马占相思人工林土壤温室气体排放日变化规律研究

【目的】探索马占相思Acacia mangium人工林土壤温室气体排放日变化规律,确定最佳观测时间。【方法】采用静态箱-气相色谱法,对华南地区马占相思人工纯林土壤3种温室气体CO_2、CH_4、N_2O通量进行连续观测。【结果】马占相思人工林土壤3种温室气体具有明显的日变化特征,马占相思人工林土壤为CO2和N2O的排放源及CH_4的吸收汇,其通量日变化幅度分别为:401.33~555.59 mg·m~(-2)·h~(-1)、24.50~34.72μg·m~(-2)·h~(-1)和-10.96~-41.88μg·m~(-2)·h~(-1)。地表CO_2、CH_4通量和5 cm深土壤温度呈极显著(P0.01)或显著(P0.05)相关,地表N_2O通量同温度的相关性不显著。【结论】通过对矫正系数分析,综合考虑3种温室气体以及取样的可操作性,华南地区马占相思人工林雨季的最佳观测时间为09:00时左右。     

杉木林土壤温室气体排放对毛竹入侵及采伐的短期响应

【目的】探讨毛竹Phyllostachys edulis入侵及采伐对杉木Cunninghamia lanceolata林土壤温室气体排放及理化性质的影响,为科学管控毛竹入侵现象提供理论依据。【方法】采用静态箱-气相色谱法对毛竹纯林(毛竹林)、采伐入侵毛竹后的杉木释放林(释放林)、毛竹-杉木混交林(混交林)和杉木纯林(杉木林)土壤温室气体通量进行短期原位监测。【结果】毛竹的入侵及采伐均增加了土壤二氧化碳(CO_2)排放通量,毛竹林、释放林、混交林和杉木林排放通量分别为827.55、485.09、374.33和300.44 mg·m~(-2)·h~(-1);氧化亚氮(N_2O)排放通量分别为120.86、98.03、82.89和70.23μg·m~(-2)·h~(-1);土壤甲烷(CH4)吸收通量分别为155.38、145.77、135.26和119.62μg·m~(-2)·h~(-1)。土壤温度从大到小依次为混交林(19.77℃)、释放林(18.72℃)、毛竹林(18.49℃)、杉木林(18.32℃),土壤含水率依次为释放林(27.32%)、杉木林(23.04%)、毛竹林(18.67%)、混交林(16.36%)。相关性分析表明:4种林分土壤CO_2、N_2O排放通量和CH_4吸收通量均与土壤温湿度呈极显著正相关(P0.01),且具有一致动态变化规律;与土壤无机氮[铵态氮(NH_4~+-N)、硝态氮(NO_3~--N)]呈正相关;与土壤微生物生物量碳(MBC)呈负相关。【结论】毛竹入侵及采伐均导致杉木林土壤温室气体排放通量总量增加,对区域大气环境造成负面影响;土壤温度、土壤含水率是影响3种温室气体排放的主要土壤指标,是引起不同林分间温室气体排放差异的主要原因。表5参50     

