施粪对典型草原温室气体排放的影响

研究以陇东典型草原为对象,采用静态箱–气象色谱分析法测定典型草原滩羊放牧生态系统在施粪7、14、21 d和不同温度下CO_2、CH_4和N_2O气体通量,分析了施粪后时间和温度对3种主要温室气体通量的影响。主要结果如下:1)施粪具有抑制典型草原3种主要温室气体通量趋势,温室气体通量随施粪后时间的延长而下降。施粪后草原CH_4吸收通量减少;CO_2和N_2O的排放通量先增加,但是21 d后低于对照组。2)除对照组CO_2排放通量与土壤温度呈正相关关系外,土壤温度与施粪组的对照组的CH_4吸收量、N_2O排放量,施粪组的CO_2排放量呈负相关关系。     

青藏高原北缘3种高寒草地的CH4CO2和N2O通量特征的初步研究

高寒草地温室气体排放研究已成为高寒草地与气候变化关系的重要议题之一,但目前的研究多集中于单种类型草地的温室气体通量研究,缺乏多种草地类型间的比较。本研究于2009年以高寒草甸、栽培草地和高寒灌丛为研究对象,利用静态箱法研究3种草地的CH_4、CO_2和N_2O通量特征。结果显示,天然高寒草甸、栽培草地和高寒灌丛是大气CH_4的汇,大气CO_2和N_2O的源,其CH4通量分别为-21.4、-28.1和-41.1μg·m~(-2)·h~(-1);CO_2通量分别为360.6、447.9和475.1 mg·m-2·h-1;N_2O通量分别为34.2、51.6和50.6μg·m~(-2)·h~(-1)。生长季的高寒草地CH_4吸收占全年的42.4%~45.6%,生长季的CO_2和N_2O排放量分别占全年的64.1%~67.8%和37.9%~66.7%。土壤5 cm温度与CH_4、CO_2、N_2O通量分别呈负相关、正相关和正相关关系,除高寒草甸CH_4通量外土壤5 cm与其他草地温室气体通量均达到显著水平(P0.01);土壤湿度与草地CH_4和CO_2通量呈正相关,与N_2O通量呈负相关,但仅与高寒草地CH_4和CO_2相关性达到显著水平(P0.01)。土壤呼吸温度敏感性大小(Q10)值显示,CO_2通量较CH_4和N_2O通量对温度更为敏感。将3种草地的CH_4、N_2O通量值换算为等量CO_2后发现草地温室气体通量造成的温室效应表现为高寒灌丛栽培草地高寒草甸。     

黄土高原雨养农业区不同种植模式土壤温室气体排放特征

研究陇中黄土高原旱作农田,设置了苜蓿-苜蓿(L-L)、苜蓿-休闲(L-F)、苜蓿-小麦(L-W)、苜蓿-玉米(L-C)、苜蓿-马铃薯(L-P)和苜蓿-谷子(L-M)6个处理,采用静态箱-气相色谱法和碳通量测量系统LI-8100对苜蓿后茬轮作不同作物土壤温室气体排放动态及其影响因素进行了测定与分析。研究结果表明,农田土壤表现为CO2源、N2O源和CH4吸收汇,且呈现夏秋高,春冬低的季节性变化特征。L-L处理的CO2累积排放量最高,L-W处理较之降低了42.43%;L-C处理的N2O累积排放量最高,L-P处理最低;CH4吸收量以L-M处理最高,较L-F和L-L分别增加了62.71%和31.87%,综合增温潜势表现为L-LL-ML-CL-PL-FL-W。相关分析结果表明,CO2、CH4、N2O排放量与脲酶、过氧化氢酶活性及土壤温度呈极显著相关(P0.01),与土壤水分在不同土层有显著相关性;逐步回归分析发现,土壤温度、过氧化氢酶是CO2和CH4排放的主导因素,土壤温度极显著影响气体排放,N2O排放主要受到环境因子的影响。综合来看,与长期苜蓿连作相比,黄土高原地区苜蓿种植一定年限之后轮作粮食作物能减少土壤温室气体排放量,减弱农田温室气体的增温效应,其中以小麦效果最佳。     

