氮肥配施下不同C/N作物残渣还田对红壤温室气体排放的影响

氮肥配施能够促进还田秸秆的分解,为了解其对不同C/N秸秆还田下温室气体排放的影响,采用培养实验方法,研究了油菜饼(C/N为4)、玉米秸秆(C/N为28)、水稻秸秆(C/N为41)和小麦秸秆(C/N为71)等4种不同C/N植物残渣在不同量氮肥(无氮、低氮和高氮)配施下对红壤温室气体(CO2、CH4和N2O)排放的影响。结果显示,氮肥配施增加了不同植物残渣的CO2-C累积排放量,且仅在高C/N的小麦秸秆处理中发现存在显著性差异,在低氮和高氮下CO2-C累积排放量分别达到1 271.44、1 212.83 mg·kg-1,显著高于无氮肥配施的883.40 mg·kg-1。土壤N2O累积排放量最大的为油菜饼处理组,低氮量的配施进一步增强了N2O的产生,其累积排放量达到5 550.42μg·kg-1,显著高于无氮肥配施的4 430.44μg·kg-1,然而当氮肥施用量进一步增加时却抑制了N2O的排放(3752.84μg·kg-1)。氮肥配施并未显著影响玉米秸秆和小麦秸秆处理组的N2O累积排放量。在培养期内,每一个处理均表现为CH4的吸收现象,氮肥施用能够增加土壤对CH4的累积吸收量,但差异显著性仅在对照和油菜饼处理中发现。     

蚯蚓对N_2O排放的影响及途径研究进展

土壤生态系统与温室气体排放关系密切。蚯蚓参与调控土壤的能量流动和物质循环过程,对土壤温室气体如N_2O的产生与排放产生重要影响。蚯蚓影响N_2O排放的关键酶基因,特别是反硝化过程中的Nir与Nos基因比,调控土壤硝化和反硝化作用进程,影响土壤N_2O排放。蚯蚓促进土壤氮素分解矿化过程,与氮素可利用性密切相关,显著影响了N_2O的产生和排放。秸秆残体还田处理是一种常见的农田管理方式,有助于培肥土壤。但不同C/N的秸秆、秸秆施加方式(混施、表施)在接种不同生态型蚯蚓后,对土壤N_2O排放量的影响差异很大。蚯蚓在取食、活动包括死亡后,都可能直接释放出N_2O,尽管直接排放的N_2O量在田间的比例相对较低,但这在微系统中仍然不容忽视。     

硝化抑制剂和生物炭对菜地土壤N_2O与CO_2排放的影响

为探究硝化抑制剂双氰胺和生物炭对菜地土壤N_2O和CO_2排放的影响,采用室内静态培养的方式测定相同氮肥用量下菜地土壤添加双氰胺和生物炭后N_2O和CO_2的排放通量和累积排放量。结果表明,氮肥处理的N_2O累积排放量较控制处理(CK)提高了14倍,达1 192.03 ng/m~2;双氰胺和生物炭处理的N_2O累积排放量分别为100.15,387.79 ng/m~2,较氮肥处理分别降低了91.6%和67.5%。硝化抑制剂对CO_2也有减排作用,其CO_2累积排放量为238.47μg/m~2,较氮肥处理降低56.4%;而生物炭处理的CO_2累积排放量较氮肥处理增加了46.2%。综上所述,氮肥的施用显著提高了土壤N_2O和CO_2的排放通量和累积排放量;双氰胺可有效降低因氮肥施用导致的土壤N_2O和CO_2的排放;生物炭对N_2O排放有一定的减排作用,但会促进土壤CO_2的排放。     