油菜-水稻复种系统一次性施肥对CH_4和N_2O净排放的影响

【目的】探究一次性施肥技术对油菜-水稻复种系统CH_4和N_2O排放及其特征的影响并分析其影响因素,综合计算全球增温潜势,以期了解一次性施肥技术对温室气体排放的贡献大小,从而为温室气体减排提供科学依据和技术参考。【方法】针对长江中下游地区典型的油菜-水稻复种模式,在荆州太湖港农场(30.36N,112.08E)油菜-水稻复种试验田设置了5个处理:对照处理(CK)、农民习惯施肥处理(FP)、优化施肥处理(OPT)、一次性尿素基施处理(UA)和一次性控释肥基施处理(CRF),重复3次。采用静态暗箱-气相色谱法对整个油菜-水稻季的CH_4和N_2O排放通量进行监测,并测定土壤种植前后的理化性质与作物产量。【结果】(1)N_2O和CH_4的排放均具有明显的水稻季排放高、油菜季排放低的季节动态变化规律。各处理N_2O排放通量在油菜季的变化范围为-4.08—35.51μg N·m~(-2)·h~(-1),水稻季则为-16.52—193.30μg N·m~(-2)·h~(-1),年平均排放通量3.66—23.70μg N·m~(-2)·h~(-1);各处理CH_4的通量变化在油菜季的排放量为-0.08—0.05 mg C·m~(-2)·h~(-1),水稻季则为-0.54—4.81 mg C·m~(-2)·h~(-1),年平均排放通量0.42—0.66 mg C·m~(-2)·h~(-1);(2)N_2O年排放总量从高到低依次是FP、CRF、OPT、UA、CK,分别为1.31、1.19、1.04、0.82、0.37 kg N·hm~(-2),排放系数介于0.14%—0.25%,均低于IPCC的推荐值1%。两个一次性施肥处理的UA和CRF相比同等施氮量的OPT处理,均能有效减少CH_4年排放量29.0%和29.9%, UA处理同时能减少21.2%的N_2O年排放总量,而CRF处理却增加了14.8%的N_2O年排放总量;(3)在同等施氮量的条件下,一次性施肥CRF比OPT显著增加油菜产量10.6%,而对水稻产量的影响不显著。温室气体排放强度呈现油菜季低,而水稻季高的特征,油菜和水稻季中各处理差异均不显著,油菜季中CRF和UA的排放强度最低为0.038 kgCO_(2-eq)·kg~(-1),OPT最高为0.057kgCO_(2-eq)·kg~(-1),水稻季UA最小为0.07 kgCO_(2-eq)·kg~(-1),FP最高达到了0.13 kgCO_(2-eq)·kg~(-1);(4)综合两种气体的全球增温潜势(100 a),用GWP表示,在相同施氮量下,两个一次性施肥处理UA和CRF的GWP均较OPT处理减少了28.0%和18.2%(P0.05),一次性基施尿素对降低温室效应更有效。【结论】对于长江中下游典型农田而言,一次性基施普通尿素或一次性基施控释尿素的措施,可以在保持作物产量的同时,降低了农田温室气体排放,可作为水稻-油菜复种系统的一种环境友好型施肥推荐技术。     

凋落茶叶对华中地区酸化茶园土壤N2O与CO2排放的影响

采用室内培养试验方法,研究了凋落茶叶添加(0、5、10 g·kg-1和20 g·kg~(-1))对酸化茶园土壤N_2O和CO_2排放特征的影响。结果表明:4种添加水平下,N_2O和CO_2排放通量分别为0.24~3.92μg·kg~(-1)·h~(-1)和0.33~1.84 mg·kg~(-1)·h~(-1);凋落茶叶的添加显著促进了酸化茶园土壤N_2O和CO_2排放(P0.05),且两种气体的排放通量随着凋落茶叶添加量的增加而增加;凋落茶叶显著提高了酸化土壤pH值(P0.05),且添加量越多,pH值变幅越大,其一定程度上改善了茶园土壤酸化现象。茶园土壤铵态氮与N_2O排放通量呈极显著相关,而硝态氮与N_2O排放通量未呈显著相关性。土壤可溶性有机碳含量与N_2O和CO_2排放通量均呈极显著相关关系。茶园土壤N_2O排放通量和CO_2排放通量呈极显著正相关。研究结果有助于阐明凋落茶叶对茶园土壤温室气体排放的作用规律,且对了解茶园生态系统碳氮循环有一定的理论意义。     

九龙江河口养虾塘氧化亚氮排放通量及影响因素

水产养殖生态系统由于其高氮负荷而成为氧化亚氮(N_2O)的潜在释放源,为探究其排放特征,选择福建省九龙江河口养虾塘为研究对象,采用悬浮箱-气相色谱仪法测定其水-气界面N_2O排放通量变化,并结合气象要素和水环境因子分析其主要影响因素。结果表明:九龙江河口养殖塘水-气界面N_2O排放通量的变化范围和均值分别为0.10～0.64μmol·m~(-2)·h~(-1)和(0.26±0.07)μmol·m~(-2)·h~(-1),均表现为向大气释放N_2O的源。N_2O排放通量随养殖期推迟呈现持续增加,且在白天不同时刻存在显著变化。相关分析表明,N_2O排放通量与养殖水体的温度、溶解性有机碳、NO_2~--N和NO_3~--N浓度呈显著正相关,与盐度呈显著负相关。多元回归分析表明,水体盐度和NO_2~--N浓度是影响养虾塘N_2O排放的主要因素。     

