干湿交替对新疆绿洲农田土壤CO2排放的影响

[目的]分析不同土壤水分变化及干湿交替对土壤CO_2排放的影响,为绿洲农田土壤碳循环提供科学依据。[方法]选取新疆绿洲棉田土壤,通过室内控制模拟试验,以及用气相色谱仪分析CO_2浓度。[结果](1)与60%WFPS(土壤充水孔隙度)相比,40%WFPS对土壤CO_2排放起到了显著的抑制作用(p0.05),而80%WFPS对土壤CO_2排放无显著性影响(p0.05)。培养结束时,与60%WFPS的土壤CO_2累积排放量相比,40%WFPS的土壤CO_2累积排放量降低26%(p0.05),而80%WFPS的土壤CO_2累积排放量仅增加0.04%(p0.05)。(2)多次干湿交替循环后,干湿交替处理下的土壤CO_2累积排放量显著低于恒湿处理。在不同干旱强度处理中,重度干旱(SD)处理对土壤CO_2排放速率响应程度大于适度干旱(MD)处理,但多次干湿交替循环后,SD处理下的土壤CO_2累积排放量却显著小于MD处理。随干湿交替循环次数的增加,干湿交替对土壤CO_2排放速率的影响显著降低,特别是对土壤CO_2排放速率最高值的影响最大。[结论]在新疆绿洲棉田土壤中,干湿交替能降低土壤CO_2排放量,降低量随干旱强度的增大而增大。     

冻融对土壤氮素转化和N2O排放的影响研究进展

在中、高纬度及高海拔地区,土壤冻融现象常有发生。冻融作用通过影响土壤理化性质和生物学性状进而影响土壤氮素转化过程及N₂O的产生和释放,但迄今关于冻融对土壤氮素转化过程影响的研究结果还不尽一致,正效应或负效应均存在,土壤冻融期间N₂O排放对全年N₂O排放总量的贡献程度也存在着较大差异。本文重点论述了土壤冻结或冻融循环过程对土壤氮矿化、固持、硝化和反硝化等主要氮素转化过程的影响机制,同时分析了可引起冻融期间N₂O排放强度变化的四种可能机理（禁锢-释放、环境-底物诱导、N₂O还原酶抑制和化学反硝化增强）。指出在全球变暖背景下研究土壤冻融格局改变影响土壤氮素转化过程及N₂O排放的必要性,并简要提出了若干理论问题及研究方向。     

冻融交替对土壤氮素转化及相关微生物学特性的影响

土壤冻融是发生在中、高纬度及高海拔地区的一种常见的自然现象。冻融作用通过影响土壤物理性质及生物学性状进而对土壤氮素转化过程产生重要影响,但目前关于冻融作用对土壤氮素转化过程影响的研究结果还不尽一致,对于冻融作用下土壤微生物学特性的研究相对较少。本文着重论述了冻融作用对土壤氮素转化过程(有效氮素含量变化、氮素净矿化速率、氮素损失途径等)的影响,并对冻融作用下土壤微生物生理和代谢特性进行了归纳和总结,简要指出目前研究过程中存在的问题,并对未来研究方向提出展望。     

冻融交替作用对表层黑土结构的影响

通过室内实验模拟冻融交替作用,研究冻融交替作用对表层黑土结构的影响。结果表明:1)冻融作用使表层黑土体积增大,导致表层黑土密度降低,土壤大团聚体破碎为小团聚体,团聚体的平均质量直径减小,团聚体稳定性能降低;2)土壤含水率大小、冻融循环次数是土壤结构破坏程度的重要影响因素;3)冻融作用破坏了表层黑土物理性状,降低了黑土黏聚力和抗冲能力,致黑土区春季产生严重的冻融侵蚀。     

土壤冻融交替生态效应研究进展

土壤冻融作用是高纬度和高海拔地带性土壤热量动态的一种表现形式.国际上关于冻融的研究多集中在北方高纬度地带,特别是苔原、泰加林和北极生态系统,越来越集中在全球变化对冻融生态系统土壤过程的效应方面.已有研究表明冻融作用会引起土壤团聚结构破坏并导致冻融侵蚀、土壤溶液中养分浓度升高而导致土壤养分流失、土壤解冻后还可能导致土壤呼吸和N素矿化以及一些痕量气体短时间释放增加等,这些研究表明了冻融过程对土壤物理、化学、生物等各方面的效应.我国有大面积北方季节性地带冻土和青藏高原高海拔冻土,而在土壤冻融作用及生态效应方面的工作较少,值得关注和深入研究.     