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。     

不同氮肥用量下硝化抑制剂和木醋液对土壤N_2O排放的影响

为了探究不同氮肥用量下硝化抑制剂双氰胺和木醋液对菜地土壤N_2O排放的影响,采用室内培养的方式,测定200,400 kg/hm2氮肥用量下菜地耕层土壤施加双氰胺和木醋液后N_2O的排放通量和累积排放量。结果表明,200 kg/hm2氮肥处理的N_2O累积排放量较对照提高了9.3倍,达到539.04 ng/m2;双氰胺处理的N_2O累积排放量为20.3 ng/m2,较氮肥处理降低了96.3%;木醋液处理的N_2O累积排放量为549.31 ng/m2,较氮肥处理提升了1.8%。400 kg/hm2氮肥处理的N_2O累积排放量为43.5 ng/m2,双氰胺处理的N_2O累积排放量较氮肥处理降低了12.9%,木醋液处理的N_2O累积排放量较氮肥处理提升37.3%。菜地土壤中氮肥的施用在一定程度上会促进土壤N_2O的排放,但过高的氮肥用量会抑制土壤N_2O的排放。双氰胺在不同氮肥用量的菜地土壤中均能降低N_2O的排放通量和累积排放量,而木醋液会少量提升菜地土壤N_2O的累积排放量。     

土壤温室气体排放对C/N的响应

土壤碳氮比(C/N)是影响微生物活动导致土壤温室气体排放和养分有效性变化的关键因素,秸秆还田配施氮肥则是调节农田土壤C/N的重要措施。为了探讨土壤C/N对温室气体排放的影响,通过在土壤中添加等量秸秆配以不同数量N素,在室内培养条件下测定分析了土壤不同起始C/N条件下土壤温室气体排放和活性碳氮的变化动态。研究发现:不同C/N条件下,土壤温室气体排放和溶解性有机碳(DOC)、溶解性有机氮(DON)的变化趋势基本一致。土壤CO_2排放速率和DOC含量均表现为随培养时间的延长逐渐降低,培养前30 d下降幅度较大,30~75 d降低缓慢,75 d后基本平稳;土壤N_2O的排放速率和DON含量则表现为先升高后降低,N_2O的排放速率在第7 d达到最大后逐渐降低直至平稳,土壤DON含量在第14 d达到最高后逐渐降低。土壤起始C/N越低,有机碳矿化率和净氮硝化速率越高,CO_2和N_2O排放量越多;土壤CO_2和N_2O的排放速率及累积排放量不但与土壤DOC和DON含量显著相关,而且与土壤DOC/DON比值显著相关。土壤硝态氮的含量变化表现为与土壤起始C/N相关,当土壤起始C/N在20~30时,硝态氮先升高后降低;土壤起始C/N大于40时,硝态氮先降低后升高。结果表明:在实际生产中,秸秆还田后合理配施氮肥调节土壤C/N是减少温室气体排放、提高作物氮肥利用效率的重要措施,为了掌握适宜的配施量和施用时期,有必要针对不同作物农田系统继续进行田间试验研究。     

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)。     

添加生物炭对海南燥红壤N2O和CO2排放的影响

为探讨海南燥红壤N_2O和CO_2排放对生物炭添加的响应,通过室内培养试验分析生物炭加入后对土壤化学性质、NH_4~+-N和NO_3~--N含量以及N_2O和CO_2排放通量及累积排放量的影响。试验设置CK(不施生物炭)、B1(2%生物炭)、B2(4%生物炭)、B3(6%生物炭)4个处理。结果表明:添加生物炭后,土壤有机质、全氮和速效钾含量显著提高,较CK增幅分别为67.4%～246.6%、38.6%～90.9%和696.0%～1 764.7%。相比于CK,不同量生物炭添加后均导致了NH_4~+-N和NO_3~--N含量降低,总体上,不同处理NH_4~+-N浓度表现为CKB3B2B1,NO_3~--N含量表现为CKB1B2B3;随培养时间增加,各处理NH_4~+-N浓度呈下降趋势,NO_3~--N含量呈上升趋势。生物炭施用延后了N_2O排放通量出现峰值的时间。各处理之间N_2O和CO_2排放通量的变化过程大致表现出一致的趋势,即随培养时间延长,N_2O排放通量先升高后降低,CO_2排放通量先升高后趋于稳定。和CK相比,生物炭添加不同程度地促进了N_2O和CO_2排放,B1、B2和B3处理下N_2O累积排放量分别增加了399.2%、494.2%和194.5%,CO_2排放总量分别增加了87.6%、153.3%和147.6%。本研究结果显示,生物炭施用短期内促进了土壤N_2O和CO_2的排放通量。     