滴灌对干旱区春小麦田土壤CO2、N2O排放及综合增温潜势的影响

对比新疆干旱区滴灌和传统灌溉对春小麦田土壤CO_2和N_2O排放通量及综合增温潜势的影响差异,旨在为该区有利于农田温室气体减排的农业管理措施的制定提供科学依据。在春小麦田中,设置滴灌和漫灌两种灌溉方式(其中滴灌包含滴灌管间和滴灌管上2个不同的空间处理),利用静态暗箱-气相色谱法对两种灌溉方式下不同处理的土壤CO_2及N_2O排放通量及影响因素进行了测定和分析。结果表明:在春小麦生长季,滴灌方式下土壤CO_2排放通量均值比漫灌减少了35.76%。滴灌管间和滴灌管上两个处理的土壤CO_2排放通量无显著差异,均值分别为906.28、838.25 mg·m~(-2)·h~(-1),但均与漫灌处理有显著性差异(P0.05)。滴灌方式下土壤N2O排放通量达74.81μg·m~(-2)·h~(-1),比漫灌增加25.87%。滴灌管间和滴灌管上处理土壤N_2O平均排放通量均高于漫灌,分别为85.76、63.62μg·m~(-2)·h~(-1),3个处理间均无显著性差异(P0.05)。滴灌和漫灌方式下土壤CO_2累积排放量分别为2 188.68、3180.91 g·m~(-2),土壤N2O累积排放量分别为188.62、160.60 mg·m~(-2),滴灌方式下春小麦田土壤CO_2和N_2O的综合增温潜势比漫灌减少983.55 g CO~(-2)·m~2。相关性分析表明,滴灌管间处理土壤CO_2排放通量与大气温度及5、10 cm地温的相关性均达显著水平(P0.05),与10~20 cm层土壤微生物量碳呈极显著相关(P0.01);漫灌方式下,0~10 cm和10~20 cm层土壤水分显著影响土壤N_2O排放通量(P0.05);滴灌方式下滴灌管上处理的0~10 cm层土壤水分与土壤N_2O排放通量显著相关(P0.05),滴灌管间处理的10~20cm层土壤NH_4~+-N含量是影响N2O排放通量的显著因素(P0.05)。     

酸化处理对猪场原水和沼液存储过程中气体排放的影响

为探索酸化处理对猪场原水和沼液存储过程中温室气体(CH_4、N_2O、CO_2)以及NH_3排放的影响,采用浓硫酸酸化处理猪场污水,利用动态箱法在线监测存储75 d内各气体排放通量。试验分别设置一个对照组和两个酸化处理组:原水对照组p H为6.5(RCK),加酸处理后p H分别为5.1(RT1)和5.7(RT2);沼液对照组p H为7.8(BCK),加酸处理后p H分别为5.7(BT1)和6.5(BT2)。对于原水组,RCK、RT1、RT2的CH4排放通量分别为32.2、2.37、3.10 g·m~(-3)·d~(-1),N_2O排放通量分别为336.45、23.36、29.79 mg·m~(-3)·d~(-1),NH_3排放通量分别为1.01、0.82、1.63 g·m~(-3)·d~(-1),CO2排放通量分别为109.14、99.66、110.55 g·m~(-3)·d~(-1),酸化处理显著降低原水CH_4和N_2O排放量;对于沼液组,BCK、BT1、BT2的CH_4排放通量分别为0.24、0.86、0.63 g·m~(-3)·d~(-1),N_2O排放通量分别为2.54、73.43、268.66mg·m~(-3)·d~(-1),NH_3排放通量分别为8.02、1.35、1.51 g·m~(-3)·d~(-1),CO_2排放通量分别为48.9、44.3、44.0 g·m~(-3)·d~(-1),酸化沼液显著增加CH_4和N_2O排放通量,但NH3排放可显著降低81%~83%,同时酸化组内氨氮含量较对照组增加40%~54%。根据CH_4和N_2O在100年尺度上的全球增温潜势计算各组的综合温室效应,猪场原水酸化后CO_2-eq降低91%~92%,沼液酸化后温室气体增加5~11倍。结果表明:酸化处理原水能够有效降低温室气体排放,而酸化处理沼液则一定程度上增加了温室气体排放,但可有效降低NH_3排放,同时保留沼液中氮养分。     

