稻田CO2、CH4和N2O排放通量测定方法研究

介绍了经过改装并配有火焰离子检测器（FID）和电子捕获检测器（ECD），能同步分析稻田CO2、CH4和N2O排放通量的气相色谱仪Aglient4890D的基本原理、主要配置及性能。该仪器与GC-14A气相色谱仪的分析结果十分接近。对2001年南京市江宁区稻田CO2、CH4和N2O的季节排放通量的实测结果表明，该仪器具有简便易行，准确可靠等优点，能够满足农田生态系统几种温室气体同步分析的要求。     

UV-A辐射对土壤-冬小麦系统呼吸速率和N2O排放的影响

为研究UV-A辐射增强对土壤-冬小麦系统微量气体释放的影响规律,通过室外盆栽试验,人工模拟UV-A辐射增强,UV-A辐射强度处理分别比自然光(CK)增加10%(T1)和20%(T2).采用静态箱-气相色谱法测定了不同UV-A辐射强度下裸土、土壤-冬小麦系统的呼吸速率和N,2O排放通量.结果表明:T1和T2处理下裸土呼吸速率分别比CK高83%(P=0.022)和263%(P=0.038),T2处理比T1高99%(P=0.073);T1和12处理使裸土N,2O排放通量比CK分别增加了64%(P=0.019)和186%(P=0.059),但,12与T1处理间的N,2O排放通量差异不显著(P=0.123).UV-A辐射增强没有显著影响土壤-冬小麦系统的呼吸速率大小;T2处理下土壤-冬小麦系统的N,2O排放通量显著高于CK(P=0.012)和T1(P=0.010),分别比CK和T1高33%和40%,但T1和CK的N,2O排放通量无显著差异(P=0.352).UV-A辐射增强没有影响冬小麦生物量(P<0.05),但T2处理下土壤-冬小麦系统的土壤微生物碳和亚硝酸氧化菌的数量明显高于对照.     

菜地土壤N2O产生机理及影响因素研究进展

土壤是温室气体氧化亚氮最主要排放源,其中又以农田土壤为主.但近年来我国菜地土壤面积呈明显上升趋势,菜地土壤氧化亚氮的排放亦不容忽视,但又不应以农田土壤—概而括.本文综合分析土壤氧化亚氮产生与排放机理及其影响因素,介绍了菜地土壤的特性.探讨进一步的研究方向,客观评价土壤氧化亚氮排放的影响因子,为制定具体减排措施打下夯实基础.     

一种新的植物N2O释放光调节模式

植物释放N2O可能是大气N2O的重要来源。植物N2O释放与体内的NO3-还原过程有关,并且受光照强度的调节。较低光强有利于植物产生N2O。作者根据自己的研究结果和他人的工作,提出一个新的N2O释放与光合作用光反应和CO2同化作用关系以及呼吸作用关系的模式。在非光合作用器官,NO3-还原所需要的还原力和碳架来自呼吸作用,而在光合器官则主要来自光合作用。在光合器官中,N2O产生于NO3-还原和NO2-还原过程。硝酸还原对光合作用的CO2同化既有依赖关系,又有竞争关系。当光照较弱时,光合作用提供的还原力不足,对NO2-还原的抑制大于NO3-还原,因此有利于NO2的产生。     

大豆N2O释放与光照度和光合作用的关系

采用分隔式封闭箱法，测定盆栽大豆植株氧化亚氮（N2O）通量以及光照度、光合速率和气孔导度的日变化。同时，观测田间大豆—土壤系统在主要生长阶段N2O释放的变化。在温室里，大豆植株N2O释放在上午10：00时出现一个高峰；中午时N2O释放量较低，此时光照度和光合速率都保持在较高的水平上；在14：00时，N2O释放量达到低谷,光照度达到最大，但光合速率却处于很低的水平；在15：00时，植株N2O的释放达到第二个高峰，但光照度和光合速率却处于快速下降期。结果表明：植物N2O的释放不仅与光合作用的光反应有关，而且也与暗反应有关。上午10：00以后植株N2O释放通量与气孔导度变化没有一致的关系。在大豆生长季，大豆—土壤系统N2O释放通量有两个高峰，第一个峰出现在6月中下旬，第二个高峰出现在9月下旬。     