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。     

秸秆还田模式对稻麦两熟农田麦季CH_4和N_2O排放特征的影响

为了探讨不同秸秆还田模式下稻麦两熟农田麦季CH_4和N_2O的排放规律,以江苏省南部地区稻麦两熟农田为研究对象,进行了8年不同秸秆还田模式[即仅麦季稻秸秆还田处理(R)、仅稻季麦秸秆还田(W)和稻麦季秸秆均还田(RW)]的田间定位试验,采用静态箱-气相色谱法分析各处理麦季田间CH_4和N_2O的排放特征。结果表明,与秸秆不还田对照(CK)相比,秸秆还田可增加麦季CH_4和N_2O的排放通量。各处理间CH_4的累积排放量大小为R处理RW处理W处理CK对照,麦季N_2O的累积排放量大小为W处理R处理RW处理CK对照。各秸秆还田模式(R、W、RW)下,麦季CH_4和N_2O的全球增温潜势(GWP)分别为1 225.5 kg/hm~2,CO_2-eq、1 250.9kg/hm~2,CO_2-eq和1 214.5 kg/hm~2,CO_2-eq,均显著(P0.05)高于秸秆不还田的1 068.5 kg/hm~2,CO_2-eq。各处理间的单位产量GWP表现为RW处理W处理R处理CK对照,稻麦秸秆均全量还田对气候变化的影响最大。N_2O对总增温潜势的贡献率大于95%,是麦季减排的主要对象。从对气候变化影响的角度考虑,建议秸秆单季还田时采用稻秸秆全量还田。     

外加碳氮对不同有机碳土壤N2O和CO2排放的影响

以两种有机碳含量不同的土壤为对象,采用室内培养试验方法,研究了外加可溶性碳氮对黄棕壤(高有机碳含量)和紫色土(低有机碳含量)N₂O、CO₂排放的影响。试验设置五种处理分别为:对照(CK),低氮(LN),高氮(HN),低氮配施碳(LNC)和高氮配施碳(HNC).结果表明,土壤有机碳含量较高的黄棕壤各处理N₂O与CO₂排放均高于紫色土。与对照相比,单施氮肥显着促进了两种土壤N₂O排放,紫色土HN处理N₂O排放最高,而黄棕壤LN处理最高;与单施氮肥相比,LNC和HNC处理均显着降低了紫色土N₂O排放,而黄棕壤仅LNC处理N₂O排放显着降低。外源碳的输入显着提高了两种土壤CO₂排放,但单施氮肥对CO₂排放影响不明显。黄棕壤N₂O排放通量与CO₂排放通量呈极显着正相关,而紫色土N₂O排放通量与CO₂排放通量没有相关关系。上述结果说明,外加可溶性碳氮源对土壤呼吸及硝化-反硝化强度有一定的激发效应。     

添加硝化抑制剂、秸秆及生物炭对亚热带农田土壤N2O排放的影响

为了筛选适合亚热带农田土壤性质和气候条件的N_2O减排调控措施,采用室内培养试验研究了添加硝化抑制剂、秸秆和生物炭三种调控措施对亚热带红壤(JX)和紫色土(SC)农田土壤N_2O排放的影响。结果表明,在添加硝化抑制剂(三氯甲基吡啶)的初期阶段(24 h),可显著降低两种土壤N_2O的排放,尤其是SC土壤,抑制程度可达62%。而生物炭的添加可显著增加JX土壤的N_2O排放,但在SC土壤中虽有升高趋势却不显著。添加秸秆对土壤N_2O排放的影响与秸秆类型和性质、土壤质地和理化性质,以及添加的时长有关。短时条件内(24 h),苜蓿和水稻秸秆可显著增加SC土壤N_2O排放,而添加甘蔗渣后N_2O排放虽有增加但不显著;JX土壤中添加水稻秸秆可显著刺激N_2O排放,但苜蓿和甘蔗渣则显著降低了其排放。添加秸秆较长时间后,苜蓿和水稻秸秆对土壤N_2O排放的影响程度下降,而甘蔗渣在6个月后仍能显著降低SC土壤N_2O的排放。研究表明,在对土壤进行调控时,若以减少N_2O排放为目的,应当根据土壤类型和性质选择合适的措施。     

