减氮配施不同调节剂对土壤温室气体强度与冬小麦产量的影响

在晋中地区进行大田试验,设置对照(CK)、化肥(N)、氮素减施20％配施双氰胺(ND)、等氮转换有机肥(OF)、氮素减施20％加有机肥(NOF)和氮素减施20％配施生物炭(NB)6个处理,研究氮素减施与不同调节剂配施对旱地冬小麦土壤N2O、CO2、CH4等3种温室气体强度与冬小麦产量的影响.结果 表明,ND、OF、NOF和NB处理相比N处理,N2O累积排放量分别降低了62.57％、48.41％、27.95％和90.44％,NB处理不但能够降低N2O排放,同时较N处理能够降低CO2和CH4的累积排放量;ND处理虽较N处理降低了N2O累积排放量,但较N处理显著增加了29.52％的CO2累积排放量,ND、OF和NOF处理间CO2累积排放量无显著性差异.旱地作为CH4的"汇",除NOF处理之外其余5个处理CH4累积排放均表现为吸收,且彼此间CH4累积排放量无显著差异;ND、OF和NOF处理的冬小麦产量较N处理分别增产47.00％、78.00％和5.35％,全球增温潜势(GWP)较N处理分别降低了64.04％、48.48％和23.47％;CK、ND、OF与NB处理的温室气体排放强度(GHGI)均显著小于N与NOF处理,NOF处理的GHGI值较N处理降低了33.21％,但二者间差异不显著,此外,NOF处理较N处理提高了籽粒氮吸收、略微提高磷吸收.综上,实施部分有机肥代替化肥对于旱地冬小麦可以作为一种作物增产、提高氮素利用率并降低温室气体排放的有效措施.     

下辽河平原单季稻田主要温室气体排放及驱动机制

采用静态箱(暗箱)/气相色谱法对稻田CH4、N2O和CO2排放进行了原位测量,同时测量了土壤温度、气温、土壤Eh等相关因子。试验表明,观测期内3种气体排放各有其明显的季节变化规律。稻田3种处理中的CH4排放规律一致,各处理的CO2的季节变化规律均与相同处理的N2O变化规律相似。在整个生长季中,常规处理、无作物处理(CK)、无N处理的稻田CH4排放总量分别为1.55×102、0.74×102、1.36×102kg.hm-2;N2O排放总量分别为1.80、3.25、1.21kg.hm-2;CO2排放总量分别为9.47×103、2.75×103、8.72×103kg.hm-2。从各处理排放总量分析,CH4和CO2为常规>无N>无作物,N2O为无作物>常规>无N。稻田CH4和N2O排放并无明显相关关系,土壤水分含量与3种气体的排放密切相关;当土壤Eh降到-150mV以下时,土壤CH4排放剧烈。水稻植株对稻田CH4和CO2的排放有十分重要的贡献,其参与使得CH4和CO2排放量分别增加了109%、244%;相对于常规处理来说,不施N肥能降低稻田N2O的排放,在整个生长季内,施用N肥使N2O的排放增加了49%。     

不同养猪模式的温室气体排放研究

为评价不同养猪模式温室气体排放情况,对南京六合发酵床和传统水泥地面猪舍温室气体排放情况进行试验测定。通过测定猪舍内空气中CH4、CO2、N2O浓度,根据二氧化碳平衡法原理,计算不同猪舍的温室气体排放通量。结果表明:发酵床舍内CH4、CO2、N2O的平均含量分别是传统猪舍的61.2%、78.6%、125.0%;其舍内CH4平均排放通量要低于传统猪舍,是其63.6%,而N2O和CO2平均排放通量分别是传统猪舍的10倍和1.4倍;考虑到传统猪场猪粪堆肥和化粪池后续管理过程中的温室气体排放,试验期间发酵床养猪模式每天每头猪排放的CO2当量的温室气体总量较传统养猪模式多26.3%,CO2是发酵床养猪过程中温室气体排放总量的主要贡献者,其次是N2O。     