不同种植年限苜蓿地土壤理化性状

本研究分析了半干旱区不同种植年限苜蓿(Medicago sativa)地土壤理化性状。结果表明,随着苜蓿种植年限的增加,0-100 cm土层土壤容重出现不规律的波动,苜蓿地土壤容重值整体偏大;土壤有机质随种植年限的增加而增大,随土层深度增加而显著减小(P0.01),并且在种植5年的苜蓿地中提高最明显,在种植8年的苜蓿地中最低。各年限苜蓿地均表现出土壤有机质的"表聚性"。在一定的种植年限范围内,种植苜蓿对土壤有机质具有累积作用;土壤全氮含量随苜蓿种植年限的增长表现为先增大后减小的趋势,随土层深度的加深而逐渐减小,种植苜蓿4年时土壤全氮含量最大,8年时苜蓿地土壤全氮含量最低,并且土壤全氮含量主要集中于0-40 cm土层,全氮显著累积作用于表层土壤;土壤硝态氮随着苜蓿种植年限的增加而先增加后减小,随着土层的加深而逐渐降低,表层土壤对土壤硝态氮有累积作用,并且与苜蓿种植时间长短有显著相关性(P0.05)。而铵态氮含量在剖面上变化不大,与苜蓿生长年限没有显著相关性(P0.05)。今后需从栽培苜蓿草地的管理措施上深入探讨栽培苜蓿地的最佳种植和利用年限。     

黄土高原雨养农业区不同种植模式土壤温室气体排放特征

研究陇中黄土高原旱作农田,设置了苜蓿-苜蓿(L-L)、苜蓿-休闲(L-F)、苜蓿-小麦(L-W)、苜蓿-玉米(L-C)、苜蓿-马铃薯(L-P)和苜蓿-谷子(L-M)6个处理,采用静态箱-气相色谱法和碳通量测量系统LI-8100对苜蓿后茬轮作不同作物土壤温室气体排放动态及其影响因素进行了测定与分析。研究结果表明,农田土壤表现为CO₂源、N₂O源和CH₄吸收汇,且呈现夏秋高,春冬低的季节性变化特征。L-L处理的CO₂累积排放量最高,L-W处理较之降低了42.43%;L-C处理的N₂O累积排放量最高,L-P处理最低;CH₄吸收量以L-M处理最高,较L-F和L-L分别增加了62.71%和31.87%,综合增温潜势表现为L-L>L-M>L-C>L-P>L-F>L-W。相关分析结果表明,CO₂、CH₄、N₂O排放量与脲酶、过氧化氢酶活性及土壤温度呈极显著相关(P<0.01),与土壤水分在不同土层有显著相关性;逐步回归分析发现,土壤温度、过氧化氢酶是CO₂和CH₄排放的主导因素,土壤温度极显著影响气体排放,N₂O排放主要受到环境因子的影响。综合来看,与长期苜蓿连作相比,黄土高原地区苜蓿种植一定年限之后轮作粮食作物能减少土壤温室气体排放量,减弱农田温室气体的增温效应,其中以小麦效果最佳。     

土壤水分波动对高寒草甸生态系统CO2和N2O排放的影响

受地形和气候的影响,高寒草地土壤经历着频繁的土壤水分波动过程,为探索土壤水分波动对青藏高原高寒草甸生态系统CO_2和N_2O排放的影响,采用原状土柱模拟土壤由高含水量(60 cm3·cm-3)到低含水量(30 cm3·cm-3)再到高含水量(60 cm3·cm-3)的波动过程,各阶段持续时间相应为38、57和46 d,并以恒定含水量(60 cm3·cm-3)为对照,研究了高寒草甸生态系统CO_2和N_2O的释放量及其与土壤温湿度、土壤铵态氮(NH4+-N)、硝态氮(NO3--N)和可溶性有机碳(DOC)的关系。结果表明,土壤水分波动增加了高寒草甸生态系统CO_2排放通量。在土壤水分波动过程中,CO_2排放通量与土壤温度呈正指数关系;在开始的高含水量阶段,CO_2排放与DOC含量有显著正相关关系(P0.05),但在低含水量阶段,相关性不明显(P0.05);土壤水分波动显著降低了N_2O的排放(P0.05)。恒湿对照的N_2O通量与其土壤NH4+-N含量呈极显著负相关关系(P0.01),土壤水分波动处理的N_2O通量与土壤NH4+-N和NO3--N含量相关性均不显著(P0.05)。     

