岩溶湿地和稻田的土壤酶活性与CO2和CH4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CO₂和CH₄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CO₂和CH₄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CO₂和CH₄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,CO₂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,CH₄排放通量与6种土壤酶活性显著负相关（P<0.05）。【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CO₂和CH₄的排放量,有利于微生物碳利用率的提高和土壤碳的封存。     

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。     

不同添加剂对牛粪CO_2和CH_4排放的影响

【目的】针对禽畜粪便温室气体排放问题,通过添加改良剂等措施从而达到减少温室气体的排放。【方法】以牛粪和牛尿为原料,开展了为期30 d的室内模拟储存试验,监测了牛粪储存期间CO_2和CH_4排放的动态变化,研究了2%硫酸锌、1%氢氧化镁+4%磷酸、10%氯化钙和1%沸石对牛粪CO_2和CH_4排放的影响。【结果】单施粪尿处理CK(对照组)的CO_2排放通量最大峰值出现在第8天,为20.590μmol·m~(-2)·s~(-1),CH_4排放通量最大峰值出现在第24天,为0.735μmol·m~(-2)·s~(-1)。硫酸锌处理的CO_2排放高峰期延迟了22 d,氢氧化镁+磷酸、氯化钙和沸石处理的CO_2排放高峰期提前了2～3 d。对于CH_4的排放,硫酸锌和氯化钙处理的高峰期分别提前了15和17 d,氢氧化镁+磷酸组合处理的高峰期延迟了3 d,沸石处理的高峰期则与CK处理出现在同一天。相比于CK处理,氢氧化镁+磷酸组合处理的CH_4平均排放通量降低了22.9%,但CO_2平均排放通量增加了4.5%;硫酸锌、氯化钙和沸石处理的CH_4平均排放通量分别降低了28.0%、90.4%和5.1%,且CO_2平均排放通量分别降低了47.9%、83.1%和1.7%。【结论】由此可见,氢氧化镁+磷酸不宜作为添加剂应用于牛粪温室气体减排措施当中,而硫酸锌和沸石对牛粪CO_2和CH_4的减排效果不如氯化钙显著,因此氯化钙可作为一种优良的添加剂施加在牛粪中,以达到减少温室气体排放的目的。     

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     

优化施氮对宁夏引黄灌区稻田CO2、CH4和N2O通量的影响

针对宁夏引黄灌区稻田施氮严重过量现象,在宁夏引黄灌区的青铜峡稻田,采用静态箱-气相色谱法,通过田间试验研究常规施氮(N300)、优化施氮(N240)和不施氮(N0)对水稻不同生育期CO_2、CH_4和N_2O通量以及稻田增温潜势(GWP)的影响。结果表明:CO_2排放主要在水稻灌浆和成熟期,CH_4排放主要发生在水稻孕穗期,而N_2O排放关键期在水稻的分蘖和拔节期。与N0处理相比,施氮能显著增加稻田CO_2、CH_4和N_2O排放通量以及稻田GWP;常规施氮处理中CO_2、CH_4和N_2O的累积排放量分别为18 446.87、146.57 kg C·hm~(-2)和2.93 kg N·hm~(-2);为期一年的优化施氮没有显著增加水稻生育期内稻田CO_2排放,但使灌区稻田CH_4和N_2O排放分别显著降低了24.42%和36.28%。总的来看,为期一年的优化施氮使宁夏引黄灌区稻田GWP显著降低了26.70%。未来应结合土壤有机碳氮形态和含量变化以及土壤微生物技术,分析长期优化施氮对土壤温室气体通量的影响机制。     