CO2浓度升高与气候变化对农业的影响研究进展

全球气候变化过程加剧。阐述了CO_2浓度升高及气候变化对农业的影响,包括CO_2浓度升高对作物生产力的影响,CO_2浓度与温度升高相互影响以及CO_2浓度与水分利用之间相互影响。研究表明随CO_2浓度的升高,作物生产力如生物量、经济产量以及水分利用效率均将有所提高,但高温对作物生产力可能产生不利影响,并指出今后研究重点。     

冻融交替对土壤中不同形态氧化铁的影响

通过人工控温,室内模拟方法(-30℃冻结24 h,20℃融化24 h,作为一个周期,共设0,1,3,6,9次,5个冻融交替梯度,含水量分别为田间持水量的10%,40%,70%,100%,120%)对比研究了冻融交替作用下东北地区棕壤不同形态氧化铁的含量。结果表明:土壤含水量、冻融次数及二者的交互作用对游离氧化铁、无定形氧化铁和晶质氧化铁含量的影响均达到极显著水平(P0.01)。随着土壤含水量的增加,游离氧化铁和晶质氧化铁含量波动式增加,无定形氧化铁含量波动式降低。随着冻融次数的增加,游离氧化铁和晶质氧化铁含量的变化趋势相似,均表现出先降低、然后上升、之后趋于平缓,无定形氧化铁含量随冻融次数的增加呈波动式降低的趋势。冻融对土壤中硅酸盐中铁的游离情况处于波动式影响,冻融促进了游离出的氧化铁的晶质化,降低了氧化铁的活化度,促进了氧化铁的老化。土壤氧化铁中无定形氧化铁含量对冻融处理最为敏感,可以作为不同冻融处理对土壤氧化铁影响大小的一个较好的指标。     

冻融交替对砒砂岩与沙复配土壤氮素的影响

[目的]探讨冻融作用对毛乌素沙地陕北榆林地区砒砂岩与沙复配土壤氮素的影响,对于提升毛乌素沙地土壤肥力具有重要作用。[方法]通过室内培养试验,探讨不同比例砒砂岩与沙复配土壤氮矿化过程对冻融的响应特征。[结果]冻融交替作用对土壤氮的矿化有显著影响,在冻融1周期时,3种比例复配土壤中硝态氮、铵态氮含量增加较快。在冻融2周期后,复配土壤中硝态氮、铵态氮含量均出现下降趋势。冻融5周期,复配土壤中硝态氮、铵态氮含量均开始呈现稳定增加趋势。冻融10周期后,1∶1,1∶2及1∶5复配土壤铵态氮含量分别增加了10%,49%与11%,硝态氮含量分别增加了14%,39%与34%,其中1∶2复配土硝态氮、铵态氮含量较1∶1,1∶5增加显著,对氮素的保持性能较好。[结论]冻融循环促进了土壤有机氮的矿化,有利于土壤中硝态氮、铵态氮的累积,为早春农作物的生长提供足够的氮素。     

液面上部气体的置换对土壤厌氧培养下的N2O和CO2排放的影响

To study effect of C2H2 and change of headspace gas on N2O emission,denitrification,as well as CO2 emission,slurries of an agricultural soil were anaerobically incubated for 7 days at 25℃.Both N2O reduction and CO2 emissions were inhibited by the addition of 100 mL L^-1 of C2H2.However,the inhibition to CO2 emission was alleviated by the replacement of headspace gas,and the N2O emission was enhanced by the replacement.Acetylene disappeared evidently from the soil slurries during the incubation.Consequently results obtained from the traditional C2H2 blocking technique for determination of denitrifcation rate,especially in a long-time incubation,should be explained with care because of its side effect exsting in the incubation environments without change of headspace gas.To reduce the possible side effect on the processes other than denitrification ,it is suggested that headspace gas should be replaced several times during a long-time incubation.     

冻融作用对土壤镉吸附特征的影响

选择东北地区棕壤为供试土壤,采用人工控温方法进行冻融处理（冻-融时间为12h-12h,冻-融温度为-30℃-30℃）,进行不同含水量和冻融频次处理下土壤镉的静态等温吸附试验和动力学等温吸附试验,并选择不同模型对吸附曲线进行拟合,研究冻融作用与土壤镉吸附特征之间的关系。结果表明：未冻融和冻融处理土壤对镉的吸附量均随着含水量的增加先增加后减少;冻融作用会增加土壤镉的吸附量,加快土壤镉的吸附速率;Henry模型和Temkin方程可以较好拟合土壤镉静态等温吸附曲线,双常数方程、Elovich方程和型曲线方程则可以很好拟合土壤镉动力学等温吸附曲线。     