生物炭对山西菜地土壤温室气体排放强度的影响

试验采用室内培养结合气相色谱法,研究了秸秆生物炭与氮肥配施对土壤含水量60%、温度恒定26℃下的菜地土壤氧化亚氮(N_2O)、甲烷(CH4)与二氧化碳(CO_2)排放量的影响,以期为我国菜地土壤温室气体减排提供科学依据。结果表明,山西菜地土壤N_2O、CH4与CO_2的平均排放通量变幅分别为0.000 333～0.993μg/(m~2·h)、-0.005 34～0.005 86 mg/(m~2·h)和2.525 2～39.922 1 mg/(m~2·h);单施氮肥(N)和生物炭与氮肥配施(NB)均促进了土壤N_2O与CO_2排放;与不施生物炭和氮肥处理(CK)相比,N处理的N_2O与CO_2累积排放量分别为CK的22.3、1.07倍,NB处理的N_2O与CO_2累积排放量分别为N处理的1.34、1.24倍;各组处理中CH4排放规律不明显,其中,NB处理对CH4的排放表现为吸收,N、NB与CK间CH4排放差异不显著;与CK相比,N和NB处理都增强了GWP,较CK分别增加了22.13、29.8倍。综上所述,在室内培养条件下,秸秆生物炭与氮肥配施对菜地温室气体无减排作用。     

下辽河平原单季稻田主要温室气体排放及驱动机制

采用静态箱(暗箱)/气相色谱法对稻田CH4、N2O和CO2排放进行了原位测量,同时测量了土壤温度、气温、土壤Eh等相关因子。试验表明,观测期内3种气体排放各有其明显的季节变化规律。稻田3种处理中的CH4排放规律一致,各处理的CO2的季节变化规律均与相同处理的N2O变化规律相似。在整个生长季中,常规处理、无作物处理(CK)、无N处理的稻田CH4排放总量分别为1.55×102、0.74×102、1.36×102kg.hm-2;N2O排放总量分别为1.80、3.25、1.21kg.hm-2;CO2排放总量分别为9.47×103、2.75×103、8.72×103kg.hm-2。从各处理排放总量分析,CH4和CO2为常规>无N>无作物,N2O为无作物>常规>无N。稻田CH4和N2O排放并无明显相关关系,土壤水分含量与3种气体的排放密切相关;当土壤Eh降到-150mV以下时,土壤CH4排放剧烈。水稻植株对稻田CH4和CO2的排放有十分重要的贡献,其参与使得CH4和CO2排放量分别增加了109%、244%;相对于常规处理来说,不施N肥能降低稻田N2O的排放,在整个生长季内,施用N肥使N2O的排放增加了49%。     

稻田复种轮作下周年温室气体排放及综合效益评价

为减缓温室气体排放和削弱长期连作障碍,在长期定位试验的基础上,通过设置不同复种方式,综合分析稻田复种轮作系统下周年温室气体排放规律和综合效益评价.结果表明,稻田CO2和CH4不同季节排放量趋势一致,均是晚稻>早稻>冬作物,而N2O排放与之相反.从温室气体的排放总量来看,CO2排放总量明显高于CH4、N2O排放总量.处理...     

不同施肥方式对玉米产量和温室气体排放的影响

探讨了旱地玉米常规施肥与调控施肥对产量和温室气体排放的影响和差异。结果表明,整个观察期雨养旱地春玉米农田土壤N2O和CO2表现为净排放,而CH4呈现净吸收的特征;N2O的排放主要集中在施基肥后1个月,占整个季节排放总量的70%以上;2种施肥模式下的N2O排放有明显的差异,与常规施肥相比,调控施肥的N2O排放总量降低70.3%,但是对CH4和CO2排放量的影响均不显著;调控施肥的玉米生产碳强度显著降低了73.91%,而产量显著增加。     

施用棉花秸秆生物质炭对华北平原农田温室气体排放的影响

以我国华北平原冬小麦-夏玉米轮作农田为研究对象,在常规施肥的情况下,研究了4种不同剂量棉花秸秆生物质炭[CK、C1(2.25 t/hm2生物质炭)、C2(4.5 t/hm2生物质炭)、C3(9.0 t/hm2生物质炭)]对土壤理化性质及温室气体(CH4、N2O)通量的影响,结合作物产量评估了不同处理对全球温室效应和温室气体强度的影响。结果表明:添加生物质炭不能显著影响土壤CH4的累积排放量。在夏玉米季,仅C2和C3处理可以显著降低土壤N2O累积排放量,分别为37.19%和48.58%;在冬小麦季,添加生物质炭处理均可以显著降低土壤N2O的排放,达24.26%～48.02%。路径分析结果表明,土壤NH4+-N含量是土壤N2O排放通量的主要影响因子。在夏玉米季,C2和C3处理可以显著增加玉米产量,分别达9.46%和10.99%;在冬小麦季,仅C3处理可以显著增加小麦产量,达7.13%。添加4.5 t/hm2和9 t/hm2的生物质炭处理可以显著降低全球增温潜势和温室气体强度,而添加2.25 t/hm2的生物质炭处理仅在冬小麦季可以显著降低全球增温潜势和温室气体强度。综上所述,将棉花秸秆转化为生物质炭用于华北平原农田,既能增加作物产量,又能降低温室气体排放。     

