灌溉方式对农田N2O排放影响的研究进展

N2O是大气中对温室效应和大气臭氧层损耗有重要影响的微量气体.农田气体排放是大气中N2O的重要来源.灌溉方式能从多个方面影响农田N2O的排放.因此,追踪灌溉方式对农田N2O排放影响的研究进展,不仅可以为我国农田N2O排放机理的进一步研究提供参考,而且对我国发展低碳环保农业具有十分重要的意义.该研究简要地探讨了淹灌、无水层灌溉、天然降雨3种灌溉方式对农田土壤N2O排放的影响,并对该领域的研究做出展望.     

施肥对稻田N2O排放的影响

肥料施用是影响稻田N_2O排放的重要因素之一.以国内外相关文献为基础,综述了肥料的种类、施用量、施用方式和施用时间对稻田N_2O排放的影响,指出了有待研究的内容:加强对土壤N_2O排放机理的研究;进一步研究肥料施用对稻田N_2O排放的影响;进一步研究施肥管理措施对稻田温室气体(CH_4和N_2O)排放的交互影响,寻求科学合理、切实可行的减排措施.     

不同通量计算方法对静态箱法测定农田N2O排放通量的影响

通过观测冬小麦拔节期施肥后1周内N2O排放,研究了采用静态箱技术时,线性回归(LR)、Quad回归和HM计算方法对N2O排放通量的影响,同时分析了施肥(Nc)和不施肥(CK)对N2O气体交换的影响.结果表明:通过LR、Quad和HM方法处理相同数据得到的N2O排放通量及其特征确实存在较大的差异,由3种方法得到的通量变异系数最高可达到71％;未采用TFU技术校正前,3种计算方法之间的变异系数平均为29％,而校正后则降低到13％;同时还发现,这3种技术均在一定程度上低估了N2O的排放通量,与校正后的排放通量相比,施肥处理中LR、Quad和HM的N2O排放通量分别偏低了14％～31％、5％～48％和3％～62％,对照则分别偏低了14.9％～16.0％、15.5％～35.2％和8.4％～57.2％.因此,采用TUF校正方法不仅可定量分析不同计算方法之间的差异,同时也降低了N2O排放通量的误差.     

生物质炭对农田N_2O排放及氮素淋失的影响研究进展

生物质炭作为环境友好型材料,具有高度稳定性和较强的吸附性能,施入土壤后能改善土壤结构,提高土壤肥力,增强生物固氮能力,还可减少温室气体的排放,农田土壤添加生物质炭会间接或直接对土壤氮素物质转化产生影响。本文从生物质炭的特性出发,概述了生物质炭的固氮机理、生物质炭的输入对农田N_2O排放以及氮素淋溶的影响,对研究中存在的问题进行分析,并提出展望。     

干旱地区农田生态系统中N2O排放研究

综述了土壤水分和通气、土壤质地、土壤pH值、土壤温度及土壤微生物等因素对农田N2O排放的影响,指出了继续深入研究这些因素对农田N2O排放的综合影响机理及其与N2O排放量之间的数量关系应是未来的研究重点。     

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。     

地膜的水热效应与麦田土壤N2O排放

通过两个小麦生长期田间试验,研究了地膜覆盖对耕层土壤N_2O排放的影响.结果表明,无论是否耕种小麦,地膜覆盖均能明显提高耕层土壤含水量,且对休耕地的保水作用高于小麦田.小麦田覆膜后增温幅度小于休耕地,但在孕穗期前和成熟期后增温效果大,而小麦生长中期小;尤其能显著提高0～5 cm耕层土壤温度,甚至10 cm深土壤温度.地膜覆盖后小麦田耕层土壤中NO_3~--N平均含量增加5.34 mg·kg~(-1),且小麦生长旺盛期增加量明显.覆膜使大多数小麦生育期土壤N_2O排放通量高于常规耕作,其增排效应与土壤水分、温度、NO_3~--N含量、有机质增加量存在较好的线性关系;小麦田土壤N_2O增排的最大影响因子是耕层5 cm处土壤温度的变化,其次与土壤养分有效性增加密切相关;而休耕地土壤N_2O的增排作用主要受控于覆膜对水热条件及微生物能量供给的改善.     

