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。     

畜牧业与温室气体排放

1严峻的现实联合国粮农组织（AFO）2006年报告《牲畜的巨大阴影——环境问题与选择》指出：＂由于人类对肉类和奶类的需求不断上升,畜牧业快速发展,畜牧业造成温室气体排放量占全球总量的18%,超过全球交通运输的排放。     

畜牧业与温室气体排放

<正>1严峻的现实联合国粮农组织(AFO)2006年报告《牲畜的巨大阴影——环境问题与选择》指出:"由于人类对肉类和奶类的需求不断上升,畜牧业快速发展,畜牧业造成温室气体排放量占全球总量的18%,超过全球交通运输的排放。     

黄土高原不同种植年限苜蓿地土壤温室气体排放特征

紫花苜蓿(Medicago sativa)作为黄土高原退耕还林主要草种,其种植面积日益扩大。本研究依托布设在黄土高原雨养农业区不同种植年限的苜蓿栽培试验,分析不同种植年限苜蓿草地(14、12、5 a)土壤温室气体(CO_2、N_2O和CH_4)排放特征的影响,同时从土壤温度、含水量及酶活性的角度探究不同种植年限苜蓿对以上温室气体的影响机制。结果表明,黄土高原苜蓿地为CO_2和N_2O的排放源,CH_4的吸收汇;在测定期内CO_2排放速率表现为6月最高,1月最低;N_2O排放速率表现为7月最高,12月最低;CH_4吸收速率表现为7月最高,3月最低。CO_2累计排放量表现为5 a 14 a 12 a,5 a苜蓿地较12 a苜蓿地和14 a苜蓿地分别显著增加16.60%、13.01%(P 0.05);N_2O累计排放量表现为14 a 12 a 5 a,不同处理间差异不显著(P 0.05);CH_4累计吸收量表现为5 a 12 a 14 a,各处理间差异显著。分析综合增温潜势发现5 a苜蓿地增温潜势显著高于12 a和14 a苜蓿地。逐步回归分析表明,CO_2排放通量主要影响因素为土壤温度和水分(R~2=0.870),N_2O排放通量主要影响因素为土壤温度(R~2=0.930),CH_4排放通量主要影响因素为土壤温度和脲酶含量(R~2=0.962)。     

动物在温室气体排放中的作用

温室气体是引起全球变暖的重要原因之一,但目前对其部分来源尚不十分清楚。动物作为生态系统重要组成部分,在温室气体排放中扮演着怎样的角色,对这一问题的研究将有助于进一步认识动物对自然界物质循环的影响及在全球气候变化中作用。近年的科学研究证明,动物不仅在重要的温室气体CO2和N2O排放中起主要作用,而且是温室气体CH4的不可忽视的重要排放源。     

规模猪场温室气体排放现状的研究

依据北京市养猪业发展情况,选定3个区作为调研区域。在各区选择2家养殖工艺具有代表性的规模猪场,作为主要调研场。在正式开展调研之前,团队组织会议,经过充分研讨,编制调研表格。2011年4—6月,首次深入各猪场进行全面调研。根据调查结果,对调研表格进行修改,在9—11月再次进入这6家猪场进行第2次调查。通过调查,对6家猪场取得了有关猪场概况、养殖规模、猪舍环境、粪污处理方法、能源利用等全面的情况。同时,采集猪场的空气、粪便、污水样品,进行监测,掌握猪场环境控制和污染物处理情况。     

绿肥不同还田方式对土壤温室气体排放的影响

为探究不同绿肥在翻压和覆盖两种还田方式下引起的温室气体排放及对土壤微生物量碳氮的影响.采用室内培养试验,设置光叶苕子翻压(VB)、光叶苕子覆盖(VS)、黑麦草翻压(RB)、黑麦草覆盖(RS)和无绿肥(CK)5个处理,测定土壤CO2、N2O、CH4浓度和微生物量碳(MBC)和微生物量氮(MBN)含量,分析了土壤温室气体的...     

