农田土壤N_2O排放研究进展

农田土壤的N2O排放主要是在微生物的作用下通过硝化和反硝化作用产生的。土壤中多变的理化性质影响各种微生物的生长,因而硝化和反硝化过程中产生N2O的途径也不同,尤其以硝化过程的研究进展最快。影响N2O的生成和排放有:土壤含水量、温度、O2以及土壤结构和质地等物理因素,pH和氮肥等其它因素。本文详细地阐述旱地和水田土壤中这些影响因子与N2O的作用机理的差异,及农田土壤中的N2O排放估计的方法。区分硝化和反硝化作用中生成N2O的贡献可用15N标记法和不同浓度的乙炔抑制法。     

免耕对农田土壤N_2O排放影响及作用机制研究进展

免耕在促进农业可持续发展和有效分馏大气碳的同时还可影响土壤N2O排放,但迄今为止关于免耕对农田土壤N2O排放影响的研究结果却不尽一致,正效应间或负效应都存在。本文综述了免耕条件下土壤理化性状和生物性状的变化及其对N2O排放的影响,并指出实施免耕后土壤反硝化强度变化程度的不同是导致免耕对N2O排放影响效应不同的主要原因,最后提出了一些有待研究的问题。     

中国农田秸秆还田土壤N_2O排放及其影响因素的Meta分析

农田N2O排放是全球人为温室气体主要的来源之一,了解农作措施对其排放的影响对中国农田减排具有重要的意义。该研究采用Meta分析方法,定量分析了秸秆还田对中国农田土壤N2O排放的影响,并对其影响因素进行解析。研究结果表明,在中国不同区域秸秆还田对土壤N2O排放有一定的差异,其中华东地区显著减排18.61%(P0.05),而华中和华北地区则分别显著增加排放62.3%和27.73%(P0.05)。同时,施氮量介于0~240 kg/hm2(以N计,下同)时,随着施氮量的增加,秸秆还田对土壤N2O影响的效应值逐渐由负值增加为正值;当施氮量介于241~300 kg/hm2时,秸秆还田有显著降低土壤N2O排放的趋势。当土壤p H值介于6.5~7.5时,秸秆还田对N2O排放影响的效应值为正值;当黏粒质量分数为15%~25%时,秸秆还田对N2O排放影响的效应值为正值,当黏粒质量分数15%时,秸秆还田显著降低土壤N2O排放。秸秆的碳氮比与秸秆还田量对N2O的排放也有不同程度的影响,另外,秸秆还田下不同的种植制度间N2O的排放也有差异。因此,秸秆还田下实施农田N2O减排措施应综合考虑区域农业资源特点、种植制度、土壤类型和水肥管理因素。研究可为科学管理秸秆与减少农田N2O排放提出理论支撑。     

农田土壤N2O和NO排放的影响因素及其作用机制

农田土壤作为N2O和NO的重要排放源而备受关注。硝化和反硝化是土壤N2O和NO产生的两个主要微生物过程,环境因子和农田管理措施等因素强烈影响着这两个过程以及N2O和NO的排放。本文重点论述了土壤水热状况、土壤质地、pH、肥料施用、耕作措施变更等关键性影响因素对农田土壤N2O和NO排放的影响及其影响机制。     

设施菜地水肥管理对农田土壤N_2O排放的研究进展

设施菜地系统是重要的农田生态系统,其土壤N_2O的排放引起了人们的关注,总结设施菜地不同水肥管理条件的土壤N_2O排放具有重要的现实意义。基于此,总结了土壤水分、施用氮肥等对土壤N_2O排放的研究现状,分析了设施菜地土壤N_2O排放的研究进展,最后提出了今后的研究方向。     

土壤N2O和NO产生机制研究进展

N2O和NO是大气中两种重要的活性氮气体,强烈影响着全球变化和生态环境。土壤是N2O和NO的重要排放源,生物和非生物途径均可产生N2O和NO。本文详细论述了自养硝化、异养硝化、生物反硝化、化学反硝化、硝化细菌反硝化和硝态氮异化还原成铵作用产生N2O和（或）NO的机制,并对研究中存在的一些问题进行了探讨。     