减氮和施生物炭对华北夏玉米-冬小麦田土壤CO2和N2O排放的影响

2013年6月～2014年6月,在河南省新乡夏玉米-冬小麦试验田设置四种处理即农民常规施肥（ F 处理,250 kg/hm2）、减氮20%（ LF 处理,200 kg/hm2）、减氮20%+黑炭（LFC）,以不施肥处理为对照（CK）,采用静态箱-气相色谱法,对夏玉米-冬小麦生长季土壤CO2和 N2O排放通量动态进行测定。结果表明：①夏玉米-冬小麦田的土壤 CO2排放通量为21.8～1022.7 mg/（m2·h）,土壤 CO2排放通量主要受土壤温度和水分的影响,在夏玉米季受土壤水分的影响更为显著,而在冬小麦季则为5 cm土层处的温度对其影响更为突出。减施氮肥20%处理和减氮加生物黑炭共同作用使土壤CO2累积排放量显著降低,小麦生长季的减排作用尤为显著。②施肥和灌溉是影响土壤 N2O排放的最主要因素,施肥期间 N2O排放量分别占夏玉米季和冬小麦季累积排放量的73.9%～74.5%和40.5%～43.6%;施肥量主要影响排放峰的强度,灌溉主要影响排放峰出现时间的早晚且会影响不同措施的减排效果。③夏玉米-冬小麦田农民常规施肥水平的 N2O 排放系数为0.60%,减氮施肥的 N2O排放系数为0.56%。在华北平原高产集约化农田适当减氮施肥不仅能降低农田土壤温室气体排放,且对作物产量无影响,是适宜的温室气体减排措施。     

土壤速效N素含量对N2O排放的影响研究

通过以DNDC模型为研究模板,研究了N2O排放的季节变化、日通量变化以及土壤水分、温度、养分况且对其排放通量的影响。结果表明水稻生长期N2O排放量仅占35%,排放通量的日变化呈现明显的周期性,在5摄氏度环境下N2O排放几乎为零。     

土壤速效N素含量对N2O排放的影响研究

通过以DNDC模型为研究模板,研究了N2O排放的季节变化、日通量变化以及土壤水分、温度、养分况且对其排放通量的影响。结果表明水稻生长期N2O排放量仅占35%,排放通量的日变化呈现明显的周期性,在5摄氏度环境下N2O排放几乎为零。     

秸秆及植物残体还田对土壤N2O排放的影响综述

秸秆还田是常见的农业管理措施,有固氮和增加温室气体排放量的作用。N_2O是一种重要的温室气体,秸秆的碳氮比与土壤N_2O排放量密切相关。秸秆半量还田与秸秆全量还田均可能促进N_2O排放,增排效应与施氮水平相关,也与秸秆还田时间密切相关。翻耕还田减少了N_2O的排放量,同时抑制土壤中CH_4的排放,有利于农田N_2O减排。土壤N_2O排放受秸秆残体、土壤理化性质和栽培方式的交互影响。施用秸秆时配施硝化抑制剂,能有效减缓硝化作用,降低N_2O释放量。秸秆还田后加入蚯蚓,可促使N_2O排放量的增加。秸秆还田对温室气体排放过程影响复杂,不能单用减排概括。     

广州地区晚季稻田CH4,N2O排放研究初报

采用广州地区农民常用施肥施类型和灌溉方式，研究晚季稻田ＣＨ４，Ｎ２Ｏ排放规律及排放量。试验初步表明，在一定的施肥量及气候条件下，灌溉水管理是决定ＣＨ４、Ｎ２Ｏ排放量的较主要因素，而这一因素对ＣＨ４、Ｎ２Ｏ排放量的影响互为相反，发即施肥稻田处于灌溉淹水状态有利于ＣＨ４排放而不利于Ｎ２Ｏ排放；     

