季节性冻土区不同冻结状态对土壤水热变化特征研究

以南疆季节性冻土地区为研究背景,设置冻融期自然裸地土壤和温棚土壤两种处理,对比分析两处理下土壤水热的监测数据,结果发现：温棚具有保温作用能减少热量散失,季节性影响不明显,土壤水热空间分布变化小,表层土受蒸发作用以及土壤入渗影响水热较低。自然裸地中土壤水热迁移规律受冻融条件(土壤冻结状态、气温等)影响较大,土壤水热存在影响与制约关系。冻结前浅层水热较小随土深递增且变幅明显,深层土对太阳辐射影响明显滞后,水热波动小易保持温度且相对较高。冻结期水热均值为最低值,土壤水分高值区整体向下移动15cm左右,冻土层水分蒸发小可积蓄水量,土壤冻结锋面随地表负温的降低向下迁移,同时水分带动下层土壤盐分向冻结层迁移。消融期土壤温度随土深减小,土壤表层水分下渗同时受蒸发作用大量散失仅为8.2%,水分高值区集中于30～70 cm且为冻融期最大。土壤含水率的增加抑制了土壤温度的提升,土壤冻结速率慢时间长,融化速率快融化时间短。该文可为季节性冻土地区土壤冻融规律及春季保墒提供的理论依据。     

太湖地区水稻土长期不同施肥条件下油菜季土壤呼吸CO2排放

利用长期定位试验研究了太湖地区不同施肥处理下油菜生长期间水稻土CO_2排放通量,耕作方式为水稻-油菜轮作,并对CO_2排放通量和土壤(5 cm)温度、土壤水分含量进行了回归模拟.结果表明,不同施肥处理平均土壤呼吸CO_2排放速率在49.37～85.97 CO_2-C mg·m~(-2)·h~(-1)之间,与不施肥处理相比,长期施用肥料显著提高了土壤呼吸CO_2排放速率,且在油菜的两个生育期,施肥对土壤呼吸释放CO_2的促进作用,花角期显著高于角果发育成熟期.相关分析表明,土壤呼吸CO_2排放强度与土壤水分、土壤温度有显著的正相关关系.通过计算Q_(10),无肥处理(NF)较其他肥料处理(CF、CFM、CFS)对土壤温度有更大的敏感性.     

冻融循环对农田黑土可溶性氮组分的调控效应

为深入了解非生长季农田黑土氮素转化过程,采用室内冻融模拟培养试验研究不同冻融因子[冻融温度(冻结温度:-3、-6、-9、-12、-15℃;融化温度:2、5℃)、冻融循环次数(1、3、6、10、15;在-3℃冻结6 d、2℃融化1 d为1个冻融循环次数)、水分含量(10%、20%、30%)]对农田黑土可溶性氮组分含量的影响。结果表明,较大的冻融温差(-15～-12℃/2～5℃)、适宜的冻融循环次数(1～3)和水分含量(20%～30%)是影响农田黑土可溶性氮组分含量的主要驱动因子。随着冻结温度降低,冻融土壤可溶性无机氮(DIN,NH_4~+-N+NO_3~--N)和可溶性全氮(DTN)含量均显著增加,以-15℃冻结时最大分别为89.84、101.99 mg/kg,而可溶性有机氮(DON)含量的变化行为受融化温度的协同影响。随着融化温度升高,冻融土壤DIN、DON和DTN含量均无显著性变化。随着冻融循环次数增加,冻融土壤DIN含量显著降低,以循环次数15时最小(83.21 mg/kg),而DON和DTN含量均先升高后降低,分别在循环次数6和3时达到最大值。随着水分含量增加,冻融土壤DON和DTN含量均显著增加,以水分含量30%时最大,分别为20.57、107.62 mg/kg,而DIN含量无显著性变化。可见冻融作用显著促进非生长季农田黑土氮素转化,有利于土壤有效氮的累积。     

