.87%和18.48%~30.22%。马铃薯和大豆连作2年后产量显著下降,薯/豆连续套作4年(IC或IR),相对于连作或轮作具有明显的生产力优势,尤其是薯/豆套作轮作模式,基于养分吸收量的增加和养分利用效率的提高,连续4年系统产量相对稳定。