大豆N_2O释放与光照度和光合作用的关系

采用分隔式封闭箱法,测定盆栽大豆植株氧化亚氮(N2O)通量以及光照度、光合速率和气孔导度的日变化。同时,观测田间大豆—土壤系统在主要生长阶段N2O释放的变化。在温室里,大豆植株N2O释放在上午10:00时出现一个高峰;中午时N2O释放量较低,此时光照度和光合速率都保持在较高的水平上;在14:00时,N2O释放量达到低谷,光照度达到最大,但光合速率却处于很低的水平;在15:00时,植株N2O的释放达到第二个高峰,但光照度和光合速率却处于快速下降期。结果表明:植物N2O的释放不仅与光合作用的光反应有关,而且也与暗反应有关。上午10:00以后植株N2O释放通量与气孔导度变化没有一致的关系。在大豆生长季,大豆—土壤系统N2O释放通量有两个高峰,第一个峰出现在6月中下旬,第二个高峰出现在9月下旬。     

农田温室气体N_2O释放的水热效应机理初探

利用室内试验研究了农田温室气体N2O释放的水热效应机理。结果表明，西北干旱半干旱地区褐土在较低的湿度范围内(3％～22％)，土壤中N2O释放速率与土壤湿度呈正相关；土壤湿度接近田间持水量(22％)时，释放速率最大；超过田间持水量(40％)时，N2O释放速率越来越弱。在较低的湿度范围内(3％～22％)，30℃时土壤中N2O的释放速率大于10℃时的；超过田间持水量(40％)时，30℃时土壤中N2O的释放速率小于10℃时的。干燥土壤(3％)存在吸收N2O的现象。     

Nitrification-denitrification Loss and N2O Emission from Urea Applied to Crop-soil Systems in North China Plain

Nitrogen losses are not only important for agriculture but environment as well. Field experiments were set up in summer corn field at Fengqiu Agro-Ecological Experimental Station of CAS in North China Plain. The soil was in maize-chao soil. Nitrification-denitrification losses and N2O emission were determined by acetylene-inhibition soil-core incubation method in the soils applied urea. The results showed that urea was fast hydrolyzed and became to nitrate. The soil with non urea released 0.33kg N/ha N2O.However, the soil produced 2.91kg N/ha N2O, about 1.94% of the applied N, when the urea was spread on soil surface. N2O emission reduced to 2.50kg N/ha, about 1.67% of the applied N, when the urea was put in deep soil by digging a hole. The denitrification loss was 1.17kg N/ha in control soil. It increased to 3.00kg N/ha and 2.09kg N/ha, which were 2.00% and 1.39% of the used N, in the soils received urea on surface and sub-surface respectively. It was suggested that nitrification-denitrification was probably not a main way of fertilizer nitrogen loss in this region.     

水稻秸秆还田对稻田土壤N_2O排放的影响

以湖北省两种典型水稻土壤[咸宁水旱轮作土壤(简称XR)与潜江冬泡土壤(简称QF)]为研究对象,室内培养模拟水稻秸秆还田对土壤N_2O排放的影响。设置了淹水(土水比为1∶1)和土壤充水孔隙度为80%(简称80%WFPS)2种水分条件以及添加1%水稻秸秆(简称S)、1%水稻秸秆+50 mg(N)/kg尿素(简称S+U)和空白对照(CK)3种处理,25℃恒温培养60 d。结果表明,XR土样中,淹水条件下CK、S以及S+U处理后N_2O累积排放通量分别为1.80、0.15和0.42 mg(N)/kg,而80%WFPS条件下相同处理后的N_2O累积排放通量分别为0.065、0.040和0.160 mg(N)/kg;QF土样中,淹水条件下CK、S以及S+U处理后N_2O累积排放通量分别为3.42、0.09和0.22 mg(N)/kg,而80%WFPS条件下相同处理的N_2O累积排放通量分别为4.58、1.55和5.28 mg(N)/kg。土壤轮作模式、水分和秸秆添加方式均导致了不同土壤间N_2O排放的差异,但主要受土壤氧化还原电位(Eh)的影响,其排放通量与Eh呈显著负相关。这表明土壤Eh可能是调节土壤N循环过程的关键因子。     