寒地玉米秸秆还田条件下土壤CO_2排放与土壤温度的关系

为探讨寒地玉米秸秆还田条件下土壤CO_2排放规律,研究不同秸秆还田方式下农田土壤CO_2与耕层土壤温度的关系,采用静态箱法测定了不同秸秆还田方式下寒地黑土区春玉米生长季土壤CO_2排放及土壤温度的变化情况。结果表明:玉米生育期土壤CO_2排放量与土壤温度均呈现明显的季节变化,春季及秋季CO_2排放通量小、土壤温度低,而CO_2排放峰值及土壤温度最高值均出现在夏季,不同土层土壤温度在6月末达到最高值,而排放峰值出现在7月末至8月初;秸秆还田的排放通量显著高于不还田处理。对二者进行指数方程拟合,发现秸秆不还田条件下土壤CO_2排放与土壤温度的相关性要高于秸秆还田处理;在5~25cm耕层范围内,随着土层深度的增加,土壤CO_2排放与土壤温度的相关性逐渐增加,且10、15、20、25cm四个层次的相关性显著高于5cm土层,表明10~25cm土层的土壤温度变化能够更好地表述黑土农田CO_2排放通量的变化趋势。     

不同地膜及其残留量对土壤呼吸速率的影响

为探究不同地膜及残留量对农田土壤呼吸的影响,以绿洲灰漠土为研究对象,通过室外土柱模拟方法进行研究,根据不同种类地膜及其残留量添加设置5个处理,分别为对照不添加地膜(T0)、添加0.1g/kg可降解地膜(T1)、添加0.9g/kg可降解地膜(T2)、添加0.1g/kg聚乙烯地膜(T3)、添加0.9g/kg聚乙烯地膜(T4),采用Li-8100监测土壤呼吸速率,并实时测定土壤温度等环境因素的变化。结果表明,与无地膜残留处理相比,聚乙烯地膜处理抑制土壤CO_2排放,而可降解地膜处理对土壤CO_2排放无显著影响(P0.05)。聚乙烯地膜处理土壤呼吸速率随残留量的增加呈下降趋势,而可降解地膜残留量的增加对土壤呼吸速率无显著影响;可降解地膜处理土壤CO_2累积排放量高于聚乙烯地膜处理。随可降解地膜残留量的增加,土壤呼吸温度敏感系数(Q_(10))升高;而随着聚乙烯地膜残留量的增加,土壤呼吸温度敏感系数(Q_(10))降低。聚乙烯地膜处理的土壤呼吸速率和CO_2累积排放量均低于可降解地膜处理。     

干湿交替和模拟氮沉降对巴音布鲁克高寒湿地土壤CO2排放的影响

为探讨干湿交替和模拟氮沉降对高寒湿地土壤CO_2排放的规律,以新疆巴音布鲁克高寒湿地土壤为研究对象,通过室内模拟控制试验,研究水分变化下[100%、70%、50%、40%和25%WFPS(土壤充水孔隙度Water filling soil porosity)]氮添加N0(0 kg·hm~(-2)·a~(-1))、N10(10 kg·hm~(-2)·a~(-1))和N100(100 kg·hm~(-2)·a~(-1))处理对巴音布鲁克高寒湿地土壤CO_2排放的影响。研究结果表明:土壤CO_2排放速率及累积排放量随WFPS值及氮添加量的增大而增加。一个循环,土壤由干到湿的过程中,初期土壤CO_2排放速率最高,随后随着水分减少,土壤CO_2排放速率呈降低趋势;首次干湿循环土壤CO_2累积排放量最大。土壤TN、NO_3~--N、NH_4~+-N、SOC含量均随土壤水分和氮添加量的增加而增加,而土壤SON随土壤水分和氮添加量的增加而减少。水分与土壤CO_2排放速率呈极显著正相关,氮添加与CO_2排放亦呈正相关。除了土壤SON、SOC含量与土壤CO_2排放速率呈负相关关系外,土壤TN、NO_3~--N、NH_4~+-N与CO_2排放都呈现出正相关关系。     