沼液灌溉对冬小麦-夏玉米轮作农田CO2、N2O排放规律的影响

为探究沼液灌溉对冬小麦-夏玉米轮作农田CO_2和N_2O排放特征及土壤理化性质的影响,设置不同的灌溉模式,即空白对照处理CK、常规施肥处理CF、灌溉两次(小麦季一次+玉米季一次)2∶1沼液处理T1、灌溉三次(小麦季两次+玉米季一次)2∶1沼液处理T2与灌溉三次(小麦季两次+玉米季一次)2∶1沼液处理T3共五个处理,采用静态箱-气相色谱法,研究牛场沼液灌溉条件下冬小麦-夏玉米轮作农田土壤CO_2和N_2O的排放特征,同时监测气象条件、土壤铵态氮、硝态氮、土壤可溶性有机碳等因子以及作物产量,分析并探讨了轮作周期内农田土壤CO_2和N_2O的排放特征及相关影响因子。试验结果表明,沼液灌溉没有改变轮作周期内土壤CO_2和N_2O排放通量的季节性变化规律,但会造成灌溉后短期内CO_2和N_2O排放通量增加;轮作周期内沼液灌溉处理在一定程度上提高了CO_2的排放水平,但除T3处理外,差异性均未达到显著水平;沼液灌溉处理没有明显提高N_2O排放水平。沼液灌溉提高了土壤可溶性有机碳含量,施用化肥会降低土壤可溶性有机碳含量;与常规施肥处理CF相比,T2、T3处理作物籽粒产量无明显差异,T1处理严重减产。综合考虑作物籽粒产量与CO_2和N_2O累积排放量,T2处理为本试验条件下最合理的沼液灌溉模式。     

秸秆还田土壤溶解性有机碳的官能团特征及其与CO2排放的关系

土壤溶解性有机碳(DOC)是土壤有机碳的重要组成部分,其含量变化和分子结构组成均会对土壤CO_2气体排放产生影响。为了探讨秸秆还田后土壤DOC的结构特征及其与土壤CO_2排放的关系,在连续4个小麦生长季,对秸秆还田和不还田土壤DOC含量及其官能团特征和土壤CO_2排放通量进行测定分析,结果表明:秸秆还田和不还田土壤的DOC结构中均含有-C=C-、-CO-NH-和苯环这3种官能团;秸秆还田土壤DOC含量显著高于无秸秆还田土壤,而且DOC组分中的胺类物质(-CO-NH-)和芳香族化合物(-C=C-、苯环)的含量比例也明显增加;土壤CO_2排放通量也表现为秸秆还田土壤显著高于无秸秆还田土壤。土壤DOC含量、DOC官能团结构特征和CO_2排放在4个小麦生长季内的变化规律基本一致。相关分析显示土壤CO_2排放不但与DOC含量具有显著的正相关关系(r=0.86*),而且与DOC的分子结构特征显著相关(r210=0.62*;r280=0.73*),胺类物质和芳香族化合物的含量越高,CO_2排放通量越大。     