黄土台塬不同林型土壤主要温室气体通量特征

为研究纯林、混交林土壤二氧化碳(CO_2)、甲烷(CH_4)和氧化亚氮(N_2O)排放特征,有效评估不同林型组成所产生的温室气体差异。本文以黄土台塬7种典型纯林及其混交林为研究对象,采用静态箱-气相色谱法,比较各林型土壤CO_2、CH_4和N_2O的排放规律及其对环境因子的响应。结果表明:研究区各林型土壤均为CO_2、N_2O的排放源,CH_4的吸收汇。不同林型土壤温室气体排放差异显著,在土壤CO_2年均排放中,沙棘刺槐混交林最高(130.73 mg·m~(-2)·h~(-1)),油松最低(51.33 mg·m~(-2)·h~(-1));在土壤CH_4年均吸收中,油松最高(60.82μg·m~(-2)·h~(-1)),侧柏最低(36.67μg·m~(-2)·h~(-1));在土壤N_2O年均排放中,沙棘刺槐混交林最高(4.42μg·m~(-2)·h~(-1)),油松最低(-0.06μg·m~(-2)·h~(-1))。各林型土壤CO_2与土壤温度呈正相关,与土壤含水量呈负相关;侧柏和沙棘刺槐混交林土壤CH_4吸收与土壤温度呈正相关,随0～5 cm土壤含水量的增加呈先增加后减少的规律;刺槐和油松土壤N_2O与土壤温度为显著正相关,其他林型与土壤温度及含水量无明显相关性。研究表明:土壤温室气体排放与林型组成有关,受环境因子影响,各温室气体表现出不同的排放特征。     

施肥量对福州平原稻田CH_4和N_2O通量的影响

为阐明施肥量对福州平原稻田CH_4和N_2O排放的影响,以不施肥处理为对照(CK),采用静态箱—气相色谱法,分析了常规施肥和倍增施肥稻田CH_4和N_2O通量及其影响因子。结果表明,CK、常规施肥和倍增施肥处理下稻田CH_4累积排放量依次为7.67、9.23和10.69 g·m~(-2),平均通量依次为3.47、4.18和4.84 mg·m~(-2)·h~(-1),倍增施肥显著促进稻田CH_4排放(P0.05);稻田N_2O排放量依次为-0.03、-0.05和-0.06 mg·m~(-2),平均通量依次为-13.99、-22.77和-28.10μg·m~(-2)·h~(-1),施肥量对N_2O排放的影响不显著(P0.05)。电导率与稻田CH_4通量呈极显著正相关(P0.01);常规施肥电导率与稻田N_2O通量呈显著负相关(P0.05)。土壤p H、Eh、温度和含水率等环境因子与不同施肥处理下稻田CH_4和N_2O排放量相关性存在差异。CK、常规施肥和倍增施肥观测期内所产生的综合增温潜势分别为2 515.03、2 989.07和3 450.45 kg·hm~(-2),倍增施肥处理显著提高稻田温室气体综合增温潜势。     

一次性施肥技术对冬小麦/夏玉米轮作系统土壤N2O排放的影响

利用静态暗箱-气相色谱法对华北平原冬小麦/夏玉米轮作系统施氮条件土壤N2O排放特征进行周年观测,以探讨不同处理[对照(CK)、优化施氮(OPT)、优化氮肥一次性施用(OPT1)和控释肥(CRF)]土壤N_2O排放特征及土壤温度、湿度对土壤N_2O排放的影响。结果表明:冬小麦/夏玉米轮作系统中土壤N2O排放峰值主要出现在施肥+降雨或灌溉事件后,不同处理N_2O排放通量变化范围在-0.24~2.78 mg N2O·m~(-2)·h~(-1),平均排放通量23.88~65.46μg N_2O·m~(-2)·h~(-1),OPT1和CRF两个一次性施肥处理可以降低小麦和玉米基肥施用后土壤N_2O排放峰值,但未改变轮作周期土壤N_2O排放季节变化规律;土壤含水量对土壤N2O排放有显著影响,且对夏玉米季土壤N2O排放影响大于冬小麦季;各处理土壤N2O排放通量与5 cm深度土壤温度之间均无相关性;不同处理N_2O年度排放总量差异显著,与OPT处理相比,OPT1处理和CRF处理N2O年排放总量分别减少27.47%和22.80%。各处理N_2O排放系数介于0.28%~0.50%,均低于IPCC 1.0%的推荐值,且各处理产量之间没有显著性差异,因此一次性施肥技术能够在保证产量的前提下,有效减少冬小麦/夏玉米轮作系统土壤N2O排放。     

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.     