黄土高原沟壑区苜蓿地土壤碳、氮、磷组分的变化

对黄土高原沟壑区不同种植年限苜蓿(Medicago sativa)地土壤碳、氮、磷组分的分析结果表明:连续种植5年,土壤碳、氮各组分含量最低,而年限延长含量则有所提高;15年生苜蓿生长已进入衰退期,各组分含量远低于土壤肥力得到一定程度恢复的23年生苜蓿地.P与C、N组分的变化不同,Ca₂-P和Fe-P含量随年限延长逐渐降低,到23年时又有升高趋势,而Ca₈-P、Al-P、O-P变化趋势则与之相反,5年生苜蓿地以中活性有机磷为主,10年、15年、23年生苜蓿土壤有机磷组分的变化表现为:中稳性有机磷(MROP)>中活性有机磷(MLOP)>高稳性有机磷(HROP)>活性有机磷(LOP).     

网上平养模式下肉鸡温室气体排放的研究

本试验旨在利用呼吸舱测定白羽肉鸡温室气体(CO_2、N_2O和CH_4)的排放量并研究其排放趋势。选取300只体重相近、健康的1日龄爱拔益加肉鸡,平均分配在3个呼吸舱中,网上平养至42日龄。试验期间实时监测通风量及进气口、排气口处的CO_2、N_2O和CH_4浓度,计算气体排放量。结果表明,白羽肉鸡平均CO_2、N_2O和CH_4排放量分别为(31.40±11.45)g·d-1·bird-1、(9.13±0.43)mg·d-1·bird-1和(0.40±0.15)mg·d-1·bird-1;42d生长期内CO_2、N_2O和CH_4总排放量分别为(1 318.94±480.91)g·bird-1、(374.01±17.68)mg·bird-1和(16.67±6.17)mg·bird-1。肉鸡CO_2和N_2O每日排放量均随日龄增加而增多,且分别在24和27日龄之后维持在平稳状态;CH_4排放较少,在评估温室气体对环境的影响时可以不予考虑。     

低碳畜牧业在规模化猪场设计、猪群饲喂及粪污处理的路径选择

正全球气候变化是当今国际社会普遍关注的全球性问题,主要原因是由于人类活动向大气中排放大量二氧化碳(CO_2)、甲烷(CH_4)和氧化亚氮(N_2O)等温室气体引起的,解决气候变化的根本措施就是减少人为温室气体排放。自工业革命以来,大气中的温室气体如CO_2、CH_4和N_2O的浓度分别增加了40%、150%和20%,并分别达到了历史最高浓度水平:391mL/m~3,1 803μL/m~3和324μL/m~(3[1])。在中国,农业源排放的CH_4和N_2O的量分别占全国人为温室气体排放量的     

陇中黄土高原不同种植年限苜蓿草地土壤水分及产量响应

本研究利用黄土高原西部典型半干旱雨养农业区不同种植年限苜蓿草地布设田间试验,系统研究了3,6,8,10,12以及14 a 紫花苜蓿生产力及其土壤水分变化特征。结果表明,不同种植年限紫花苜蓿草产量差异显著,且表现为随着种植年限的增加,呈先增加后减小的趋势,其中以 8 a 苜蓿草产量最高,为12128 kg/hm²。持续种植3,6,8,10,12和14 a 苜蓿草地0300 cm土层平均含水量均明显低于当地土壤稳定湿度值,其中12和14 a仅为9.20% 和7.14%,甚至低于作物有效水分下限。随着苜蓿种植年限的延长,土壤干燥化程度加剧,但干燥化速率呈减缓趋势。综合苜蓿生产力动态和土壤水分状况,本研究表明陇中黄土高原地区紫花苜蓿适宜的种植年限为8 a。     