滨海防护林土壤CO2排放和土壤因子对计划火烧的响应

为研究林火对滨海沙地森林生态系统碳循环的干扰作用,以尾巨桉防护林(Eucalyptus urophylla×Eucalyptus grandis)和木麻黄防护林(Casuarina equisetifolia)为研究对象,利用LI-8100土壤CO₂通量全自动测量系统测定不同防护林火烧迹地和对照样地的土壤CO₂通量,同时测定样地内土壤温湿度和土壤pH、全量碳氮和矿质氮含量,并分析不同林地土壤CO₂通量与水热因子关系以及土壤理化特性的变化。结果表明：2种防护林火烧迹地土壤CO₂通量均显著低于对照样地,尾巨桉林火烧迹地和对照样地土壤CO₂通量月平均值分别为2.47,3.32μmol/(m²·s),木麻黄林分别为2.48,3.28μmol/(m²·s)。林火干扰后2种防护林土壤温度和湿度均高于对照样地,在指数函数模型中尾巨桉林和木麻黄林10 cm处土壤温度解释土壤总呼吸的10.4%～21.4%,在二项式函数模型中尾巨桉林和木麻黄林10 cm...     

硫酸铵与DMPP配施对石灰性褐土氮素转化及N2O、CO2排放的影响

为合理利用工业副产硫酸铵,探究3,4—二甲基吡唑磷酸盐(DMPP)配施硫酸铵对石灰性褐土中氮素转化及N_2O和CO_2排放的影响。通过室内培养试验,研究不同剂量DMPP与硫酸铵配施后,石灰性褐土中铵态氮(NH_4~+-N)含量、硝态氮(NO_3~--N)含量、土壤pH、N_2O和CO_2排放通量和累计排放量的动态变化,并进行了相关性分析。结果表明:单施硫酸铵的ASN处理在培养的前15天硝化作用强烈,第15天时,土壤NH_4~+-N含量降低了477.28 mg/kg, NO_3~--N含量增高了177.03 mg/kg。添加DMPP可以明显抑制硫酸铵NH_4~+-N向NO_3~--N转化。培养30天后,0.75%～1.75%剂量的DMPP处理的土壤NO_3~--N含量低于ASN处理174.02～177.00 mg/kg,硝化抑制率为94.92%～95.30%,且在0.75%～1.75%浓度范围内未表现出明显的剂量差异效应。各剂量DMPP在试验期间的硝化抑制效果表现较好,其作用时长为30天以上。培养30天时,与空白CKII处理相比,单施硫酸铵T1处理的N_2O和CO_2的累计排放量分别显著增加了975.3%,126.66%(P0.05),而添加了DMPP的T2处理相较于单施硫酸铵T1处理,N_2O和CO_2累计排放量分别显著降低了76.8%,6.22%(P0.05)。相关性分析表明,CO_2排放通量与N_2O排放通量呈正相关关系,土壤pH与N_2O、CO_2排放通量呈负相关关系。硫酸铵与0.75%DMPP配合施用在一定程度上可以抑制土壤酸化,同时短期内可以显著降低N_2O和CO_2累计排放量(P0.05)。     

Soil CO2 evolution: Response from arginine additions

Short-term response of soil C mineralization following drying/rewetting has been proposed as an indicator of soil microbial activity. Houston Black clay was amended with four rates of arginine to vary microbial responses and keep other soil properties constant. The evolution of CO₂ during 1 and 3 days following rewetting of dried soil was highly related to CO₂ evolution during 10 days following chloroform fumigation (r² = 0.92 and 0.93, respectively) which is a widely used method for soil microbial biomass C, which disrupts cellular membranes. This study suggest that the release of CO₂ following rewetting of dried soil with no amendments other than heat and water can be highly indicative of soil microbial activity and possibly be used as a quantitative measurement of soil biological quality in Houston Black soils.     