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。     

典型岩溶丘陵区生长季土壤CO2、CH4 通量研究

我国西南岩溶丘陵区生长季漫长,而土壤表面CO_2、CH_4通量受地表植被覆盖的影响较大。为探究岩溶丘陵区生长季有植被覆盖(有草)和无植被覆盖(无草)的土壤表面CO_2、CH_4通量及其日变化特征,采用静态箱-气相色谱法对重庆市南川岩溶丘陵区土壤表面CO_2、CH_4通量进行观测,结合土壤温、湿度进行研究。结果表明:岩溶丘陵区土壤表面在生长季表现为CO_2源、CH_4汇,有草的土壤表面CO_2通量明显高于无草土壤表面CO_2通量,CH_4通量则无明显差别,说明在生长季地表植被覆盖是影响土壤CO_2通量的重要因素,而植被覆盖对土壤CH_4通量无显著影响,土壤表面有草和无草的CO_2通量分别为552、352 mg/m2·h,CH_4通量分别为-80、-75μg/m2·h(生长季6个月平均值)。在生长季日变化尺度上,土壤也表现为CO_2源、CH_4汇,有草土壤表面的CO_2通量明显高于无草土壤表面CO_2通量,且二者的变化特征一致,CH_4通量受到植被覆盖的影响较小;生长季土壤CO_2、CH_4通量受土壤温、湿度的共同影响,其中土壤CO_2通量与土壤温度呈正相关关系,即土壤温度升高会促进土壤CO_2通量的提高,而土壤CH_4通量与土壤温度无相关关系,即土壤温度对土壤CH_4通量无显著影响;由于生长季土壤湿度变化较土壤温度小,因此土壤湿度对土壤CO_2、CH_4通量的影响较土壤温度小。     

东北季节性冻融农田土壤CO2、CH4、N2O通量特征研究

为了评估季节性冻融交替对土壤温室气体排放的影响,采用静态暗箱-气相色谱法,监测了东北松嫩平原两种典型农田生态系统(稻田和玉米田)非生长季土壤CO_2、CH_4和N_2O通量变化。研究表明:三种温室气体排放在土壤冻结期、覆雪期、融雪期和解冻期具有明显的季节动态特征。冻结期和融雪期对温室气体排放贡献最大,这两个时期内稻田和玉米田CO_2排放量分别占非生长季总累积排放量的74.9%和68.6%,稻田CH_4排放占非生长季总排放的95.7%,尽管玉米田土壤CH_4以吸收为主,但在融雪过程中存在明显释放峰,短暂的融雪期内N_2O呈集中爆发性释放,稻田和玉米田N_2O通量峰值分别是冻结前的40倍和99倍,排放量占到总累积排放量的73.9%和80.7%,覆雪期土壤CH_4和N_2O存在弱的吸收。另外,土壤温室气体排放存在土地利用方式间的差异,表现在稻田土壤比玉米田(非生长季)具有更高的温室气体排放潜力。稻田土壤CO_2、CH_4和N_2O累积排放量均高于玉米田,表现为净排放(源),而玉米田土壤CH_4通量表现为净吸收(汇);稻田土壤CO_2和CH_4平均排放速率显著高于玉米田;除覆雪期外,其他时期内三种温室气体平均通量在两类农田之间也存在显著差异。总之,在评价季节性冻土区温室气体排放时需要重视土壤冻结和融化过程,同时需要考虑不同土地利用方式间的差异。     

降雨和凋落物对人工杨树林土壤温室气体通量的影响

本研究以科尔沁沙丘-草甸梯级生态系统中人工杨树林为研究对象,于2017年5—10月采用静态箱-气相色谱法,对CO_2、CH_4和N_2O进行了原位观测,探究降雨和凋落物对森林生态系统土壤温室气体通量的影响,实验共设3个处理:"Ⅰ-去除凋落物"、"Ⅱ-维持原状"和"Ⅲ-加倍凋落物"。结果表明:土壤状态较干燥的5月23日及7月20日雨后CH_4吸收值在短时间内均有所增加,土壤温度较高的7月20日雨后CH_4吸收值增长率远大于土壤温度较低的5月23日,土壤状态较湿润的8月4日雨后CH_4吸收值呈明显降低趋势;降雨前后CH_4通量均表现为吸收,且其吸收强度表现为:处理Ⅰ处理Ⅱ处理Ⅲ。生长季N_2O排放与CH_4吸收之间呈现显著的线性负相关关系(P0.05)。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ处理后生长季CO_2通量平均值分别为243.47、357.14、406.36 mg·m~(-2)·h~(-1),去除凋落物使土壤CO_2通量显著降低30.81%,加倍凋落物则使CO_2通量显著提高13.78%,去除凋落物处理对土壤CO_2通量的降低幅度远大于加倍凋落物对土壤CO_2通量的提高幅度;生长季土壤CO_2的温度敏感性(Q10)表现为:处理Ⅰ(1.070)处理Ⅱ(1.046)处理Ⅲ(1.011),不同凋落物处理下林地土壤CO_2通量对土壤温度响应的差异不显著。     