不同施氮水平下陇中黄土高原旱作小麦农田土壤温室气体的排放特征

【目的】研究不同施氮水平对陇中旱作小麦农田不同生育时期温室气体排放的影响,为旱区农业合理施用氮肥、减排温室气体提供理论依据.【方法】试验以长期施氮春小麦田为供试土壤,其中5个处理组氮肥投入量分别为0,52.5,105.0,157.5,210.0kg/hm~2.采用静态暗箱-气象色谱法测定旱作小麦农田土壤N_2O的排放通量,利用EGM-4便携式土壤碳通量测定系统测定小麦农田土壤CO_2的排放通量.【结果】春小麦全生育期内,不同施氮水平下N_2O排放通量变化趋势一致,其中在分蘖期(4月25日)、抽穗期(6月8日)和灌浆期(7月10日)出现排放峰,且灌浆期排放峰明显高于其他时期,出苗期出现排放最低峰.在灌浆期N_5处理组N_2O气体通量最高,其排放值为0.806mg/(m~2·h).CO_2通量变化在不同处理间较为一致,在分蘖期前变化幅度较小,至三叶期开始降低,其中N_1、N2处理组在三叶期到分蘖期CO_2通量变化幅度最大,分别从0.563、0.402μmol/(m~2·s)降低到0.238,0.183μmol/(m~2·s),其他处理变化幅度较小.相关分析发现,N_2O平均通量与各土层土壤温度呈负相关,但相关性不显著;与0～5cm土壤含水量呈负相关,与5～10cm和10～30cm土壤含水量呈正相关,相关系数分别为0.496和0.105.CO_2平均通量与各土层土壤温度呈显著正相关,相关系数分别为0.427、0.419和0.367;与0～5cm和10～30cm土壤含水量呈显著正相关,相关系数分别为0.529和0.385.【结论】在整个生育期内,小麦田N_2O和CO_2的排放量均在一定程度上受到土壤温度和土壤水分的共同影响.同时,小麦田不同施氮水平处理下N_2O的平均排放通量随着施肥量的增加而增加,且N_5处理组N_2O排放量最高;小麦田CO_2的平均排放通量随施氮量的增加而逐渐降低,且N_1处理组CO_2排放通量最高.     

模拟冻融对长白山地区2种温带森林土壤温室气体排放的影响

以长白山地区的硬阔叶林和次生白桦林土壤为研究对象,室内模拟冻融培养,定期检测土壤温室气体的排放通量及排放速率,研究冻融过程中2种林型土壤温室气体排放及相关因素。结果表明:土壤冻融过程中,2种林型土壤上层CO_2、N_2O排放通量均显著高于下层,且2种林型上、下层土壤CO_2排放通量变化趋势相似。2种林型土壤CH_4排放通量均为下层显著高于上层,且同一林型上、下层土壤CH_4排放通量变化趋势相似。随冻融交替的进行,2种林型土壤中可溶性有机碳(DOC)含量与CO_2排放通量呈极显著正相关,随冻融期土壤中DOC含量的增加,土壤中CO_2排放通量也随之增加。在冻融交替中,2种林型土壤NH-4~+-N含量与N_2O排放通量呈极显著的正相关,随冻融期土壤NH_4~+-N含量的增加,土壤N_2O排放通量也随之增加。     

控释氮肥配施对不同覆盖旱作农田CO2排放的影响

为探讨黄土高原旱作不同覆盖下控释氮肥配施对春玉米农田二氧化碳(CO_2)排放的影响,2016—2018年在长武农业生态试验站进行了田间定位试验,采用静态暗箱-气相色谱法研究了地膜覆盖(FM)与秸秆覆盖(SM)条件下不施氮肥(N0)、100%普通尿素(N1)、树脂尿素和普通尿素比例1∶2(N2)三种施氮处理农田CO_2排放的动态变化特征。结果表明:旱作春玉米农田土壤CO_2排放通量的变化幅度在3.62～248.45 mg CO_2-C·m~(-2)·h~(-1),且呈先增加后降低的趋势。不同处理农田CO_2排放通量与0 cm和10cm土壤温度均呈极显著正相关。与不施肥相比,施用氮肥均显著增加农田CO_2排放通量和累积排放量。与施普通尿素相比,控释氮肥配施显著减少生长季和全年CO_2累积排放量达7.3%～10.12%。施氮处理CO_2排放通量与NO_3~--N和NH_4~+-N呈显著正相关。在相同施氮条件下,秸秆覆盖处理CO_2累积排放量均高于地膜覆盖处理。上述结果说明,控释氮肥配施处理有利于减少旱作不同覆盖春玉米农田CO_2排放。     