紫云英还田对早稻直播稻田温室气体排放的影响

为研究早稻直播条件下冬种紫云英翻压还田对稻田CH_4与N_2O排放的影响。选取南方双季稻区稻田为研究对象,采用静态暗箱-气相色谱法监测冬闲-双季稻,不施氮肥(CK);冬闲,早晚稻每季施氮200 kg·hm~(-2)(N_(200));冬种紫云英全量还田,早晚稻均不施氮(CMV);冬种紫云英半量还田,早晚稻每季施氮100 kg·hm~(-2)(CMV+N_(100))等4个处理的CH_4与N_2O排放速率及其全球增温潜势(GWP)与单位粮食产量温室气体排放强度(GHGI)。结果表明,各处理CH_4排放峰主要在水稻种植初期至分蘖末期,早稻与晚稻出现最大峰值的处理分别是CMV(105.6 mg·m~(-2)·h~(-1))和CMV+N_(100)(52.94 mg·m~(-2)·h~(-1));N_2O排放峰主要出现在田间水稻种植初期至分蘖及田间水分干湿交替阶段,早稻晚稻最大峰值均为N_(200),分别为717.7μg·m~(-2)·h~(-1)和1 065.57μg·m~(-2)·h~(-1);与N_(200)相比,CMV+N_(100)增加了CH_4累积排放量,减少了N_2O的排放,且早稻季CH_4排放量低于晚稻季。与CK相比,施肥对于稻田GWP并无显著影响,其中CH_4对GWP的贡献可达90%以上;与N_(200)相比,CMV+N_(100)增加了早稻季GHGI,降低了晚稻季GHGI,而对双季稻GHGI并无显著影响。综上,早稻直播条件下紫云英还田配施氮肥虽然增加了稻田CH_4排放,但降低了N_2O排放,可降低晚稻田GHGI。     

长期施用化肥氮对黄土高原麦田N2O排放的影响

【目的】研究黄土高原旱地麦田土壤N_2O排放对长期不同氮肥用量的响应,探明旱地麦田N_2O排放规律及其主要影响因素,为该区域旱地麦田氮素管理和N_2O减排提供依据。【方法】在2004年10月开始的黄土高原旱地冬小麦氮肥长期田间定位试验(施磷(P2O5)100kg/hm~2)基础上,设置5个氮水平,氮肥(纯N)用量分别为0(N0)、80(N80)、160(N160)、240(N240)、320(N320)kg/hm~2,利用静态箱/气相色谱法于2014-2016年连续2年检测不同氮肥水平下麦田N_2O的排放特征,并分析了N_2O排放通量与土壤NH_4~+-N、NO_3~--N含量及气温的关系。【结果】施用氮肥能显著提高旱地麦田N_2O的排放通量,施用氮肥后的50d内为N_2O排放高峰期,N80、N160、N240和N320处理的N_2O排放通量最高值分别是对照(36.20μg/(m~2·h))的2.5,3.2,4.9和6.4倍。小麦进入春季后(施肥后120d),因气温升高和降雨增加会出现多次N_2O排放高峰,而在成熟期(施肥后210d)N_2O排放通量相对较低。2个小麦生长季N80、N160、N240、N320处理的平均N_2O总排放量较对照(0.29kg/hm~2)分别增加1.6,2.8,4.3和6.1倍,排放系数为0.47%~0.59%,平均为0.55%。N_2O排放通量与土壤NH_4~+-N、NO_3~--N含量和气温呈极显著正相关关系,且N_2O总排放量与施氮量呈显著线性关系。【结论】施用氮肥显著增加了黄土高原旱地麦田N_2O排放通量及总量,是该区域麦田N_2O排放的最主要驱动因子,气温和降水量也会在一定程度上影响N_2O排放。     