保护芦苇湿地发展低碳经济

近年来,全球气候变暖已成为世界各国密切关注的问题。农业生产在全球气体循环(包括CO2,CH4,N2O)中具有重要地位,它既是碳汇又是温室气体的排放源。有关数据显示,全球农业温室气体排放量占温室气体排放总量的13.5%,而我国农业温室气体占排放总量的15%~18%。由于盘锦市森     

若尔盖湿地土壤温室气体排放对模拟氮沉降增加的初期响应

为研究若尔盖高寒泥炭湿地温室气体(CO2、CH4、N2O)对氮沉降初期的响应,本研究以若尔盖高寒泥炭湿地为研究对象,设置了对照(0 kg/(hm2a),CK)、低氮(10 kg/(hm2a),LN)、中氮(20 kg/(hm2a),MN)及高氮(80 kg/(hm2a),HN)4个施氮水平,在生长季(59月)每月原位施加NH4NO3进行氮沉降模拟,利用静态箱-气相色谱法观测了温室气体(CO2、CH4、N2O)的排放通量。结果表明:CO2、CH4和N2O在高氮处理下的平均排放通量为(224.96113.875)、(0.1140.002)和(0.0590.003) mg/(m2h),在中氮处理中的平均排放通量分别为(303.80111.397)、(0.1110.002)和(0.0470.004) mg/(m2h),低氮处理中的排放通量均值分别为(212.7315.847)、(0.0830.004)和(0.0320.002) mg/(m2h),均显著高出对照处理相应气体的平均排放通量(P0.05)。不同施氮水平下的CO2、CH4和N2O的生长季累积排放均显著高出对照处理(P0.05)。不同水平氮添加下的温室气体排放增量与土壤NO-3-N含量增量呈显著正相关(P0.05),CO2、CH4排放增量与生物量增量呈显著正相关(P0.05),但温室气体排放增量与土壤温湿度的增量均无显著相关性。此外,氮添加显著增加了湿地温室气体全球增温潜势(P0.05)。研究表明,短期氮添加通过影响土壤有效氮含量和生物量,促进了泥炭湿地土壤的温室气体排放。该研究结果为预测泥炭湿地区域氮沉降可能带来的温室效应和合理保护高寒湿地生态系统提供了重要科学依据。      

硝化抑制剂、脲酶抑制剂与生物炭复配对土壤温室气体排放的影响

为揭示外源物质生物炭、硝化抑制剂、脲酶抑制剂复配对温室气体排放的影响,采用室内培养试验,比较外源物质不同组合[对照（CK）、生物炭（BC）、硝化抑制剂（NP）、脲酶抑制剂（NB）、生物炭+硝化抑制剂（BCNP）、生物炭+脲酶抑制剂（BCNB）、硝化抑制剂+脲酶抑制剂（NPB）、生物炭+硝化抑制剂+脲酶抑制剂（BCNPB）]对温室气体排放的影响,同时监测土壤pH、NH⁺₄-N、NO^-₃-N等影响因子的变化规律。结果表明：与CK相比,各处理均抑制了土壤N2O排放,其中NPB处理抑制效果最显著;所有处理均促进了土壤CO2排放;除BC处理为负效应外,土壤CH4排放效应与CO2结果类似;除BCNB处理外,其他处理对全球增温潜势有一定的抑制作用,其中NPB处理的抑制效果最佳。培养结束时,与CK相比,除NP处理提高了土壤pH外,其他6个处理均降低了土壤pH;在无机氮含量方面,与CK相比,各处理均增加了土壤NH⁺₄-N含量,BCNPB、NP、NPB处理减少了NO^-₃-N含量,NB、BC、BCNP、BCNB处理增加了NO^-₃-N含量。综合考虑全球增温趋势和土壤性质,本试验条件下硝化抑制剂＋脲酶抑制剂处理为抑制温室气体排放的最优外源物质处理。     