冻融循环对农田黑土微生物量氮及酶活性的影响

为了深入了解非生长季农田黑土氮素转化过程及酶学响应行为,采用室内冻融模拟培养试验研究了不同冻融因子(冻融温度、冻融循环次数、水分含量)对农田黑土微生物量氮(MBN)及蛋白酶、硝酸还原酶活性的影响。结果表明,较大的冻融温差(-15～-12℃/2～5℃)、适宜的冻融循环次数(6～15)和水分含量(20%～30%)是影响农田黑土MBN含量及蛋白酶、硝酸还原酶活性的主要驱动因子。随着冻结温度降低,冻融土壤蛋白酶活性先升高后降低,MBN含量显著降低,这与硝酸还原酶活性的变化行为正好相反。随着融化温度升高,冻融土壤MBN含量、蛋白酶及硝酸还原酶活性均无显著性变化。随着循环次数增加,冻融土壤MBN含量和硝酸还原酶活性均先升高后降低,而蛋白酶活性则显著升高。随着水分含量增加,冻融土壤MBN含量先升高后降低,蛋白酶活性显著升高,这与硝酸还原酶活性的变化行为正好相反。可见,冻融循环对农田黑土氮素转化及土壤酶活性具有重要影响。     

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。     

降雨对干旱半干旱区湿地和农田土壤CO2短期释放的影响

本研究以巴音布鲁克湿地和农田灰漠土原状土为研究对象,进行原位模拟降雨试验,利用LI-8100 土壤碳通量自动测量系统测定土壤的CO₂排放,研究了不同降雨量对土壤CO₂排放的影响。结果表明：降雨导致湿地土壤CO₂释放速率显著增加（P<0.01）,而农田土壤无显著差异。在其含水量无明显差异下,湿地不同降雨处理组的CO₂排放量均大于农田组,湿地土壤CO₂日累积排放量降水10 mm组> 降水20 mm 组> 对照组,土壤有机碳高的湿地土壤随降雨量增加,土壤短期碳损失高,而对低有机碳土壤（西北干旱区贫瘠土壤）短期碳损失影响不显著。降雨后农田土壤降水10 mm 组CO₂排放与地表温度和5 cm 地温相关性极显著（P<0.01）,其他各处理均未呈现显著相关。说明在干旱半干旱区降雨量对土壤CO₂排放速率有着重要的影响。     

减氮和施生物炭对华北夏玉米-冬小麦田土壤CO_2和N_2O排放的影响（英文）

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/hm~2)、减氮20%(LF处理,200 kg/hm~2)、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CO_2和N_2O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CO_2排放通量为21.8~1 022.7 mg/(m~2·h),土壤CO_2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5cm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CO_2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N_2O排放的最主要因素,施肥期间N_2O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N_2O排放系数为0.60%,减氮施肥的N_2O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。     

肥料施用及环境因子对农田土壤CO2和N2O排放的影响

采用静态箱／气相色谱（GC）法研究了等氮量的肥料施用以及环境因子对农田土壤CO2和N2O排放的影响。结果表明,肥料施用对农田土壤CO2排放的季节模式无明显影响,但是影响了N2O的季节模式。有机肥施用促进了小麦季土壤CO2和N2O的排放,后作玉米季施用化肥的情况下,仃机肥处理的土壤CO2与对照没有显著的差异,N2O排放通量和对照差异显著。虽然是等氮量施入,由于牛粪中有机碳和氮的可降解性要低于猪粪,施入土壤后对土壤中CO2和N2O排放的影响也要低于猪粪处理。除了受肥料施用的影响外,土壤CO2和N2O的排放还受环境因子如土壤温度和土壤水分的影响,相关分析结果表明,土壤CO2排放与大气温度、地表温度、土壤温度和土壤水分均呈显著正相关关系（P〈0．01）。土壤N2O排放只在对照处理中与土壤水分相关显著（P〈0．05）,施肥处理中,肥料效应掩盖了土壤温度和水分效应,使得相关性并不显著。     