施用控释肥对设施番茄NO-3-N淋洗、N2O排放及产量与品质的影响

以京郊番茄为对象,研究了聚合物包膜控释肥不同用量与有机肥配合施用对设施生产体系产量和品质、硝态氮淋洗和N2O排放的影响。试验设对照(CK)、有机肥(N 134kg·hm-2,OM)、控释肥低量(控释N300kg·hm-2+有机肥N134kg·hm-2,N1)、控释肥中量(控释N 450 kg·hm-2+有机肥N 134kg·hm-2,N2)、控释肥高量(控释N600kg·hm-2+有机肥N134kg·hm-2,N3)、习惯施肥(速效N600 kg·hm-2+有机肥N 134 kg·hm-2,N4)共6个处理,用土壤溶液提取器测定淋洗液硝态氮浓度,静态箱法测定N2O排放。结果表明,与习惯处理(N4)相比,3个控释肥处理(N1、N2、N3)氮素淋洗损失明显减少,60 cm和100 cm土层的提取液硝态氮平均浓度降幅分别为15.4%~24.0%和17.8%~30.0%,拉秧后0~100cm土壤剖面硝态氮残留降低21.0%~59.8%。各处理N2O平均排放通量为60~144μg N·m-2·h-1,实际排放量为2.47~5.33kg·hm-2,施肥造成的N2O排放损失率为0.08%~0.39%;与习惯处理相比,控释肥处理平均减排38.1%~47.0%。番茄产量介于113~132 t·hm-2,N2处理产量最高,但处理间未见显著差异;N4处理的番茄硝酸盐含量最高,与对照差异显著。与习惯处理的多次施肥相比,控释肥与有机肥混配一次性基施显著降低了硝态氮淋洗量和N2O排放损失,控释肥高氮水平下氮素损失风险有增加趋势。试验结果显示施用中低量控释肥为协调番茄高产、高效与环保的较好选择。     

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。     

田间大豆及盆栽大豆光合日变化的比较

研究了田间大豆及盆栽大豆光合速率与气孔导度等生理指标的日变化情况,并分析了土壤温度和土壤含水量的日变化对光合日变化的影响。结果表明,田间大豆及盆栽大豆的光合都能产生午休,但田间大豆午休程度要比盆栽大豆轻得多。造成这种现象的原因是盆栽大豆根系紧靠盆壁生长,一天中土壤水分大幅度下降及中午时过高的土温严重影响大豆根系对水分的吸收及其它的生理活动。该实验结果还表明,一天中土壤水分大幅度下降及土温过高可以加重大豆的光合午休,但不是造成午休的主要原因。     

玉米-小麦轮作系统中氮肥反硝化损失与N_2O排放量

应用乙炔抑制-原状土柱培养法研究了玉米-小麦轮作周年中氮肥的反硝化损失和 N2O排放量.结果表明,氮肥产生的 N2O为 1.77～ 2.82 kg N@ hm- 2,占施氮量的 0.49%～ 0.76%;反硝化损失量为 3～ 3.18 kg N@ hm- 2,占施肥量的 0.81%～ 0.86%.玉米与小麦生长期间的氮肥反硝化损失率很相近,分别为 0.7%～ 0.99%和 0.77%～ 0.88%.反硝化作用和 N2O排放与土壤含水量密切相关,有机肥与氮肥混施增加 N2O排放量.反硝化不是该旱作系统氮肥损失的主要途径,但施用氮肥大大增加了 N2O的排放,对环境造成一定的影响.