不同施肥模式对设施土壤CO2排放特征及碳平衡的影响

  目的  探讨不同施肥模式对土壤CO₂排放特征及碳平衡的影响,为设施土壤固碳减排和合理施肥提供数据支持。  方法  以“粉太郎”番茄为试材,基于设施微区试验,利用LI-8100A土壤碳通量自动测定仪观测了不同施肥模式[50%化肥N + 50%有机肥N + 改良剂组（HYG）、50%化肥N + 50%有机肥N组（HY）、100%有机肥N组（Y）、100%化肥N组（H）和不施肥处理组（CK）]土壤CO₂的排放特征,探讨了土壤含水量、温度、pH、全氮、微生物生物量碳、土壤孔隙度、土壤有机质等因子对CO₂排放量的影响。  结果  在番茄生长初期和施肥后,设施土壤CO₂排放速率均表现为先升高后下降的趋势,土壤含水量和土壤温度的双因素复合模型可以解释76.0%（P < 0.01）土壤CO₂排放速率的变化,不同施肥模式下造成土壤水热环境的变化会显著影响土壤CO₂排放速率。整个生育期,不同施肥模式之间土壤CO₂排放累积量差异显著（P < 0.05）,相比CK处理,施入肥料的H、Y、HY和HYG处理的土壤CO₂排放累积量分别提高了26.7%、83.2%、47.3%和44.2%。相关分析表明,土壤CO₂排放累积量与土壤pH、全氮、微生物量碳、土壤孔隙度和有机质均呈极显著正相关关系(P < 0.01)。HYG处理相较其余各施肥处理可以显著提高番茄产量和总生物量,提高幅度分别为9.4% ~ 38.2%和9.0% ~ 32.9%。HYG处理相较当前设施土壤施肥方式（HY处理）显著降低土壤碳释放总量和作物碳排放效率,降幅分别为2.2%和10.9%,同时HYG处理可以使生态系统固碳潜力增加（11.5%）。  结论  从固碳减排的角度,50%化肥N + 50%有机肥N + 改良剂处理是辽宁地区设施番茄栽培适宜的施肥模式。     

农村能源建设对减排SO2和CO2贡献分析方法

农村能源建设从节约能源和开发利用可再生能源以替代常规能源两个方面对减排ＳＯ₂和ＣＯ₂作出贡献。该文以国际通用的减排量计算方法为依据,在具体分析农村能源特点的基础上,提出了农村能源建设对减排ＳＯ₂和ＣＯ₂贡献的定量分析方法、计算公式和参数,并对１９９６年农村能源建设的环境效益进行了计算。此方法可为农村能源政策分析提供有益参考。     

全球环境变化对土壤N2O排放影响的研究进展

全球环境变化一直是人们广泛关注的热点问题,由人类活动和化石燃料燃烧引起的温度持续升高、温室气体排放增加、极端天气频繁发生等现象对土壤理化性质及微生物活动产生深刻影响。N₂O作为一种具有强增温潜势的温室气体,对生态环境造成极大威胁。因此,全面深入地探究全球变化下不同环境因子对土壤N₂O排放的影响有重要意义。论文综述了模拟全球变暖、CO₂浓度倍增、降水格局改变以及氮沉降对土壤N₂O排放的影响及微生物作用机制,阐述不同变化因子对N₂O排放的交互效应。温度升高、CO₂浓度增加和氮沉降均能促进N₂O排放,但不同变化因子交互作用对N₂O排放的影响存在差异。未来应加强对多个变化因子交互作用的研究,不仅有助于进一步了解N₂O产生的影响因素,而且能为将来土壤生态系统对全球环境变化的响应研究和预测模型的建立提供理论基础。     

不同管理措施对滨海盐渍农田土壤CO2排放及碳平衡的影响

为探讨不同管理措施对滨海盐渍农田碳平衡的影响,本文通过玉米–小麦轮作试验,研究农田土壤的CO_2释放规律,及其农田碳收支状况。试验设计6个处理:1常规对照(CK);2有机肥常量(OF);3氮肥增施(NF);4秸秆还田(S);5有机肥加秸秆(OF+S);6免耕(NT)。研究表明,秸秆还田和有机肥的施用增加了土壤呼吸的强度,而免耕处理的CO_2平均释放量最低,不同处理下土壤呼吸总体表现为OF+SSOMNFCKNT。各处理土壤有机碳含量随着作物的收获逐渐升高,其中OF与NT增加最多,而增施氮肥处理并没有显著提高土壤的有机碳水平。各处理间的有机碳含量没有显著性差异。在两季作物种植结束后,各处理的碳输入均高于碳输出,均为碳净输入,表现出较强的碳汇特征。秸秆还田和单施有机肥的碳净输入均显著高于对照,可有效减缓因农田土壤CO_2排放而造成的全球气候变化问题。     

A new technique to measure soil CO2 efflux at constant CO2 concentration

A new principle for measuring soil CO₂ efflux at constant ambient concentration is introduced. The measuring principle relies on the continuous absorption of CO₂ within the system to achieve a constant CO₂ concentration inside the soil chamber at ambient level, thus balancing the amount of CO₂ entering the soil chamber by diffusion from the soil. We report results that show reliable soil CO₂ efflux measurements with the new system. The novel measuring principle does not disturb the natural gradient of CO₂ within the soil, while allowing for continuous capture of the CO₂ released from the soil. It therefore holds great potential for application in simultaneous measurements of soil CO₂ efflux and its δ¹³C, since both variables show sensitivity to a distortion of the soil CO₂ profile commonly found in conventional chamber techniques.     

