生物炭对农田N2O排放的影响机制研究

N2O是影响全球气候变化的主要温室气体之一,对臭氧层的消耗起着催化作用.农田土壤作为温室气体第二大排放源,如何降低其N2O的排放已成为不断探索的重大课题.生物炭是在缺氧条件下由含碳量丰富的生物质热解而成的一种高比表面积、多孔性材料,具有提高土壤肥力,促进作物生长等诸多优点,已成为研究热点.对农田N2O排放的影响以及作用...     

不同氮磷肥施用对春玉米农田N2O排放的影响

农田过量施肥会增加N2O排放,使农田土壤成为重要的温室气体排放源。为减少农田N2O排放,利用自动观测系统研究了春玉米农田中不同肥料对N2O排放的影响,并结合作物产量及N2O的排放量探索减少温室气体排放的施肥措施。采用田间试验方法设定了不施肥(CK)、尿素(U)、尿素加磷肥(NP)和硝酸磷肥(NOP)4个处理进行研究。结果表明,各处理下N2O排放总量分别为:CK0.21kgN·hm-2、U1.19kgN·hm-2、NP0.93kgN·hm-2、NOP0.69kgN·hm-2;N2O排放主要受施肥、灌溉,降雨和土壤温度的影响;在作物生长后期土壤含氮量小于7mgN·kg-1的情况下,观测到土壤吸收N2O的情况;各处理下排放因子均小于政府间气候变化委员会(IPCC)的缺省值1%,表明IPCC推荐的排放因子不适用于估算中国北方的春玉米农田N2O排放。施加磷肥有助于减少农田N2O排放并提高产量,硝态磷肥较尿素可以显著减少N2O排放。综合考虑产量和N2O排放,相对于施用尿素和尿素加磷肥处理,硝酸磷肥处理不仅可节约15%和30%的肥料投入,而且分别减少42%和26%的N2O排放,具有减排不减产的良好效果。     

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。     

生物炭施用下土壤微生物量碳氮的动态变化

为了研究生物炭施用量对整个玉米生育期内土壤微生物量及玉米产量的影响,采用田间定位试验,生物炭施用量设置0（BC0）、10（BC1）、20（BC2）和30（BC3） t·hm^-2共4个处理,测定不同处理下土壤微生物量碳、氮及其动态变化和收获后玉米的籽粒产量。结果表明,玉米生育期内各土层土壤微生物量碳随生物炭施用量的增加而增加;与BC0相比,施用生物炭对播种前土壤微生物量碳的影响最为显著,其中,BC3处理在0—10、10—20和20—30 cm土层的微生物量碳较对照分别增加103.2%、91.8%和158.5%。土壤微生物量氮和微生物量碳氮比的变化则与玉米生育期有关。从整个生育期来看,土壤微生物量碳、氮含量在播种前最低,在拔节期达到峰值,之后缓慢降低并保持相对稳定。在播种前,BC3处理土壤微生物商增幅最大,较BC0增加了59.5%,其他生育期土壤微生物商无显著变化。玉米籽粒产量随生物炭施用量的增加而增加,BC2和BC3分别较BC0显著增产11.2%和14.1%。因此,在土壤中施用生物炭可在一定程度上增加土壤微生物量,提高土壤肥力,增加作物产量,为该地区生物炭的合理施用提供理论依据。     

农田土壤N_2O排放的影响因素

氧化亚氮是大气温室效应气体之一。本文概括论述影响农田土壤Ｎ_２Ｏ排放的氧气、温度、土壤湿度和水分、有机质、土壤ｐＨ、微生物、土壤质地以及施肥等因素。     

生物炭还田对固碳减排、N2O排放及作物产量的影响研究进展

目前人类面临着人口、资源和环境三大压力,如何在解决粮食安全的同时缓解气候变暖是迫切需要解决的问题。自20世纪90年代"生物炭"概念的提出以来,因其对固碳减排和提高作物产量的潜在利用价值,人们对于把生物炭作为碳封存剂和土壤改良剂利用到土壤中产生了极大的兴趣。该文回顾了生物炭的理化性质及其还田后在固碳减排中的作用,分析了生物炭在固碳的同时对土壤中N2O的排放和作物产量的影响,简要探讨了目前生物炭研究面临的挑战,以期为生物炭产业化及应用推广提供参考。     

黄淮海平原典型农田土壤N2O的排放特征

【目的】明确黄淮海平原地区典型作物种植类型下,农田土壤N2O排放特征,并探明不同环境因子对其排放通量的影响。【方法】采用静态箱法测定了黄淮海平原典型农田（冬小麦/夏玉米、棉花、休闲地）土壤N2O的排放通量及其季节变化特征,并分析了土壤温度、土壤水分、不同氮肥量对土壤N2O通量的影响。【结果】3种种植方式N2O排放在秋季均呈现总体下降趋势,至12月中旬左右降到最低,随着春季气温的升高则呈总体上升趋势。冬小麦/夏玉米地土壤N2O排放高峰值为433.5 µg N2O•m-2•h-1,出现在7月下旬;棉花地为146.5 µg N2O•m-2•h-1,出现在6月中旬;休闲地为175.16 µg N2O•m-2•h-1。在棉花地和休闲地,N2O排放通量随地温增加而呈指数增长,而在冬小麦/夏玉米地则没有观测到N2O排放通量与地温之间的相关关系,但与土壤含水量的变化趋势基本一致。施用氮肥对土壤N2O的排放具有明显的促进作用。【结论】N2O排放表现出多峰的日变化特征,呈明显的季节变化;土壤中N2O的产生与释放受多种环境因子的影响,而且不同环境条件不同作物影响因子所起的作用是不一样的。     