农田土壤N2O排放的影响因素

氧化亚氮是大气湿室效应气体之一。本文概括论述影响农田土壤Ｎ２Ｏ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。     

农田土壤孔隙及其影响因素研究进展

土壤孔隙是土壤结构的重要组成部分,是衡量土壤质量的重要指标之一。土壤孔隙的数量及大小分布直接决定着土壤的透气性、持水保水性能以及作物根系在土壤空间的伸展,间接影响土壤的肥力和作物产量。基于前人研究基础,系统介绍了土壤孔隙的类型和分类方法、定量研究技术及其主要的影响因素,并对未来土壤孔隙研究的重点进行了展望,以期为今后土壤孔隙结构的深入研究提供帮助,指导人们采取合理的农业管理措施。     

作物生长对土壤N_2O排放影响的研究进展

N2O是一种重要的温室效应气体,不仅具有很强的温室效应,而且参与大气对流层和平流层的许多光化学反应,因而在全球变化的研究中受到广泛关注。综述了作物生长对土壤N2O排放影响的研究状况,为认识植物生长与土壤N2O排放的关系,调控和减缓土壤N2O排放提供依据。作物生长下的土壤N2O排放受植物类型、生长阶段、生长状况和人为管理等方面影响,植物通过引入光合产物到土壤,吸收利用土壤养分和水分改变土壤环境而影响土壤N2O排放,适当的人为管理措施可以调控和减轻土壤N2O排放。     

农田土壤中N_2O释放的水温特征研究

室内模拟研究不同水热条件下土壤中N2O的释放特征,有助于阐明N2O释放的水热效应机理。本文通过室内试验研究了西北地区的典型耕种土壤土娄土中N2O在不同水温变化下的释放特征,借助化学反应动力学理论对其释放机理进行了初步的探讨。结果表明:10℃和30℃下,不同含水量的土壤中N2O的浓度变化随着培养时间的延长呈"S"型曲线。可用方程C=1/[A+Bexp(-t)]来描述。随着温度的升高(10℃到30℃),N2O释放的快速期,减速期,稳定期的启动时间明显提前。在较低的土壤湿度范围内(27%至58%wfps),土壤中N2O释放的稳定浓度与土壤湿度呈正相关;田间持水量(58%wfps)时,N2O释放的稳定浓度达到最大;超过田间持水量时,其逐渐变小。当土壤湿度从27%-42%wfps增加时,30℃下土壤中N2O释放的稳定浓度大于10℃下的;当土壤湿度等于或大于田间持水量(58%wfps)时,30℃下土壤中N2O释放的稳定浓度小于10℃下的。低温下(10℃)的风干土壤(8%wfps)存在吸收N2O的现象。不同水热条件下土壤硝化和反硝化过程中N2O释放的表观化学反应速率常数和对应活化能的大小决定了土壤中N2O的释放量及难易程度。     

旱地土壤N_2O排放特征及影响因素分析

N_2O是重要的温室气体之一,其增温效应是CO_2的150~200倍。旱地土壤是N_2O主要排放源,其排放通量在介于0~1000μg m~(-2) h-1,旱地作物生长期土壤N_2O排放通量一般呈现1~3次峰值。通过对旱地N_2O排放影响因素分析,总结出:正常施肥结合秸秆还田农民传统施肥或习惯性施肥优化施肥、优化施肥+有机肥、控释肥+有机肥、控释肥,有机肥有机无机混肥缓释尿素、生物质碳、硝化抑制剂;土壤N_2O的排放量与土壤含水量、土壤温度呈正相关,微咸水再生水、清水;栽培模式对旱地N_2O排放的影响不明确,结果存在分歧;单种作物混合作物;菜地玉米地小麦大豆;农林系统撂荒地农草系统纯玉米地系统;硝化和反硝化作用、土壤中的硝化细菌、地表温度、土壤温度、酸雨、土壤PH值等其他因素也影响N_2O的排放。     

农田土壤N_2O排放过程及硝态氮淋失简述

氮素在生态环境中具有双重功能,一方面氮是植物生长所必须的营养元素,在农业生产中,当氮素不能满足作物生长时,需要施用化肥尤其是氮肥;另一方面过多施用的化肥氮素和废弃物中的氮素会污染环境,铵态氮素会被氧化为硝态氮素,硝态氮素会形成N2O,造成严重的环境问题。文章介绍了影响N2O的排放机理及影响土壤硝态氮淋失的主要因素,并对N2O排放及硝态氮淋失研究中需要加强的几个方面进行了展望。图1,参88。     