加气灌溉对番茄地土壤CO_2排放的调控效应

【目的】CO_2是大气中最重要的温室气体,对全球变暖起到重要作用。加气灌溉通过改善土壤通气状态,提高作物产量、品质及水分利用效率等已被大量研究证实,然而加气灌溉引起的土壤环境效应研究较少,且通过静态箱法系统地研究加气灌溉对设施菜地土壤CO_2排放影响的研究尚未见报道。因此,分析加气灌溉对土壤CO_2排放的影响,对评估加气灌溉技术的农田生态效应具有重要作用。【方法】供试番茄品种为‘飞越’,通过温室小区试验利用文丘里计作为加气设备,通过地下滴灌系统实现水气结合的加气灌溉方式。采用静态箱-气相色谱法对温室番茄地土壤CO_2排放进行原位观测,研究加气灌溉对土壤CO_2排放的调控效应。试验按灌水量(充分灌溉、亏缺灌溉)和加气(加气、不加气)的双因素设计,设置4个处理,分别为:加气亏缺灌溉(AI1)、不加气亏缺灌溉(CK1)、加气充分灌溉(AI2)和不加气充分灌溉(CK2),每个处理3个重复。研究加气和充分灌溉较不加气和亏缺灌溉对温室番茄地土壤CO_2排放、土壤水分、土壤温度和土壤有机碳的影响。【结果】番茄整个生育期,不同加气灌溉模式下土壤CO_2排放通量随移植后天数增加呈波动性变化,总体呈现先增加后减小的趋势,峰值均出现在番茄开花坐果期。加气和充分灌溉处理较对应的不加气和亏缺灌溉处理增加了番茄整个生育期土壤CO_2平均排放通量和排放量,但差异不显著(P0.05)。AI1、CK1、AI2和CK2处理土壤CO_2平均排放通量分别为229.31、193.66、259.10和224.76 mg·m~(-2)·h~(-1),且以AI2处理土壤CO_2排放量最大(6 383.43 kg·hm~(-2)),分别是AI1、CK1和CK2处理的1.12、1.32和1.13倍。此外,不同加气灌溉模式下土壤充水孔隙率(WFPS)在番茄整个生育期内大致呈下降的趋势;土壤温度(T)大致呈上升的趋势,且同一时刻处理间土壤温度差异较小;而土壤有机碳(SOC)含量呈波动性变化且番茄整个生育期SOC含量变化幅度较小。加气灌溉较对应的不加气灌溉降低了T和WFPS,增加了SOC含量,但差异均不显著(P0.05);充分灌溉较对应的亏缺灌溉增加了WFPS和SOC,但不显著,对T的影响不一。此外,经相关性分析可知,土壤CO_2排放通量与土壤充水孔隙率呈负相关,与土壤温度和有机碳呈正相关,但相关性均不显著(P0.05)。【结论】通过温室小区试验得出,加气灌溉增加了土壤CO_2排放,但不显著(P0.05)。研究结果为评估加气灌溉技术的农田生态效应和设施菜地温室气体减排提供了一定的参考和科学依据。     

滴灌专用肥中磷素在3种土壤—棉花系统中的运移

基于同位素示踪技术,将32P标记的滴灌专用肥滴入3种不同类型的土壤,应用储磷屏扫描影像技术研究磷素在土壤中的运移情况,同时应用超低本底闪烁仪测定土壤和棉株32 P放射性活度。结果表明,各处理磷素在3种土壤中的运移距离均在10cm以内。灰漠土+滴灌专用肥处理的运移距离高于其他处理,并且施用滴灌专用肥后的运移距离为灰漠土(8.49cm)>草甸土(5.48cm)>红壤(3.65cm)。滴灌专用肥在不同土壤中的运移距离存在显著差异;棉株对磷素的吸收情况在不同土壤中也存在显著差异;棉株和土壤速效磷中32P放射性活度占总标记量的比例在各处理间存在显著差异。从运移距离、棉株生长等方面看,滴灌专用肥并不适合在红壤中施用,在新疆两种石灰性土壤中的施用也有差异,灰漠土中植物吸收的32 P放射性活度明显高于草甸土,而草甸土速效磷中32P放射性活度又明显高于灰漠土,两种土壤植物吸收的32 P放射性活度比例与土壤速效磷中残留的32P放射性活度比例之和相差不大。从植物对磷素的吸收而言,灰漠土中施用滴灌专用肥明显好于草甸土,这可能是由于草甸土本身的养分指标高于灰漠土,施用同样量的滴灌专用肥可能对作物的吸收以及土壤养分的转化产生影响,所以建议在新疆各类型土壤中施用滴灌专用肥前先测定土壤的基本理化指标,再根据实际情况施用各种肥料。     