反刍家畜肠道CH_4排放趋势与减排

肠道甲烷是反刍家畜瘤胃发酵的副产物,肠道甲烷排放降低了家畜对饲草料的利用率,同时是影响气候变化的重要因素。百年尺度上,CH_4全球增温潜势(Global warming potentials)是CO_2的25倍;20年尺度上,CH_4全球增温潜势是CO_2的72倍,CH_4对全球温室效应贡献率高达18%。反刍家畜瘤胃肠道是主要的CH_4排放源,实现反刍家畜CH_4减排对提高家畜生产能力和改善大气环境具有双赢效果。论文概述了反刍家畜肠道CH_4排放机制,家畜肠道CH_4排放趋势及反刍家畜肠道CH_4减排,以期为低碳牧业提供理论参考。     

牦牛放牧对青藏高原东南缘泥炭沼泽湿地CO2排放的影响

选取青藏高原东南缘碧塔海湿地内的典型泥炭沼泽地为研究区,研究了牦牛放牧干扰对泥炭沼泽湿地CO_2排放的影响。结果表明,牦牛放牧对泥炭沼泽湿地CO_2排放有显著影响。牦牛放牧干扰下,泥炭沼泽湿地CO_2排放通量表现为粪斑粪斑+践踏对照践踏(P0.05)。试验期间,粪斑、粪斑+践踏、对照和践踏的CO_2排放通量平均值分别为14.38、9.48、4.71和2.60μmol·(m~2·s)~(-1)。对照的CO_2排放通量与10cm土壤温度呈显著正相关关系(P0.05),而粪斑、践踏、粪斑+践踏的CO_2排放通量均与10cm土壤温度无相关关系(P0.05)。牦牛放牧过程中,粪便输入促进了泥炭沼泽湿地CO_2排放,践踏抑制了泥炭沼泽湿地CO_2排放,放牧干扰减弱了土壤温度对CO_2排放的影响。     

不同因素发酵床模拟养牛对温室气体排放的影响

为研究发酵床养牛温室气体的排放特点,利用四因素三水平正交试验方法,检测模拟发酵床养殖肉牛过程中CO_2、CH_4和N_2O气体的排放水平。结果表明:发酵床中CO_2排放高峰期集中在发酵中期,N_2O和CH_4排放高峰期集中在发酵初期;影响发酵床温室气体排放总量的关键因素是微生物菌剂,其次是发酵床垫料的厚度、垫料翻抛频率和每日添粪重量。模拟发酵床养殖肉牛过程中温室气体的排放量随发酵时间的延长逐渐减少。在使用仰韶生酵剂、垫料厚度30 cm、翻抛周期15 d、牛粪日添加量3.06 kg时温室气体排放量最少。     

农牧交错带半干旱草地生态系统CO_2交换对短期不同水平氮添加的响应

本研究以位于山西省右玉县农牧交错带的半干旱草地生态系统为研究对象,探究短期内不同水平的氮添加对半干旱草地生态系统CO_2交换的影响。试验设置8个梯度0、1、2、4、8、16、24和32 g N·m~(-2)(分别表示为N_0、N_1、N_2、N_4、N_8、N_(16)、N_(24)和N_(32))。采用静态箱法对草地净生态系统CO_2交换量(NEE)、生态系统呼吸(ER)进行测定,同时监测10 cm表层土壤温度和含水量。试验结果表明:短期氮添加(N_(32)除外)显著增加农牧交错带半干旱草地生态系统净碳交换,NEE、ER和生态系统总初级生产力(GEP)在整个生长季均随氮素添加水平的上升呈单峰型变化趋势,在N_(16)和N_(24)处理下的生态系统CO_2交换达到最高,而N_(32)显著降低了NEE;不同氮添加水平下,ER和GEP相对NEE更为敏感;表层(0～10 cm)土壤温度与含水量影响生态系统CO_2交换,表现为:土壤温度(10 cm)与ER呈显著正相关(R~20.1,P0.05),表层(0～10 cm)土壤含水量与NEE和GEP分别呈显著正相关和显著负相关(R~20.1,P0.05)。因此,短期不同水平氮添加增加了农牧交错带半干旱草地生态系统净碳吸收,对该地区草地生态系统碳的源/汇功能具有一定的参考意义。     