草海湿地不同植被区沉积物中孔隙水CH_4浓度分布与CH_4、CO_2排放通量研究

利用静态暗箱-气相色谱法和顶空法测定了草海湿地CH_4、CO_2排放通量及沉积物孔隙水CH_4浓度。结果表明:草海湿地CH_4排放通量为0.50~8.57 mg/(m~2·h),浅水区轮藻(Charophyceae)+水葱(Scirpus validus Vahl)群落最大,落干区灯芯草(Juncus effusus L.)群落最低;CO_2排放通量为-59.62~547.33 mg/(m~2·h),干湿过渡区藨草(Scirpus triqueter L.)群落最大,沉水区光叶眼子菜(Potamogeton lucens L.)群落最低;沉积物孔隙水CH_4浓度剖面均值为2.07~3.81μmol/L,与CH_4排放通量变化规律基本一致,即轮藻+水葱群落藨草群落灯芯草群落光叶眼子菜群落,垂直剖面上从表层至底层逐渐降低,不同区域沉积物孔隙水CH_4浓度剖面变化规律并不一致。Pearson相关性分析表明,沉积物DOC、SOC含量是影响草海湿地CH_4排放的重要因子,水位、生物量、沉积物pH值是影响CO_2排放的重要因子。沉积物DOC、容重、土壤pH值、CO_2通量、水位、土壤含水率、生物量、株高对沉积物孔隙水CH_4浓度分布有显著影响。     

北京城市林下地被的N_2O和NO排放特征研究——以崂峪苔草为例

【目的】旨在了解城市林草生态系统含N气体排放特征及其关键影响因素,为准确估算林草生态系统温室气体排放提供科学依据支撑。【方法】采用静态暗箱法的观测技术对北京城市典型国槐人工林-崂峪苔草生态系统和去除地表苔草后国槐人工林在主要生长季N_2O和NO排放通量及其相关环境因子进行测定。【结果】受土壤温度的影响,2个处理的N_2O和NO排放通量均表现为"夏高秋低"的特点,其中崂峪苔草地生态系统在夏、秋季节的N_2O平均排放通量分别为27.77和16.33μg·m~(-2)·h~(-1),而相对应的NO平均排放通量分别为24.48和22.52μg·m~(-2)·h~(-1)。与此相对照,去除地表崂峪苔草的土壤在夏、秋季节N_2O平均排放通量分别为37.82和10.19μg·m~(-2)·h~(-1),土壤NO平均排放通量分别为17.77和17.03μg·m~(-2)·h~(-1)。不同处理N_2O和NO排放通量均随土壤温度的升高而显著增加。【结论】去除崂峪苔草处理对夏、秋N_2O和NO排放通量有着显著的影响,该研究结果也初步表明,城市绿地生态系统具有较强的土壤氮循环特征,可能是一个不容忽视的温室气体N_2O和污染性气体NO排放源。     

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。     

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。     

蔗田滴灌施肥土壤甲烷排放通量与活性有机碳含量的关系

【目的】研究蔗田滴灌施肥对土壤活性有机碳含量和甲烷排放通量的影响,探讨蔗田滴灌施肥土壤甲烷排放通量与土壤活性有机碳含量之间的关系。【方法】2018年3—12月在南宁市灌溉试验站开展不同滴灌灌水、施肥的田间试验,试验设4种施肥水平:常规施肥(F100,N 250 kg·hm~(-2)、P_2O_5 150 kg·hm~(-2)、K_2O 200 kg·hm~(-2))、增量施肥1(F110,在F100基础上增加10%)、增量施肥2(F120,在F100基础上增加20%)和减量施肥(F90,在F100基础上减少10%),以及2种滴灌灌水水平:W180(180 m~3·hm~(-2))和W300(300 m~3·hm~(-2))。用常规法测定不同生育时期蔗田土壤甲烷排放通量和土壤活性有机碳含量,用Pearson法分析土壤甲烷排放通量与土壤活性有机碳含量的关系。【结果】在分蘖期,W300F120处理土壤可溶性有机碳(DOC)含量较W300F100提高了156%,而土壤CH_4排放通量较其他处理低。在成熟期,W300F120处理土壤DOC含量较W300F110增加了114%,微生物量碳(MBC)较W300F110增加了49.6%。蔗田土壤CH_4排放通量仅与土壤DOC含量呈显著正相关,相关系数为0.38。【结论】土壤DOC含量显著影响蔗田土壤甲烷排放通量。W300F120处理可以提高分蘖期和成熟期蔗田土壤可溶性有机碳含量、减少分蘖期蔗田土壤CH_4排放。     