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。     

农田N_2O排放影响因素及减排措施

综述了影响农田N2O排放的主要因素,提出了符合中国特点的农田N2O减排策略,并展望了未来农田N2O排放的研究重点。     

不同土层土壤理化生性状与反硝化酶活性N_2O排放通量的相关性研究

采用田间试验方法研究了干旱半干旱地区小麦田不同土层土壤理、化、生等因素与土壤反硝化酶活性、N2O排放通量的相关性。结果表明,在冬小麦生育期内,0—5cm土层土壤硝酸还原酶活性与相应土层土壤亚硝酸还原酶活性呈显著正相关,0—5cm,5—10cm土层土壤的温度与相应土层土壤硝酸还原酶活性呈显著负相关,土壤硝态氮含量和pH与土壤反硝化还原酶活性的相关性因土壤的不同土层而有差异;0—5cm,5—10cm土层土壤含水量,0—5cm,10—20cm土层土壤脲酶活性,5—10cm有机碳含量,硝酸还原酶活性与土壤中N2O排放通量呈显著正相关;5—10cm土层土壤温度、pH和10—20cm土层土壤磷酸酶活性、pH与之呈显著负相关。土壤N2O的排放主要是土壤反硝化作用的结果。     

长期不同施肥下我国旱地红壤N2O释放特征及其对土壤性质的响应

为评价长期不同施肥下红壤N_2O释放特征及其与土壤性质的关系,以湖南祁阳摞荒地(Cko)、不施肥对照(CK)、单施氮磷钾化肥(NPK)、施有机肥(M)、有机肥配施化肥(NPKM)和秸秆配施化肥(NPKS)6个处理的红壤为研究对象,进行为期30 d的培养,测定其N_2O释放量、有机质、全氮、碱解氮、速效磷、速效钾、NH_4~+-N、NO~-_3-N含量及其pH值.结果表明:6个处理的N_2O释放量差异显著(P<0.05),大小排序为NPK>NPKS>M-NPKM>CK>Cko.施用有机态氮与等量无机态氮相比,前者N_2O释放量较低.N_2O释放量与土壤性质的关系较为复杂,其与铵态氮、硝态氮和碱解氮呈极显著正相关(P<0.01),而与C/N、pH值呈极显著负相关(P<0.01).多元回归和通径分析进一步显示,全氮、C/N、碱解氮、硝态氮和pH值与N_2O的释放量直接相关.本研究表明长期施肥及其土壤性质显著影响红壤N_2O释放量.     

一种新的植物N2O释放光调节模式

植物释放N2O可能是大气N2O的重要来源。植物N2O释放与体内的NO3-还原过程有关,并且受光照强度的调节。较低光强有利于植物产生N2O。作者根据自己的研究结果和他人的工作,提出一个新的N2O释放与光合作用光反应和CO2同化作用关系以及呼吸作用关系的模式。在非光合作用器官,NO3-还原所需要的还原力和碳架来自呼吸作用,而在光合器官则主要来自光合作用。在光合器官中,N2O产生于NO3-还原和NO2-还原过程。硝酸还原对光合作用的CO2同化既有依赖关系,又有竞争关系。当光照较弱时,光合作用提供的还原力不足,对NO2-还原的抑制大于NO3-还原,因此有利于NO2的产生。     

江汉平原施氮水平对稻田CH_4和N_2O排放及水稻产量的影响

氮素是保证水稻(Oryza sative L.)产量的关键,同时也会影响稻田温室气体的排放。研究施氮水平对江汉平原地区稻田甲烷(CH4)、氧化亚氮(N_2O)排放和水稻产量的影响,旨在筛选出适合当地的低碳高产氮肥管理措施。以单季稻"丰两优香1号"为研究对象,设置4个施氮水平(T0:对照,0 kg N/hm2;T1:90 kg N/hm2;T2:150 kg N/hm2;T3:210 kg N/hm~2),采用静态暗箱-气相色谱法对稻田CH4和N_2O排放通量进行连续监测,测定水稻产量及CH4和N_2O季节排放特征,分析综合温室效应和排放强度。结果表明,不同施氮处理下CH4和N_2O排放通量具有较为明显的季节变化规律,T2处理的CH4季节累积排放量为302.5 kg/hm2,显著大于T0、T1和T3处理,与T0相比增加CH4排放106.7%,T3处理稻田CH4季节累积排放量为160.5 kg/hm2,比T2、T1水平处理低。不同施氮处理生长季N_2O累积排放量在0.465~0.631 kg/hm2之间,T3、T2、T1处理N_2O累积排放量显著大于T0处理,但T3、T2、T1处理间差异不显著。水稻产量随着氮素水平增加而增加,100年尺度上的温室气体排放强度以T3处理最小为0.39,T2处理最大为0.79,二者差异显著(P0.05)。因此,210 kg N/hm2可推荐为江汉平原地区水稻低碳高产的适宜氮素投入量。     