处理阶段和季节对猪场粪污碳氮气体排放规律的影响

为研究南方集约化猪场粪污"厌氧发酵—一级氧化塘—二级氧化塘"三级处理不同处理阶段及不同季节甲烷、二氧化碳、氨气、氧化亚氮和一氧化氮的排放规律。试验结果表明,同一处理阶段不同季节,粪水中NH_3的排放均按秋、春、夏、冬依次降低且各季间差异显著(P0.05);N_2O在厌氧发酵及一级氧化塘处理阶段排放规律是随秋、春、夏、冬依次降低,除在一级氧化塘春、夏季间无显著差异(P0.05)外其他各季间差异显著(P0.05),二级氧化塘夏、冬节连续监测结果为0,春、秋节排放量仅为0.47mg/(m~2·h)和0.43mg/(m~2·h),春秋与夏冬排放通量差异显著(P0.05);CO_2排放则在三级处理中分别为秋春夏冬、春冬夏秋、秋春冬夏依次降低,一级氧化塘夏秋季间差异不显著(P0.05),其他各季间差异显著(P0.05);CH_4在厌氧发酵处理阶段夏春秋冬依次降低,春与夏秋季无显著差异(P0.05),其他各季间差异显著(P0.05),而一二级氧化塘春秋夏冬依次降低,各季间差异显著(P0.05);一、二级处理过程中NO排放秋、春、夏、冬依次降低且各季间差异显著(P0.05),三级处理则按春、夏、秋、冬依次降低,夏季排放与秋季排放差异不显著(P0.05),其他各季间差异显著(P0.05)。相同季节不同处理阶段,随着处理的进行,粪水中NH_3、N_2O、CO_2、CH_4和NO的排放通量逐步减少且各处理间差异显著(P0.05),而且CO_2和CH_4的排放量均与粪水中DM、DOM和TOC含量具有相关性;N_2O、NH_3和NO的排放量均与粪水中氨氮、硝氮和DON含量具有相关性。     

陇东黄土高原草地与畜粪夏季的温室气体排放

采用静态箱法测定了陇东黄土高原天然草地、栽培草地[紫花苜蓿(Medicago sativa)地]、撂荒地、猪粪和羊粪8月份3种主要温室气体的通量,甲烷排放量分别是-290.212、-204.18、-180.14、47.84和33.59mg·(d·m~2)~(-1),CO_2排放值分别是266.99、418.72、947.31、6 110.63和14 771.80mg·(d·m~2)~(-1),N_2O排放值依次为-4.87、-2.56、5.31、1 050.55和1 911.76mg·(d·m~2)~(-1),温室气体排放总量分别为-8 395.69、-5 425.62、-2 012.6、568 110.19和310 915.58mgCO_2·(d·m~2)~(-1)。研究区3种草地土壤表现为碳汇,天然草地碳汇效应最好,粪肥表现为碳源。猪粪和撂荒地土壤的3种温室气体通量均与7.5cm土温线性相关。猪粪和羊粪系统温室气体间的排放均呈线性关系。     

大气所农田生态系统温室效应研究获进展

正当谈到农田生态系统的温室效应贡献时,大家想到的往往是旱地氧化亚氮(N_2O)和水田甲烷(CH_4)排放,常常忽视了高水肥投入、轮作和秸秆还田等管理措施产生的农田固碳效应,综合考虑碳循环和温室气体交换过程,农田到底是总的温室气体排放源还是吸收汇?中国科学院大气物理研究所地气碳氮交换研究团队在汾渭平原典型冬小麦-夏玉米轮作农田和棉花田上开展了两周年温室气体(N_2O、CH_4和二氧化碳)地气界面交换通量和净生态系统碳收支观测研究。对于一年两熟的玉麦轮作农田,     