可溶性糖和有机酸对稻田土壤活性有机碳含量与甲烷排放的影响

【目的】水稻根系分泌物是调控稻田土壤CH4排放的重要因素,通过对稻田土壤厌氧培养,探究水稻根系分泌物对稻田CH4排放的影响规律。【方法】设置添加水稻根系分泌物中可溶性糖(Sr)与草酸(O)、琥珀酸(S)和苹果酸(M)及其组合,测定土壤酶活性、土壤活性有机碳组分含量和CH4排放量。【结果】(1)添加Sr和有机酸会显著影响土壤酶活性,但各组分对不同酶活性的影响不同;其中,S、OSM、SrO、SrS和SrOSM处理的多酚氧化酶和脱氢酶活性显著增加(P0.05),S、M、Sr和SrOSM处理的蔗糖酶和纤维素酶活性显著降低(P0.05),所有处理的过氧化氢酶活性均显著降低(P0.05)。(2)添加Sr和有机酸对土壤微生物量碳和可溶性有机碳含量影响显著,O、S、M、OSM、Sr、SrO和SrM处理的微生物量碳和可溶性碳含量以及SrO处理的易氧化有机碳含量显著增加(P0.05),O和OSM处理的易氧化有机碳含量显著降低(P0.05)。(3) SrM、M、SrO、O、SrS和SrOSM处理的CH4累积排放量和排放通量显著增加(P0.05)。(4)土壤可溶性有机碳含量与过氧化氢酶活性呈极显著负相关(P0.01),与脱氢酶和多酚氧化酶活性呈极显著正相关(P0.01);微生物量碳含量与CH4排放通量呈显著正相关(P0.05)。【结论】添加可溶性糖和有机酸会改变稻田土壤活性有机碳含量和碳转化酶活性,增加CH4排放;碳总输入量为0.3 mg/(g·d)时,同时加入可溶性糖与苹果酸处理的CH_4排放增量最大。     

有机物料等氮量施用对紫色土氮形态及温室气体排放的影响

【目的】在等氮施用的条件下,研究几种农业有机物料与化肥配合施用对蔬菜连作种植模式的菜地土壤氮形态及温室气体的动态变化的影响,为菜地化肥减量施用及绿色环保提供科学依据。并从温室气体减排角度,为旱地土壤的培肥提供理论参考。【方法】通过田间原位试验,设置了对照即不添加化肥和物料(CK)、常规化肥(F)、秸秆+化肥(SF)、菌渣+化肥(MF)、生物质炭+化肥(BF)、牛粪+化肥(CF)等处理,分析土壤铵态氮、硝态氮、碱解氮和全氮分布特征。同时采用静态箱-气相色谱法,对比分析在化肥减量的基础上,添加物料处理的紫色土(莴笋-卷心菜-辣椒轮作)CO_2、CH_4、N_2O动态变化和温室效应。【结果】等养分投入的条件下,有机物料的添加改变土壤氮形态分布,SF和MF处理主要在料还田前期能增加土壤铵态氮含量,CF处理能提高莴笋和卷心菜季的土壤铵态氮含量,BF处理则提高了辣椒季硝态氮和碱解氮含量。在整个试验观测期内,N_2O、CO_2、CH_(4 )3种气体的排放具有一定的季节变化规律,各气体均在夏季出现了排放高峰,且在施肥灌水后也会出现气体的排放峰。与F处理相比,试验期内BF处理的N_2O平均排放量降低了7.5%,而CF处理则显著增加了233.5%。有机物料与化肥配施较CK和F处理增加了CO_2排放,其中MF和CF处理最为明显,平均排放通量较F处理分别提高了35.6%和31.3%,BF处理则推迟CO_2排放峰,且在高温多雨的夏季增加CO_2排放量。各处理的CH_4排放多为负值,表现为大气中CH_4汇,且在辣椒季波动较为明显,其中BF处理在高温多水的短期内可达到CH_4排放峰值(668.7μg·m~(-2)·h~(-1));SF、MF和BF较F处理的CH_4平均排放通量分别显著下降了104.85%、175.2%和77.5%,其中SF和MF处理分别为-0.1和-1.3 kg·hm~(-2),较其他处理能促进CH_4吸收,减少CH_4产生和排放。但有机物料与化肥配施处理的温室气体的增温潜势较CK和F处理分别增加了26.7%—52.4%和18.1%—42.0%,其中SF处理的增温潜势最低,其次为BF处理。【结论】不同的有机物料对土壤氮形态分布及N_2O、CO_2、CH_4排放的影响各不相同。几种有机物料中,生物质炭、秸秆与化肥配施还田相较于其他处理能增加有效氮含量,减少温室气体的排放,而牛粪与化肥配施则会增加温室气体排放。     