农田土壤N2O排放和减排措施的研究进展

氧化亚氮(N2O)是一种受人类活动影响的重要温室气体。农业土壤是其主要的排放源之一,土壤中硝化和反硝化作用是N2O产生的主要过程。N2O的排放受多种因素的影响,农业活动尤其是施用化学氮肥是农田N2O排放量增加的主要因素。提高氮肥利用率,使用硝化抑制剂等措施将有助于减少N2O的排放量,更有效的减排措施还有待进一步的研究与应用。     

农田土壤碳饱和机制研究进展

农田土壤有机碳是土壤肥力的核心,与全球碳循环和气候变化密切相关。然而,土壤有机碳水平并非无限度增加而是存在一个最大容量,或称之为碳饱和水平。本文综述了土壤有机碳的稳定机制、碳饱和理论及其关联性,总结了土壤碳饱和概念模型和饱和亏缺预测等方面的研究进展,分析了我国农田土壤碳饱和效应研究现状,并对未来研究方向进行了展望。     

污泥及其混合堆肥对番茄土壤性质和N_2O排放的影响

目前关于污泥及其生物质堆肥的土地利用过程中土壤性质变化和温室气体排放数据十分缺乏,难以满足农田土壤氮素保存和温室气体减排的需求。该研究通过在番茄种植过程中添加800 kg/hm2新鲜污泥(S-H)、400 kg/hm2新鲜污泥(S-L)、800 kg/hm2秸秆堆肥(VM-S)和800 kg/hm2猪粪堆肥(VM-M),开展土壤性质、无机氮形态、作物生长以及N2O排放特征的研究。结果表明:堆肥处理显著增加了土壤电导率(electric conductivity,EC)(P0.05),其中猪粪堆肥时土壤EC值最大。添加污泥和堆肥都使土壤p H值显著上升(P0.05),最终趋于中性,且VM-M对土壤酸化的抑制效果略优于VM-S。污泥和堆肥处理时土壤NO3--N浓度显著高于对照,且各处理组NO3--N浓度均随时间逐渐下降,NO3--N主要被番茄吸收,部分NO3--N从土壤上层淋溶至下层;NH4+大多数被氧化为NO3-,部分NH4+被植物吸收。在施入的无机氮量相等情况下,VM-M、VM-S、S-H处理组中番茄地上部分生物量分别为1 515、1 383、1 103 g/株,株高分别为56.8、54.5、51.3 cm,对番茄生长的促进效果为VM-MVM-SS-H,而S-H比S-L多施入的氮肥对番茄生长并未起到明显促进作用(P0.05)。与对照相比,污泥或生物质堆肥都显著提高了土壤N2O的排放(P0.05),各处理组N2O的排放均集中于施肥后的前20天,且土壤N2O的排放通量大小顺序为S-L(0.76 kg/(hm2·a))VM-M(0.95 kg/(hm2·a))VM-S(1.19 kg/(hm2·a))S-H(1.71 kg/(hm2·a))。因此,在进行污泥及其生物质堆肥的土地利用时,应考虑有机肥的种类及其施用量,以在提高作物产量的同时改善土壤并减少温室气体排放,在进行污泥的农田利用时可先将污泥与畜禽粪堆肥。     

外源氮添加对湿地土壤N_2O排放量的影响

为搞清湿地土壤驱动N2O排放的关键氮源类型,有效减少湿地N2O的排放,本文通过室内控制温湿度,用气相色谱法分析不同外源氮素对湿地N2O排放的影响。结果表明:外加氮源组总是高于对照组N2O排放量(4.4 mg·m-3)。在设定的剂量范围内,单独添加尿素或尿素与硝酸铵1∶1配合时N2O排放量呈现先增后减的单峰分布趋势,峰值分别为10.6 mg·m-3和229.0 mg·m-3;单独添加硝酸铵时N2O排放量(32.6~111.0 mg·m-3)随着氮素添加量增加呈现持续上升趋势。单独添加尿素或硝酸铵、尿素与硝酸铵1∶1配合均促进N2O的排放,但硝酸铵尿素混合添加对N2O排放量的贡献单独添加硝酸铵单独添加尿素。这为预测内蒙古高原区农牧交错带湿地氮素输入可能带来的温室效应和有效减排提供科学依据。     