冬季侧窗通风猪舍氨气和温室气体排放特征

冬季猪舍通风管理方式影响猪舍内的环境质量以及污染物的排放,为确定改造后猪舍侧窗负压通风系统6阶段管理对冬季舍内环境质量以及氨气和温室气体排放的影响,对舍内温度、湿度和空气流速等环境指标进行了测定,采用水分平衡方程确定了不同通风阶段猪舍的通风率,利用INNOVA 1412多气体分析仪-连续采样测试技术,对冬季猪舍NH_3、N_2O、CH_4和CO_2的排放进行了测定,确定了不同通风量条件下氨气和温室气体的排放率。结果表明,冬季侧窗通风密闭式育肥猪舍平均温度为13.7℃,湿度为69.7%,舍内最大温度与湿度差值分别为3.2℃和39.6%,平均通风率为6 207 m~3·h~(-1)(单头生猪通风量:24.9 m~3·h~(-1)),舍内平均空气流速为0.28 m·s~(-1),满足了育肥猪生长的要求;冬季试验猪舍中NH_3平均浓度范围在8.42～15.63 mg·m~(-3),CO_2平均浓度范围保持在2 509～5 303 mg·m~(-3)之间,CH_4浓度变化在1.11～5.90 mg·m~(-3),可满足冬季育肥猪生长的需求;单头生猪NH_3、CO_2和CH_4的平均排放率分别为250.0 mg·h~(-1)、79.9 g·h~(-1)、57.7 mg·h~(-1),单头生猪累积日排放量分别为6.0 g·d~(-1)、1.92 kg·d~(-1)和1.39 g·d~(-1),试验期间没有监测到N_2O的排放;采用的6级通风管理模式显著影响NH_3、CO_2的平均排放率,对CH_4的排放影响不显著。     

农业废弃物还田对黑土温室气体排放及全球增温潜势的影响

【目的】研究牛粪、鸡粪、玉米秸秆与化肥配施还田,对黑土温室气体排放及全球增温潜势的影响。【方法】采用静态箱法,试验共设5个处理,分别为:空白对照,单施化肥,牛粪还田配施50%化肥氮(化肥中氮的质量分数为肥料中总氮量的50%),鸡粪还田配施50%化肥氮,秸秆还田配施90%化肥氮。除对照外各处理总施氮量为240kg·hm~(-2)。【结果】各处理中秸秆还田处理的CO_2平均排放通量及总排放量最高,分别达388.96 mg·m~(-2)·h-1和14 718.97 kg·hm~(-2),且追施氮肥明显增加CO_2的排放;单施化肥处理CH_4平均吸收通量及总吸收量最高,分别达0.042 mg·m~(-2)·h-1和1.36 kg·hm~(-2);单施化肥处理N_2O平均排放通量及总排放量最高,分别达0.153 mg·m~(-2)·h-1和5.75 kg·hm~(-2)。秸秆还田处理的全球增温潜势显著高于其他处理,牛粪还田处理较单施化肥处理全球增温潜势降低,但差异不显著。【结论】秸秆覆盖会增加黑土中的CO_2的排放,旱田土壤是大气中CH_4的重要吸收汇,有机无机肥配施对比单施化肥能减少土壤中N_2O的排放,各农业废弃物还田处理对大气变暖贡献程度不同。     

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。     

岩溶湿地和稻田的土壤酶活性与CO_2和CH_4排放特征

【目的】探究土地利用变化对湿地土壤酶活性和温室气体排放之间关系的影响。【方法】以会仙岩溶湿地为研究样点,以湖泊湿地和其相邻的稻田为研究对象,采用比色法和静态暗箱法分别测定水稻整个生育期内主要土壤酶的活性及CO_2和CH_4的排放,并对二者之间的关系进行分析。【结果】稻田土壤的β-葡萄糖苷酶、纤维素酶、蔗糖酶、几丁质酶、脲酶和碱性磷酸酶活性均高于湖泊湿地,高出幅度为11.8%—32.7%。稻田CO_2和CH_4排放通量分别为255.9—789.7和-0.41—1.74 mg·m-2·h~(-1),平均值分别为445.8和0.42 mg·m~(-2)·h~(-1),低于天然湖泊湿地。与湖泊湿地相比,稻田CO_2和CH_4排放总量分别降低了22.3%和83.3%,而增温潜势(GHGs,含N2O)降低了29.6%。相关性结果显示,CO_2排放通量与β-葡萄糖苷酶、纤维素酶、蔗糖酶和几丁质酶活性呈显著负相关关系,CH_4排放通量与6种土壤酶活性显著负相关(P0.05)。【结论】在会仙岩溶湿地系统中,天然的湖泊湿地转变为稻田可显著提高土壤酶活性,同时降低CO_2和CH_4的排放量,有利于微生物碳利用率的提高和土壤碳的封存。     