覆盖种植措施对农田土壤中N_2O排放的影响

采用田间试验方法研究了西北干旱半干旱地区覆膜和种植措施对农田土壤中N2O排放通量变化的影响。结果表明,在冬小麦生长期内,覆膜与不覆膜措施相比较,无论种植小麦与否,土壤中N2O的排放通量显著增加;种植小麦与休闲地相比较,无论覆膜与否,土壤中N2O的排放通量也显著增加。     

生物炭对农田氧化亚氮排放及其影响机制的研究进展

农田土壤是N2O的重要排放源之一,如何降低农田土壤N2O排放是全球气候变化研究中的重要研究问题.添加生物炭已被证明是改良土壤和降低农田土壤N2O排放的手段之一,但关于其内在机制尚不清楚.本文综述了生物炭对土壤理化性质和土壤N2O排放的影响,并结合国内外研究现状提出未来生物炭对N2O排放的研究也应该关注土壤团聚体尺度和生...     

覆盖种植措施对农田土壤中N_2O排放的影响

采用田间试验方法研究了西北干旱半干旱地区覆膜和种植措施对农田土壤中N2O排放通量变化的影响。结果表明，在冬小麦生长期内，覆膜与不覆膜措施相比较，无论种植小麦与否，土壤中N2O的排放通量显著增加；种植小麦与休闲地相比较，无论覆膜与否，土壤中N2O的排放通量也显著增加。     

农田土壤活性氮损失现状和生物炭调控途径研究进展

农田N2O排放与NO3--N淋失是土壤活性氮损失的主要途径,是全球活性氮污染的重要来源,对全球气候变化和水质安全构成严重威胁.农田活性氮的产生途径与土壤硝化和反硝化作用密切相关,不同种植体系下土壤硝化和反硝化过程存在很大差异,尤其是我国甘蔗等经济作物连作农田长期大量施肥导致大面积土壤加速酸化、土壤硝化程度不断加强,直接...     

添加蔗渣生物质炭对农田土壤有机碳矿化的影响

【目的】研究蔗渣生物质炭施用后农田土壤有机碳（SOC）矿化动态,为合理利用有机废弃物资源提供科学参考。【方法】在25℃、100%空气湿度条件下培养100 d,研究生物质炭不同添加量（0.1%、0.5%、1.0%和2.0%,以干土计）下水田和旱地土壤有机碳的矿化特征。【结果】各处理土壤有机碳矿化速率随时间的变化符合对数关系（P＜0.01）;土壤特性、生物质炭添加量及两者的交互作用对土壤总有机碳矿化有极显著影响（P＜0.01）;与对照相比,添加低量（0.1%）的生物质炭水田土壤有机碳累积矿化量降低了2.18%,旱地土壤有机碳累积矿化量降低了4.62%;添加低量生物质炭（0.1%和0.5%）对旱地SOC矿化的影响效果更明显,而添加高量生物质炭（1.0%和2.0%）则对水田土壤的影响效果更明显;培养前期生物质炭对水田土壤原有有机碳矿化正激发效应高于旱地土壤,后期对旱地土壤的负激发效应更稳定且维持时间更长。【结论】添加生物质炭不改变SOC矿化趋势。添加低量（0.1%）的生物质炭可抑制SOC矿化、促进SOC的积累。     

Nitrous Oxide Emissions from Upland Farmland as Affected by Summer Legume Crop Cultivation

A field study was conducted to investigate the effects of leguminous crop cultivation on nitrousoxide (N2O) emissions from upland agricultural soils. Results demonstrated that N2O emission sequences were tively. While in terms of seasonal emission, the sequence was that soybean ＞ peanut crop ＞ upland rice, being 0.77, 0.70 and 0.55 kg/ha respectively. Results also demonstrated that legume crop treatment emitted much more N2O than non-legume upland rice treatment and that N fertilized treatments emitted more than unand N fertilizer, therefore, were one of the important sources of N2O emissions from agricultural fields.     