甘蔗渣和甘蔗渣炭对土壤温室气体排放的影响

在室内模拟水田环境,比较研究水田下添加甘蔗渣及甘蔗渣炭对土壤性质及温室气体排放的影响。结果表明:添加甘蔗渣炭能显著提高土壤有机碳、全氮、速效磷和速效钾的含量,而甘蔗渣只能提高土壤有机碳的含量。甘蔗渣和甘蔗渣炭都能减少N_2O排放,但由于二者对土壤Eh的影响程度差异导致N_2O减排的机制不同,甘蔗渣主要耗氧分解形成强还原不利于N_2O的产生,而甘蔗渣炭则通过增加通气性使土壤处于适宜于硝化发生的环境降低N_2O的排放。由于甘蔗渣和甘蔗渣炭都不能使土壤处于适宜CH_4产生的氧化还原电位(Eh)环境而没有导致CH_4排放。甘蔗渣和甘蔗渣炭的综合温室效应没有差异,但都显著低于CK。甘蔗渣转化成甘蔗渣炭后应用,既能改善土壤又能减排温室气体排放。     

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。     

秸秆和生物质炭对苹果园土壤容重、阳离子 交换量和氮素利用的影响

【目的】中国苹果园土壤有机碳含量较低,氮肥施用量偏高。本研究为苹果生产上合理应用秸秆和生物质炭来提高土壤缓冲性能和氮肥利用效率提供依据。【方法】以两年生富士/平邑甜茶为试材,采用15N标记示踪技术,研究添加秸秆和生物质炭对土壤容重、阳离子交换量、植株生长及氮素转化（树体吸收、氨挥发、N2O排放和土壤残留）的影响。试验共设4个处理：对照（CK）、单施氮肥（N）、施用氮肥并添加生物质炭（N+B）和施用氮肥并添加秸秆(N+S)。【结果】不同处理的土壤容重在0-5 cm和5-10 cm两个土层中的变化趋势一致。CK与N处理间差异不显著,但均显著高于N+B和N+S处理;两个添加外源碳的处理间,N+B处理的土壤容重显著低于N+S处理。与N处理相比,N+S和N+B处理的0-5 cm和5-10 cm两个土层的容重分别降低了0.06、0.09 g•cm-3和0.07、0.11 g•cm-3。与CK（18.32 cmol•kg-1）和N（19.61 cmol•kg-1）处理相比,N+S（22.27 cmol•kg-1）和N+B处理（25.35 cmol•kg-1）显著提高了0-10 cm土层土壤阳离子交换量,并且以N+B处理效果较好。3个施氮处理间植株总干重、15N积累量和15N利用率均以N+B处理最高,N+S处理次之,N处理最低。与CK相比,3个施氮处理（N、N+S和N+B处理）的氨挥发量均显著增加。与N处理相比,添加外源碳的两个处理（N+S和N+B处理）显著减少了氨挥发损失量,以N+B处理减少幅度最大。与CK相比,3个施N处理（N、N+S和N+B处理）的N2O排放量均显著增加,以N+B处理最高,其次为N+S处理,N处理最低,可见添加外源碳的两个处理的N2O排放量均有所增加,但3个施氮处理间差异不显著。去掉CK本底值后,N、N+S和N+B处理的氮素总气态损失量（氨挥发+N2O排放）占施氮量的比例分别为6.54%、4.33%和3.04%。可见,添加秸秆和生物质炭显著降低了氮素气态损失,以N+B处理效果较好。耕层土壤（0-50 cm）的15N残留量以N+B处理最高,N+S处理次之,N处理最低;而深层土壤（50-100 cm）则以N处理最高,N+S处理次之,N+B处理最低。3个施氮处理间,N回收率（树体吸收+土壤残留）以N+B处理最高,为42.26%,其次为N+S处理（37.22%）,N处理最低（31.54%）;N损失率以N处理最高,为68.46%。其次为N+S处理（62.78%）,N+B处理最低（57.74%）。【结论】添加秸秆和生物质炭显著降低了土壤容重,提高了土壤阳离子交换量,促进了苹果植株生长和对肥料氮的吸收,增加了土壤对氮的固定,减少了氮肥的气态损失,提高了氮肥利用率,其中以添加生物质炭的效果较好。     