种植年限对紫花苜蓿地土壤pH值和磷酸酶活性的影响

为科学评价种植苜蓿的改土效应和提高苜蓿对土壤磷素养分的利用效率,以1年生、2年生、3年生、4年生和6年生紫花苜蓿地为试验对象,研究了种植年限对盐碱地土壤pH值和土壤磷酸酶活性的影响.结果表明:随着种植年限的增加,土壤pH值总体上呈下降趋势,6年生苜蓿地较1年生苜蓿地土壤pH值下降了O.13;在0～40cm土层内,土壤pH值随土层深度的增加而升高,但40～50cm土层土壤pH值出现明显的下降.根际土壤磷酸酶活性高于非根际,二者均随种植年限的增加先升后降,随土层深度的增加而降低.不同生长年限苜蓿地各土层土壤pH值与土壤磷酸酶活性均呈负相关,表明试验条件下土壤pH值降低有利于土壤磷酸酶活性的提高.     

Meta-analysis of calorimeter data to establish relationships between methane and carbon dioxide emissions or oxygen consumption for dairy cattle

Recent developments suggest the use of other gases such as carbon dioxide(CO_2) to estimate methane(CH_4)emissions from livestock,yet little information is available on the relationship between these two gases for a wide range of animals.A large respiration calorimeter dataset with dairy cattle(n=987 from 30 experiments)was used to investigate relationships between CH_4 and CO_2 production and oxygen(O_2)consumption and to assess whether the predictive power of these relationships could be improved by taking into account some dietary variables,including forage proportion,fibre and metabolisable energy concentrations.The animals were of various physiological states(young n=60,dry cows n=116 and lactating cows n=811)and breeds(Holstein-Friesian cows n=876,Jersey×Holstein-Friesian n=47,Norwegian n=50 and Norwegian×Holstein-Friesian n=14).The animals were offered forage as a sole diet or a mixture of forage and concentrate(forage proportion ranging from 10 to 100%,dry matter basis).Data were analysed using a series of mixed models.There was a strong positive linear relationship between CH_4and CO_2,and observations within an experiment were very predictable(adjusted R~2=0.93).There was no effect of breed on the relationship between CH_4 and CO_2.Using O_2 instead of CO_2 to predict CH_4 production also provided a very good fit to the observed empirical data,but the relationship was weaker(adjusted R~2=0.86).The inclusion of dietary variables to the observed CO_2 emissions,in particular forage proportion and fibre concentration,provided a marginal improvement to the prediction of CH_4.The observed variability in the CH_4:CO_2 ratio could only marginally be explained by animal physiological state(lactating vs.dry cows and young cattle)and dietary variables,and thus most likely reflected individual animal differences.The CH_4:CO_2 ratio can therefore be particularly useful to identify low CH_4 producing cows.These findings indicate that CO_2 production data can be used to accurately predict CH_4 emissions to generate large scale data for management and genetic evaluations for the dairy industry.     

遵义市畜牧业发展与温室气体排放研究

为了对遵义市畜禽养殖业温室气体排放进行估算,笔者结合气候变化委员会和省级温室气体清单编制指南中的参数和最新的文献统计资料对各类温室气体中的CH_4和N_2O排放量进行了估算。结果表明:遵义市的CH4年排放量为8.81×10~7kg,N_2O为1.07×10~6kg;按照温室气体排放当量进行计算,遵义市畜禽CO_2的排放量为181万t CO_2当量,其中牛产生的CO_2当量占总排放量的69.51%,猪占19.37%,羊占5.28%,家禽占4.92%。说明养牛业是遵义市温室气体排放的关键,其次是养猪业,因此在未来养殖业减排中需要考虑养牛业和养猪业的减排措施,促进低碳高效畜牧业发展。