不同氮磷肥施用对春玉米农田N_2O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。     

营林措施对森林土壤N_2O排放影响的研究进展

森林土壤是大气N_2O重要的排放源。施肥、采伐、火烧、林下植被管理等营林措施和土地利用变化改变了土壤理化性质和土壤微气候,显著影响森林土壤N_2O的产生与排放。综述了森林土壤N_2O排放对不同营林措施的响应,探讨了营林措施影响土壤N_2O排放的主要机理,并提出目前研究的不足和未来研究的重点。总体而言,森林转变为农田、草地后增加了土壤N_2O排放,而农田和草地恢复成人工林后减弱了土壤N_2O排放;天然林转换为人工林或次生林后土壤N_2O排放没有明确结论;森林生态系统"氮饱和"程度使得森林土壤N_2O排放对施肥呈非线性响应,即初期无明显响应、中期缓慢增加和后期急剧增加;火烧一般增加土壤N_2O排放;采伐改变土壤温度、含水量、有机碳的分解和利用等,从而增强森林土壤N_2O排放能力;剔除林下植被提高土壤温度,加快了表层土壤有机碳的分解矿化,促进土壤N_2O排放;种植固氮植物增加了土壤有机碳和土壤氮含量,土壤N_2O排放增强。今后的研究应更多地关注多种因素和气候变化对林地土壤N_2O排放影响的内在机理以及氨氧化细菌、硝化细菌和反硝化细菌等微生物对各种干扰因素的响应机制。     

陆地生态系统N_2O排放源研究进展

N2O是一种痕量气体,不仅能产生温室效应,而且对臭氧同温层有严重的破坏作用。随着人类活动的加剧,大气中N2O浓度每年以0.2%～0.3%的速度增加,N2O排放问题引起了人们的广泛关注。目前,对大气N2O排放的源与汇还缺乏全面认识,N2O在大气中增加量的40%～50%尚不知来源。综述了陆地生态系统N2O排放的自然源和人为源,分析了N2O排放的影响因素,并对今后N2O的研究提出了展望。     

无机氮添加对湿地土壤CO_2和N_2O排放影响

碳氮是陆地生态系统最为重要的两大元素,具有高度耦合性,通过生物地球化学过程影响全球环境。湿地是重要的陆地碳汇,特殊环境特点导致土壤有机碳大量积累,大气氮沉降和人类活动引起的土壤氮可利用性增加将严重影响湿地碳氮循环过程。然而,不同形态比例的无机氮添加对湿地土壤CO_2和N_2O排放变化影响还不清楚。本研究以三江平原小叶章季节性积水沼泽湿地和水稻田0～10 cm、10～20 cm土层土壤为研究对象,开展不同比例NH_4~+-N/NO_3~--N添加(1∶0、3∶1、1∶1、1∶3和0∶1,即T1、T2、T3、T4和T5)对CO_2和N_2O排放影响研究。结果表明,与对照不添加氮相比,不同比例NH4+-N/NO3--N添加后CO_2排放明显降低,其中小叶章湿地和水稻田0～10 cm土层CO_2排放分别降低了25. 6%(T1)～51. 0%(T5)、21. 2%(T3)～42. 6%(T4),10～20 cm土层则降低了4. 39%(T3)～34. 5%(T5)、20. 4%(T1)～33. 2%(T4),CO_2排放随NO3--N的增加而减少; NH_4~+-N/NO_3~--N添加后小叶章湿地不同土层N_2O排放变化没有明显规律,但水稻土N_2O排放显著增加(T5处理除外)。培养结束后,小叶章湿地和水稻土壤微生物量碳在不同无机氮添加处理、不同土层间表现出不同的变化特点。通过合理管理农业生产活动中无机氮肥种类搭配的使用可以促进湿地土壤碳固定,减缓N_2O排放,进而减缓全球变暖进程。