亚热带农业小流域水系溶存甲烷浓度和扩散通量研究

【目的】研究亚热带丘陵地区农业小流域水系溶存甲烷(CH_4)浓度分布特征及其扩散传输特性。【方法】在一年周期内(2014年4月13日至2015年4月12日),利用扩散模型法对湘江下游脱甲小流域4级河流溶存CH_4浓度及扩散通量的时空变异及其影响因素进行研究。【结果】脱甲小流域水系溶存CH_4浓度年均值为(0.61±0.43)μmol·L~(-1),变化范围为0.03—2.23μmol·L~(-1);扩散通量在一年内的变化为1.71—290.08(63.36±50.76)μg C·m~(-2)·h~(-1),表现为大气CH_4的净源。河流溶存CH_4浓度和通量的时空分布均呈现出显著的差异:时空变化规律具有一致性,其中季节变化特征均为春高((0.74±0.41)μmol·L~(-1),(93.58±65.24)μg C·m~(-2)·h~(-1)),冬低((0.53±0.38)μmol·L~(-1),(50.79±33.03)μg C·m~(-2)·h~(-1));空间分布呈现自上游到下游波动增加的趋势。影响脱甲小流域河流溶存CH_4浓度和扩散通量的环境因子中,溶解氧(DO:3.49—12.79(7.90±1.78)mg·L~(-1))与河流溶存CH_4浓度(r=-0.39,P0.001)和扩散通量(r=-0.36,P0.001)均呈显著负相关,溶解性有机碳(DOC:0.92—7.38(2.99±1.25)mg·L~(-1))与河流溶存CH_4浓度(r=0.50,P0.001)和扩散通量(r=0.44,P0.001)均呈显著正相关,两者是影响河流溶存CH_4浓度和扩散通量的主导因子;另外,水体铵态氮(NH4+-N:0.02—4.37(1.26±1.03)mg·L~(-1))、硝态氮(NO3--N:0.24—2.66(1.43±0.55)mg·L~(-1))、盐度(以电导率EC表示:50.36—248.43(138.37±47.54)μS·cm-1)与河流溶存CH_4浓度和扩散通量均呈显著正相关;河流水体p H(5.89—8.54(6.82±0.31))与CH_4浓度呈正相关(r=0.20,P0.05),与通量之间无显著关联。【结论】脱甲小流域内,农业面源污染、畜牧养殖以及居民生活废水和污水的排入造成的河流水体中DOC、氮含量的增加以及DO的降低,均能加剧河流中溶存CH_4气体的产生和排放,使其成为大气CH_4的一个重要潜在排放源。     

太行山前平原夏玉米-冬小麦轮作生态系统碳截存及其气体调节价值

应用静态明箱-气相色谱法对4个施氮肥水平NO(0 kg N·hm-2),N200(200 kg N·hm-2),N400(400 kg N·hm-2),N600(600 kg N·hm-2)的夏玉米-冬小麦季CH4、N2O排放进行了研究,同时估算了其年季净固碳量及其O2气体调节价值,计算了年综合气体调节价值.结果表明,夏玉米-冬小麦农田生态系统为CH4吸收汇和N2O排放源,随着氮肥施入量的增加,其对CH4吸收能力减弱,其N2O排放量增加.夏玉米季N400和N600的CH4平均排放速率显著高于NO和N200(P<0.05);冬小麦季NO处理CH4平均排放速率显著低于N600处理(P<0.05),冬小麦季N600的N2O平均排放速率显著高于NO处理(P<0.05).夏玉米-冬小麦轮作农田生态系统NO、N200、N400和N600处理CH4排放总量分别为-2.55、-1.99、-0.94和-0.47 kg·hm-2·a-1;其N2O排放总量分别为1.05、1.45、1.67和2.22 kg·hm-2·a-2.随着氮肥施用量的增加,夏玉米季和冬小麦季转化为NPP的碳量和净固碳量均增加;夏玉米-冬小麦轮作农田生态系统NO、N200,N400和N600处理年季净固碳量分别为6 224.29,13 885.05,14 554.35和14 521.10 kg·hm-2·a-1;其中N200,N400和N600分别比NO处理增加了123.08%、133.83%和133.30%.夏玉米-冬小麦轮作农田生态系统NO,N200,N400和N600处理综合气体调节价值分别为10 560.19、23 602.64、24 727.78和24 634.24 yuan·hm-2·a-1;N200、N400和N600分别比NO处理增加了123.51%、134.16%和133.27%,以N400处理年固碳量最高.     

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。