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。     

再生稻和双季稻田CH_4排放对比研究

【目的】为了探索生态可持续的稻作模式,对比研究了长江中下游地区双季稻和再生稻稻作模式的产量潜力和CH_4排放特征,以此为选取绿色、生态经济可持续的稻作模式提供科学依据。【方法】于2017—2018年依托湖南省益阳市大通湖区宏硕生态农业农机合作社科研基地,设置了双季稻和再生稻2种模式,对比分析了产量潜力、稻田生育期间CH_4排放动态和稻田生态系统CH_4季节性累积排放规律以及评估了单位产量稻田CH_4排放。【结果】试验期间,从产量方面来看,双季稻早稻产量为7.37 t·hm~(-2),再生稻头季产量为8.84 t·hm~(-2),头季相比早稻增产19.95%。双季稻晚稻产量为6.82 t·hm~(-2),再生稻再生季产量为3.39 t·hm~(-2),再生季相比晚稻减产50.29%。综合两季,双季稻总产量为14.19 t·hm~(-2),再生稻总产量为12.22 t·hm~(-2);从生育期间CH_4排放动态来看,双季稻在分蘖期和齐穗期左右排放较强峰值,再生稻除了在分蘖期和齐穗期有较强的排放以外,其在施用促芽肥时也出现了小峰值。但总体双季稻的排放范围(-0.06—1.30μmol·m~(-2)·s~(-1))要高于再生稻的排放范围(-0.01—0.70μmol·m~(-2)·s~(-1));从稻田CH_4季节性累积排放来看,双季稻CH_4累积排放要高于再生稻。再生稻头季累积排放范围在23.90—266.59kg·hm~(-2),再生季累积排放范围在0.00—46.14 kg·hm~(-2)。双季稻早稻季节累积排放范围在为35.57—251.29 kg·hm~(-2),晚稻季节累积排放范围在为10.74—321.59 kg·hm~(-2)。双季稻CH_4季节累积排放A-B(两叶一心至分蘖后期)段B-C(分蘖后期至齐穗期)段C-D(齐穗期至成熟期)段,且全生育期双季稻累积排放达922.35 kg·hm~(-2)。再生稻CH_4累积排放B-C段A-B段C-D段,且全生育期CH_4累积排放为609.74 kg·hm~(-2),即相比对照双季稻,再生稻CH_4累积排放降低了33.89%;最后通过评估单位产量CH_4排放可知,早稻单位产量CH_4排放为0.069 kg·kg~(-1),头季单位产量CH_4排放为0.062 kg·kg~(-1),头季相比早稻减少了10.14%;晚稻单位产量CH_4排放为0.061 kg·kg~(-1),再生季单位产量CH_4排放为0.018 kg·kg~(-1),再生季相比晚稻降低了70.49%。综合两季,双季稻单位产量CH_4排放为0.065 kg·kg~(-1),再生稻单位产量CH_4排放为0.050 kg·kg~(-1),再生稻相比双季稻降低了23.08%。【结论】从单位产量下CH_4排放角度来看,在长江中下游双季稻的主产区扩大种植再生稻是为良策。     

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。     

猪粪与菌剂配施对山地红壤温室气体排放的影响

【目的】研究猪粪与菌剂配施对山地红壤温室气体排放的影响,为减少温室气体排放提供理论依据。【方法】通过盆栽试验,探讨对照(CK)、复合肥(F)、猪粪(FM)、低量菌剂与猪粪配施(FMI1)、中量菌剂与猪粪配施(FMI2)和高量菌剂与猪粪配施(FMI3)6种不同处理下土壤温室气体的排放规律。【结果】(1)施用菌剂可以显著降低CO_2、CH_4和N_2O的排放通量,且高量菌剂与低中量菌剂有显著差异性;(2)高剂量菌剂与CK相比,CO_2累计排放量降低了84.33%,CH_4累计排放量降低了76.39%,N_2O累计排放量降低了86.44%;(3)施用菌剂可以显著降低综合温室效应(GWP),菌剂施用量越大,对温室效应抑制越明显;(4)施用菌剂可以显著提高土壤养分含量。【结论】在施用肥料的基础上配施菌剂,可以降低山地红壤CO_2、CH_4和N_2O排放通量与综合温室效应,且菌剂剂量越大,效果越佳。