不同生物质炭对酸化茶园土壤N2O和CO2排放的影响

为了研究不同生物质炭对酸化茶园土壤温室气体排放的影响,采用原料为小麦秸秆、柳树枝、椰壳3种生物质炭,通过室内培养试验来探究不同生物质炭对茶园土壤性质及N_2O、CO_2排放特征的影响。试验中生物质炭添加量为20 g·kg~(-1),同时设置了施氮肥处理,采用尿素作为外加氮源,施氮量为100 mg·kg~(-1)。结果表明,施加生物质炭提高了酸化茶园土壤pH值,柳树枝生物质炭处理土壤pH值最高为6.71,显著高于其他处理。不同生物质炭对土壤DOC含量的影响效果存在差异,柳树枝生物质炭使土壤DOC平均含量增加了95.6%,椰壳生物质炭使土壤DOC含量降低36.1%,小麦秸秆生物质炭则影响不显著。生物质炭通过抑制土壤硝化和反硝化作用降低土壤N_2O的排放,椰壳生物质炭降低N_2O排放比例达91.7%,减排效果最显著。在施氮条件下柳树枝生物质炭对土壤N_2O的减排效果显著低于小麦秸秆和椰壳生物质炭。土壤CO_2的排放通量与pH值、DOC含量均呈极显著正相关,生物质炭促进了土壤CO_2的排放,柳树枝生物质炭处理CO_2的排放显著高于其他处理。此外,外加氮源降低了土壤pH值,增加了土壤N_2O的排放,但是对土壤DOC含量变化无显著影响。     

果树种植土壤N2O排放研究：认识与挑战

果树种植土壤因其较高的施氮量,很可能是温室气体氧化亚氮(N2O)的重要排放源。本文重点阐述了果园系统土壤N2O排放监测的复杂性,在此基础上探讨了如何形成有效的监测系统,揭示了利用现有技术测定N2O的排放规律和减排技术效果,并对今后的研究工作提出了展望。今后应重点开展以下几方面的工作:制定不同种类果树种植下土壤N2O排放监测标准;研发果树种植系统不同施肥模式、不同灌溉模式、不同土壤管理制度下土壤N2O减排技术;加强与N2O排放相关联的土壤氮素转化过程及其关联微生物机制的研究;构建果树种植系统土壤氮素平衡和N2O排放模型。     

旱地农田N2O、CO2排放主要影响因素及研究进展

旱地农田是大气CO₂和N₂O的重要排放来源,农业生产活动对全球气候变化有着重要影响。全球气候变暖已成为不争的事实,探索农田温室气体排放情况对缓解气候变暖,实现农业节能减排具有重要意义。综述了旱地农田土壤N₂O和CO₂排放机理、影响因素和减排措施。结果表明：旱地农田N₂O和CO₂排放受土壤理化性质和田间管理措施多种因素影响。针对减少旱地农田N₂O和CO₂排放主要从合理施肥、灌溉和优化农作措施方面入手,因地制宜,“固碳”和“减排”同步,实现增产增汇减排的可持续发展农业。     

添加生物黑炭对茶园土壤CO2、N2O排放的影响

采用室内培养试验,研究了不同生物黑炭施用量对两种茶园土壤(红壤和黄壤)CO₂、N₂O排放特征的影响。生物黑炭用量设5个水平:H0(0 g·kg^-1)、H1(3.56 g·kg^-1)、H2(7.11 g·kg^-1)、H3(14.22 g·kg^-1)、H4(28.44 g·kg^-1).结果表明:红壤茶园土壤CO₂排放量显着高于黄壤,N₂O排放总量则低于黄壤;与H0处理相比,施用低量的生物黑炭(H1)对两种茶园土壤CO₂排放无显着影响;高量的生物黑炭处理(H3、H4)则显着增加土壤CO₂排放量,增幅为20%~47%(P<0.05).生物黑炭施用后(H2、H3、H4)明显降低两种茶园土壤N₂O释放速率及反硝化损失率,土壤N₂O排放总量降幅为37%~63%(P<0.05),反硝化损失量降幅22%~54%(P<0.05),且均随着生物黑炭施用量增加而增大。此外,从土壤pH值、无机氮含量和硝化率角度,探讨了生物黑炭影响茶园土壤CO₂和N₂O排放的因素。