茶园土壤氮含量、施氮效应及其 N2O 排放的研究进展

氮素是茶树生长和发育的必需营养元素之一,供应状况直接影响茶叶的产量与品质。本文在总结了茶园土壤氮含量的基础上,综述了氮肥对茶叶产量、品质及 N2O 排放的影响,主要包括：随着化学氮肥的大量施用,茶园土壤氮素含量明显增加;合理的施氮量能显著提高茶叶产量并改善其品质,不足或过量均会抑制茶树产量和品质;茶树为喜铵作物,施用铵态氮肥有利于茶树品质的形成;成龄茶园施 N 量200．0～350kg·hm－2, N∶P∶K 配比2∶1∶1为宜,同时配施适量有机肥;施用氮肥显著促进茶园土壤 N2O 的排放。结合茶叶氮素需求特征,提出今后进一步加强氮素利用的技术对策。     

猪粪沼液施用对稻麦轮作系统土壤氧化亚氮排放的影响

以典型的猪粪尿发酵沼液为对象,探讨了沼液施入量和管理方式对以中国东部稻麦轮作农田系统土壤N2O排放规律和排放量的影响。研究结果表明,与化学氮肥相比,沼液施用未影响稻麦轮作系统土壤N2O排放的季节变化规律,但影响其排放量的大小。稻季100%施用沼液的处理(N100%DPS)其累积排放量为0.71kg·hm-(22008年)和1.38kg·hm-(22009年),显著高于100%施用化肥的处理(N100%Ure)a,即0.68kg·hm-2和1.06kg·hm-2。麦季N100%DPS处理N2O的累积排放量分别为6.56kg·hm-(22008年)和5.05kg·hm-2(2009年),与N100%Urea处理(2008年:5.89kg·hm-2;2009年:3.93kg·hm-2)无显著差异,但均显著高于稻季各处理。随着沼液替代化学肥料用量的降低,稻田N2O排放量呈降低趋势,而沼液一次性施入和分次施入对稻田N2O排放的季节动态和累积排放量均无显著影响;但沼液不同的管理方式对麦季累积N2O排放量更为复杂。稻、麦两季N100%DPS处理中N2O排放系数(f)均最大,分别达到0.3%和1.6%,但沼液分次施入和一次性...     

脲酶抑制剂对石灰性土壤尿素转化及N2O排放的影响

通过研究脲酶抑制剂对土壤中尿素转化的影响,揭示土壤各形态氮对N2O的贡献,为控制石灰性土壤氮素损失及提高氮肥利用率提供理论依据。在室内恒温培养条件下(25℃),研究了正丁基硫代磷酰三胺(NBPT)、醋酸棉酚、硫代硫酸铵3种脲酶抑制剂对石灰性土壤各形态氮素转化与脲酶抑制率的影响,同时在人工气候室(昼夜)通过Unisense N2O微电极法对各处理土壤N2O浓度进行了原位实时监测。结果表明:尿素施入土壤1 d后50%已迅速水解,3d后完全水解。1~14d各脲酶抑制剂均可显著抑制尿素水解,尿素+NBPT处理的土壤尿素残留量显著高于其他处理,其脲酶抑制率为33.6%;NBPT处理的土壤NH+4-N含量低于其他各处理(P0.05),在第7d分别比尿素、尿素+硫代硫酸铵、尿素+醋酸棉酚处理的降低了64.8%、63.5%、70.9%。土壤N2O浓度在第1~4 d较低,第4d后迅速上升,第6 d升至峰值,随后呈明显下降趋势(第6~9 d)。第9~14d各处理N2O的排放表现为尿素尿素+醋酸棉酚尿素+硫代硫酸铵≥尿素+NBPT。各形态氮与N2O浓度的通径系数分别为NO-3-N(0.641)NH+4-N(0.356)Urea-N(0.255),通径相关和线性相关均表明NO-3-N含量与N2O浓度呈显著正相关,是制约N2O排放的主导因素。石灰性土壤施用脲酶抑制剂可抑制土壤尿素水解转化,有效降低土壤N2O浓度,3种脲酶抑制剂中NBPT效果最佳。     

北方典型设施菜地土壤N2O排放特征

为明确北方典型设施菜地N2O的排放特征,在“中国蔬菜之乡”——山东省寿光市的秋冬茬设施番茄土壤上利用静态暗箱-气相色谱法,对不施氮肥(CK)、单施有机肥(OM)、农民习惯施(FP)和减氮优化施肥(OPT)4个处理下的N2O排放通量进行了观测,并分析了其对N2O排放量和蔬菜产量的影响.结果表明,施肥并灌溉后的一段时间内,会观测到N2O的“脉冲式”排放,最高排放峰值出现在基肥+灌溉后,且排放高峰持续近20 d,而由追肥引起的排放峰值小且持续时间仅3～5 d.统计分析表明,温度和水分都是影响设施菜地N2O排放的环境因素.各处理土壤N2O排放总量差异显著,顺序依次为:FP (14.77 kg/hm2)＞OPT(9.73kg/hm2＞OM(6.84 kg/hm2)＞CK(2.37 kg/hm2),N2O排放系数介于0.83％～1.10％之间,接近或超过IPCC 1.0％的推荐值.与FP处理相比,减少近60％化肥N的OPT处理下番茄产量增加2.2％.在目前管理措施下,合理减少有机肥和化肥施氮量是设施蔬菜地N2O减排的有效途径.