不同耕作措施下夏玉米生长季农田CO2排放速率及其与土壤温度的关系

采用定位试验,系统研究翻耕(CT)、旋耕(RT)、免耕不覆盖(NT)3种不同耕作措施下土壤CO2排放速率,并对CO2排放速率和10cm土壤温度进行回归模拟。结果表明:夏玉米生育期CO2排放速率表现为翻耕(CT)>旋耕(RT)>免耕不覆盖(NT),平均分别为585.675、457.875和184.95mg·m-2·h-1。并且3种耕作措施之间差异均达到显著水平(P<0.05);各处理夏玉米生育期CO2排放速率与土壤温度呈显著正相关;NT、RT和CT处理CO2排放速率与10cm地温相关系数分别为0.624、0.609和0.606。CO2排放速率和土壤温度呈指数函数关系(P<0.05),利用10cm地温对夏玉米生育期农田CO2排放通量进行估算表明,CT、RT和NT处理CO2排放量分别为1.47、1.15和0.46kg·m-2。     

农田土壤氮素转化特征对冻融作用的响应

为了解非生长季农田土壤氮素转化特征,采用室内冻融模拟培养方法研究冻融频数对3种农田土壤(棕壤、褐土、草甸土)微生物量氮及可溶性氮组分含量的影响。结果表明,随着冻融频数增加,除微生物量氮含量呈现先增加后降低外,3种农田土壤可溶性无机氮、可溶性有机氮和可溶性全氮含量均显著增加,这与净氮矿化速率的变化趋势正好相反。不同类型农田土壤氮素转化过程对冻融频数的响应能力不同,其大小顺序为褐土棕壤、草甸土。说明高肥力土壤对冻融频数响应的缓冲性较强。可见,冻融频数能够促进农田土壤氮素转化,有利于土壤有效氮的累积,为春季作物生长提供足够的氮素,但同时也增加了土壤氮素流失风险。     

降水和冻融循环对大兴安岭沼泽湿地温室气体交换的影响

以大兴安岭北坡沼泽湿地为研究对象,通过采集原状土柱、实验室内模拟降水年际变化(R80和R130:80 mm和130 mm降水处理)和春季土壤冻融循环过程(培养温度:-15～5、-10～10℃和-5～15℃),评估降水和冻融对该沼泽湿地冻融期二氧化碳(CO_2)、甲烷(CH_4)和氧化亚氮(N2O)交换及温室气体净收支的影响。结果表明,相对于R80处理,R130处理减少CO_2排放(P0.05)、促进N2O(P0.05)和CH_4排放,冻融期生态系统总呼吸主导温室气体净收支,148 d培养期R80和R130处理温室气体净收支分别为2 955.8±258.9 kg CO_2-eq·hm~(-2)和1 951.1±317.3 kg CO_2-eq·hm~(-2),因此,丰沛降雨有利于减少冻融期该沼泽湿地对气候变化的正反馈效应。R80处理代表的常规降水条件下,冻融期CH_4和N2O交换对该沼泽湿地温室气体净收支的贡献可忽略不计;R130处理代表的丰沛降水条件下,土壤冻融会激发N2O排放,使该沼泽湿地在冻融期表现为强N2O排放特征。未来对沼泽湿地土壤冻融和综合温室效应评估应特别关注降水量年际变异的影响。     

生物质炭对旱作春玉米农田N2O排放的效应

通过田间试验,采用密闭式静态暗箱-气相色谱法研究不同生物质炭添加量(0、10、20、30t·hm-2)对黄土旱塬旱作春玉米农田N2O排放的影响。结果表明:生物质炭添加降低了施氮农田春玉米生长季N2O排放通量峰值和排放总量,添加30、20、10 t·hm-2生物质炭的三个处理N2O排放总量比不添加生物质炭的处理分别降低19.24%、9.89%、3.40%,其中添加30 t·hm-2生物质炭处理降低显著(P0.05),但添加20 t·hm-2的生物质炭未对不施氮农田N2O排放通量和总量产生显著影响。无论添加生物质炭与否,生长季不施氮处理的N2O排放通量和总量均显著低于施氮处理。添加生物质炭不同程度提升了农田0 cm和10 cm土壤温度,减少了施氮处理0~20cm土壤NH+4-N和NO-3-N含量,但对农田0~20 cm土层土壤含水量影响不显著。相关分析表明,试验农田N2O的排放通量与0~20 cm土层土壤NO-3-N和NH+4-N含量、含水量均呈极显著正相关关系(P0.001),与0 cm与10 cm土壤温度呈负相关关系。添加生物质炭后矿质氮含量的减少可能是旱作春玉米农田N2O排放减少的主要原因。