中国稻田水稻生长季N2O排放估算

由于土壤水分状况的不同,水稻生长季土壤N2O排放量明显不同于旱地作物。基于多元统计模型,通过多点代面的方法进行尺度扩展,并应用蒙特卡洛方法模拟影响因素的变异程度,模拟了中国稻田水稻生长季的N2O排放情况。所模拟的378个点的水稻生长季N2O排放通量为6.0～74.3μgN.m-2.h-1,其均值接近于原始观测结果;378个点位的N2O排放通量空间分布不均,排放量较高的点位于北纬20°到30°之间;378个点中单季稻、稻-旱轮作中的水稻和双季稻的生长季N2O平均排放量分别占年总排放量的53%、34%和59%。多点代面的尺度扩展结果显示2008年中国稻田水稻生长季N2O排放量均值为22.48Gg,其95%的概率区间为20.5～24.8Gg;化肥氮的N2O排放系数为0.27%,与IPCC缺省值0.3%接近。用秩相关关系表征影响因子对中国稻田水稻生长季N2O排放量的不确定性的贡献,结果表明水分管理类型、有机肥类型、土壤属性、氮用量等对结果均有显著影响。     

pH变化对中性土壤硝化过程N2O释放的影响

通过人为调节获得pH5.82、pH6.95和pH7.55的3种pH土壤,采用室内培养方法,研究了pH变化对土壤硝化过程N2O产生以及双氰胺(DCD)对硝化过程抑制作用的影响.结果表明,在好气培养2 d内,土壤硝化速率与pH呈正相关关系;在12 d的培养期间,土壤N2O释放总量随pH增大而增大,最大N2O释放量占施氮量的0.363%;pH变化影响土壤硝化作用的强弱以及硝化过程中N2O/N2的比例;pH变化对DCD的抑制作用影响显著,DCD对N2O释放总量的抑制率为34.4%～72.2%,当pH5.82时抑制作用最强.     

生物质炭添加对农田温室气体净排放的影响综述

农田是温室气体的重要排放源,降低农田温室气体排放对减缓全球气候变化具有重要意义。生物质炭是生物质在缺氧条件下热解产生的固体物质,因其含碳量高、难于分解、比表面积大、疏松多孔等特性,已成为农田温室气体减排研究中人们关注和研究的热点。通过综述农田添加生物质炭对温室气体CO2、CH4和N2O排放的影响及其机制,以及对温室气体净排放[包括净增温潜势(NGWP)、温室气体净排放(NGHGE)和温室气体排放强度(GHGI)]的影响等方面的国内外研究进展,并结合目前国内外生物质炭的研究现状,提出了未来生物质炭在农田温室气体减排领域的研究方向,旨在为生物质炭在农田温室气体减排中的应用提供思路和参考。     

水稻秸秆还田对稻田土壤N_2O排放的影响

以湖北省两种典型水稻土壤[咸宁水旱轮作土壤(简称XR)与潜江冬泡土壤(简称QF)]为研究对象,室内培养模拟水稻秸秆还田对土壤N_2O排放的影响。设置了淹水(土水比为1∶1)和土壤充水孔隙度为80%(简称80%WFPS)2种水分条件以及添加1%水稻秸秆(简称S)、1%水稻秸秆+50 mg(N)/kg尿素(简称S+U)和空白对照(CK)3种处理,25℃恒温培养60 d。结果表明,XR土样中,淹水条件下CK、S以及S+U处理后N_2O累积排放通量分别为1.80、0.15和0.42 mg(N)/kg,而80%WFPS条件下相同处理后的N_2O累积排放通量分别为0.065、0.040和0.160 mg(N)/kg;QF土样中,淹水条件下CK、S以及S+U处理后N_2O累积排放通量分别为3.42、0.09和0.22 mg(N)/kg,而80%WFPS条件下相同处理的N_2O累积排放通量分别为4.58、1.55和5.28 mg(N)/kg。土壤轮作模式、水分和秸秆添加方式均导致了不同土壤间N_2O排放的差异,但主要受土壤氧化还原电位(Eh)的影响,其排放通量与Eh呈显著负相关。这表明土壤Eh可能是调节土壤N循环过程的关键因子。     

大豆植株及大豆植株-土壤系统N2O释放规律及其与光合作用的关系

为区分植物在土壤-植物系统N2O排放中的贡献,用封闭式箱法对田间栽培的大豆植株及土壤、大豆植株-土壤系统的N2O排放进行了测定,同时对影响N2O的排放的因素进行了分析。观测结果表明:田间栽培的大豆的N2O排放通量昼间变化模式是10∶30有一个排放高峰,153∶0有一个排放低谷,甚至表现为可吸收大气中的N2O;在生育期内,大豆植株有两个释放高峰,分别位于6月下旬和8月中旬。从6月下旬至8月末,大豆对土壤-植物系统N2O排放的贡献率约为25%～57%。大豆植株、大豆植株-土壤系统N2O排放通量与温度有一定的相关性,相关系数r2分别为0.4954和0.5357,大豆N2O的排放通量同光合速率有一定的相关性(r2=0.5944)。