Relationship between soil CO2 concentrations and forest-floor CO2 effluxes

To better understand the biotic and abiotic factors that control soil CO₂ efflux, we compared seasonal and diurnal variations in simultaneously measured forest-floor CO₂ effluxes and soil CO₂ concentration profiles in a 54-year-old Douglas fir forest on the east coast of Vancouver Island. We used small solid-state infrared CO₂ sensors for long-term continuous real-time measurement of CO₂ concentrations at different depths, and measured half-hourly soil CO₂ effluxes with an automated non-steady-state chamber. We describe a simple steady-state method to measure CO₂ diffusivity in undisturbed soil cores. The method accounts for the CO₂ production in the soil and uses an analytical solution to the diffusion equation. The diffusivity was related to air-filled porosity by a power law function, which was independent of soil depth. CO₂ concentration at all depths increased with increase in soil temperature, likely due to a rise in CO₂ production, and with increase in soil water content due to decreased diffusivity or increased CO₂ production or both. It also increased with soil depth reaching almost 10 mmol mol⁻¹ at the 50-cm depth. Annually, soil CO₂ efflux was best described by an exponential function of soil temperature at the 5-cm depth, with the reference efflux at 10 °C (F₁₀) of 2.6 μmol m⁻² s⁻¹ and the Q₁₀ of 3.7. No evidence of displacement of CO₂-rich soil air with rain was observed.Effluxes calculated from soil CO₂ concentration gradients near the surface closely agreed with the measured effluxes. Calculations indicated that more than 75% of the soil CO₂ efflux originated in the top 20 cm soil. Calculated CO₂ production varied with soil temperature, soil water content and season, and when scaled to 10 °C also showed some diurnal variation. Soil CO₂ efflux and concentrations as well as soil temperature at the 5-cm depth varied in phase. Changes in CO₂ storage in the 0–50 cm soil layer were an order of magnitude smaller than measured effluxes. Soil CO₂ efflux was proportional to CO₂ concentration at the 50-cm depth with the slope determined by soil water content, which was consistent with a simple steady-state analytical model of diffusive transport of CO₂ in the soil. The latter proved successful in calculating effluxes during 2004.     

庐山毛竹扩张及模拟氮沉降对土壤N_2O和CO_2排放的影响

毛竹是我国南方广泛分布的一种典型的森林资源,其扩张已引发了多方面的生态问题,但是目前关于氮沉降背景下毛竹扩张引起的土壤N_2O和CO_2气体排放变化的研究甚少,且无原位观测数据。采用静态箱-气相色谱法,分析江西庐山毛竹纯林、毛竹扩张形成的毛竹-日本柳杉混交林及日本柳杉纯林3种林分土壤的N_2O和CO_2排放速率和累积排放量及其对模拟氮沉降的响应。结果表明:(1)混交林土壤的NH_4~+-N含量、NO_3~--N含量及pH分别为14.39mg·kg~(-1)、8.65mg·kg~(-1)、4.88,显著高于日本柳杉纯林的9.75 mg·kg~(-1)、5.58 mg·kg~(-1)、4.05,但是混交林土壤DOC含量(236.5 mg·kg~(-1))却显著低于日本柳杉纯林(382.0mg·kg~(-1))。(2)混交林土壤N_2O累积排放量(393.6mg·m~(-2))显著高于毛竹纯林(202.5mg·m~(-2))和日本柳杉纯林(192.8mg·m~(-2)),混交林土壤CO_2累积排放量(4 655 g·m~(-2))显著高于日本柳杉纯林(2 815 g·m~(-2))。(3)模拟氮沉降未对3种林分类型土壤的CO_2排放速率和累积排放量产生显著影响,但明显增加了混交林和日本柳杉纯林的N_2O累积排放量。本研究表明:毛竹扩张不同阶段土壤的理化性质、N_2O及CO_2排放表现出不同特征。毛竹扩张过程中一定程度上增大了土壤N_2O和CO_2的排放量,但是完全扩张后N_2O排放出现明显下降趋势,而CO_2的排放未发生显著变化。同时,氮沉降促进了毛竹未扩张和扩张初期土壤的N_2O排放,而对CO_2排放未产生显著影响。表明在未来气候变化条件下管理亚热带毛竹扩张时,必须明确考虑这些生态系统组成、结构和影响因子之间的影响。