添加玉米秸秆及其生物质炭对砖红壤N2O排放的影响

为比较秸秆和生物质炭对土壤氧化亚氮排放的影响,利用室内培养试验研究生物质炭、秸秆添加对土壤性质、硝化作用及N_2O排放的影响。试验设生物质炭、秸秆和空白3个处理,试验培养条件为30℃和75%田间持水量。结果表明,添加秸秆和生物质炭显著提高土壤pH、有机碳和速效K含量,其中秸秆对土壤pH的增加作用更为突出。与对照(1 604.82±168.93μgN_2O-N·kg~(-1))相比,添加秸秆和生物质炭减少N_2O排放量分别为58.0%和65.6%,但二者减排机理不同;秸秆对N_2O的减排因生物的氮固定,降低了硝化反应底物的有效性,生物质炭对N_2O减排可能源于硝化过程中较低的N_2O产生比例。由于生物质炭显著促进土壤硝化速率,而产生较多的NO_3~-,使得热带地区砖红壤硝态氮的淋失风险增大。     

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。     

Methane and Nitrous Oxide Emissions from Rice-Duck and Rice-Fish Complex Ecosystems and the Evaluation of Their Economic Significance

Rice-duck （RD） and rice-fish （RF） ecological systems are major complex planting and breeding models of rice paddy fields in southern China. Studying the methane （CH4） and nitrous oxide （N2O） emissions and their economic value from these two ecosystems can provide theoretical and practical basis for further development and utilization of these classical agricultural techniques. CH4 and N2O emissions from RD and RF ecological systems were measured in situ by using static chambers technique. Using global warming potentials （GWPs）, we assessed the greenhouse effect of CH4 and N2O and their economic value. Results showed that the peaks of CH4 emission fluxes from RD and RF appeared at full tillering stage and at heading stage, and the average emission fluxes were significantly （P〈 0.05） lower than that from CK. N2O fluxes remained low when the field is flooded and high after draining the water. Compared with CK, the total amount of N2O emissions was significantly （P〈0.05） higher and slightly lower than those from RD and RF, respectively. In 2006 and 2007, the total greenhouse effect of CH4 and N20 from RD and RF were 4 728.3 and 4 611 kg CO2 ha^-1, 4 545 and 4 754.3 kg CO2 ha^-1, respectively. The costs of greenhouse effect were 970.89 and 946.81 RMB yuan ha^-1, and 933.25 and 976.23 RMB yuan ha^-1, respectively, which were significant lower than those from CK （5 997.6 and 5 391.5 RMB yuan ha^-1）. Except for the environment cost of CH4 and N2O, the economic benefits from RD and RF were 2 210.64 and 4 881.92 RMB yuan ha^-1; 3 798.37 and 5 310.64 RMB yuan ha^-1, respectively, higher than those from CK. Therefore, RD and RF complex ecological planting and breeding models can effectively decrease and control CH4 and N2O emissions, and they are two of the effective strategies to reduce greenhouse gases from rice paddy fields and contribute in alleviating global warming. Thus, their adoption is important to the environment together with their economy benefits.     

生物质炭对旱作春玉米农田N2O排放的效应

通过田间试验,采用密闭式静态暗箱-气相色谱法研究不同生物质炭添加量(0、10、20、30t·hm-2)对黄土旱塬旱作春玉米农田N2O排放的影响。结果表明:生物质炭添加降低了施氮农田春玉米生长季N2O排放通量峰值和排放总量,添加30、20、10 t·hm-2生物质炭的三个处理N2O排放总量比不添加生物质炭的处理分别降低19.24%、9.89%、3.40%,其中添加30 t·hm-2生物质炭处理降低显著(P0.05),但添加20 t·hm-2的生物质炭未对不施氮农田N2O排放通量和总量产生显著影响。无论添加生物质炭与否,生长季不施氮处理的N2O排放通量和总量均显著低于施氮处理。添加生物质炭不同程度提升了农田0 cm和10 cm土壤温度,减少了施氮处理0~20cm土壤NH+4-N和NO-3-N含量,但对农田0~20 cm土层土壤含水量影响不显著。相关分析表明,试验农田N2O的排放通量与0~20 cm土层土壤NO-3-N和NH+4-N含量、含水量均呈极显著正相关关系(P0.001),与0 cm与10 cm土壤温度呈负相关关系。添加生物质炭后矿质氮含量的减少可能是旱作春玉米农田N2O排放减少的主要原因。