不同降水格局下填闲种植对旱作冬小麦农田夏闲期土壤温室气体排放的影响

田间盆栽试验研究了不同降水格局下填闲种植对冬小麦农田夏闲期土壤温室气体排放的影响。试验采用控制降水格局(自然降水和减半降水)和填闲作物(黑麦草单播、长武怀豆单播、黑麦草和怀豆混播、裸地对照)双因素处理设计, 利用静态箱-气相色谱法对土壤CO₂、N₂O和CH₄排放通量进行观测。结果表明:1)各处理土壤是CO₂、N₂O的排放源, 是CH₄的弱吸收汇。2)降水格局和填闲种植对土壤温室气体排放均具有显著影响。与自然降水相比, 减半降水的土壤CO₂日均排放通量降低了33%, N₂O日均排放通量降低了17.9%, 但对CH₄通量影响不大。3)与裸地对照相比, 单播黑麦草、长武怀豆和二者混播日均CO₂排放通量提高了140.8%、135.6%和137.7%, 不同填闲处理间差异不显著。而日均N₂O排放通量分别降低了8.0%、21.8%和27.4%, 其中单播长武怀豆和混播处理与单播黑麦草处理差异显著。单播长武怀豆处理土壤日均CH₄吸收通量较裸地对照、单播黑麦草和混播处理分别降低了65.8%、63.7%和68.9%。4)与自然降水相比, 减半降水农田综合增温潜势平均下降了26.1%, 温室气体排放强度平均提高了47.2%。而与裸地对照相比, 单播黑麦草、单播长武怀豆和二者混播处理综合增温潜势平均分别提高了67.9%、65.5%和67.8%, 且各填闲作物处理间差异不显著。与单播黑麦草和混播处理相比, 在冬小麦夏闲期单播长武怀豆具有更高的地上生物量和更低的温室气体排放强度, 在自然降水条件下能够兼顾经济效益与生态效益, 适宜在本地区加以推广种植。     

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。     

草地生态系统温室气体排放机理及影响因素

草地生态系统是陆地生态系统的主体,已成为人类活动影响较为严重的陆地生态系统之一,其温室气体排放对全球气候变化具重要影响.本研究综述了草地生态系统中主要温室气体CO2、CH4和N2O的排放机理和主要影响因素的研究进展,指出草地生态系统温室气体排放的不确定性是环境、生物和管理因素共同作用的结果.应加强草地生态系统温室气体产...     

青藏高原高寒湿地温室气体释放对水位变化的响应

为了探究水位变化对青藏高原高寒湿地温室气体释放的影响,以高原东部若尔盖典型高寒湿地为研究对象,采用“中型实验生态系”的技术手段,研究了两种不同水位情形 [稳定水位(SW,0 cm)和波动水位(DW,从0 cm下降到45 cm,再复原到0 cm)] 对高寒湿地二氧化碳(CO₂)、甲烷(CH₄)和氧化亚氮(N₂O)三种温室气体释放的影响。结果表明,1)高寒湿地水位变化对土壤(0~10 cm)可溶性有机碳(DOC)没有显著影响;水位从0 cm下降到45 cm,再复原到0 cm,对铵态氮(NH4+-N)和硝态氮(NO3--N)的转化起到了促进作用;2)水位变化对高寒湿地CO₂释放影响不显著,SW和DW处理下CO₂累积释放量分别为235.2和209.7 g/m²;3)水位变化对CH₄释放有显著影响,CH₄累积释放量从SW处理的1.79 g/m²下降到DW处理的0.86 g/m²,下降了52.18%;4)水位波动处理抑制了N₂O的释放,其在SW和DW条件下的累积释放量分别是6.72和-7.36 mg/m²;5)高寒湿地土壤温度在10 ℃以上,CO₂和CH₄释放量与其呈显著正相关性,水位下降提高了CO₂和CH₄释放与温度的拟合度。     

高寒灌丛土壤温室气体释放对添加不同形态氮素的响应

为探索不同形态氮素输入对青藏高原高寒灌丛土壤CO₂、N₂O和CH₄排放的影响,采集青藏高原东部金露梅高寒灌丛土壤,设置1个对照(CK)和3个添加不同形态氮素的处理(NH₄Cl,NH₄NO₃,KNO₃),在实验室恒温15℃下进行培养,分析了土壤CO₂、N₂O和CH₄的释放量以及土壤NH₄⁺,NO₃^-和可溶性有机碳(DOC)含量。结果表明:1)所有氮素处理抑制了高寒灌丛土壤CO₂的排放,土壤CO₂排放量与DOC浓度呈显著正相关关系;2)所有氮素处理显著增加了土壤N₂O的排放,而且以添加NO₃^--N增加的N₂O最为显著;3)高寒灌丛土壤N₂O的产生过程以反硝化作用为主;4)添加不同形态氮素对高寒灌丛土壤CH₄吸收没有显著影响。5)不同形态氮素施入后,高寒灌丛土壤温室气体全球增温潜能(GWP)顺序:KNO₃>NH₄NO₃>NH₄Cl>CK。     

青藏高原放牧高寒草甸主要温室气体通量及其主控因素研究

在青藏高原高寒草地不同放牧强度区设4个试验样地,分别为原生草甸(NM)、轻度退化草甸(LM)、中度退化草甸(MM)和重度退化草甸(HM),监测草地温室气体通量。结果表明:不同放牧强度对草地温室气体通量影响显著,放牧活动对高寒草甸的影响首先表现在植被上,而土壤环境的变化比较迟滞。通过逐步回归分析和因子拆分得知,草甸甲烷通量影响较大的环境因素为土壤紧实度和有机质,分别能解释44.6%和28.4%的总变异,CO2通量影响较大的环境因素为紧实度和生物量,分别能解释36.1%和32.8%的总变异,氧化亚氮通量影响较大的环境要素为紧实度和有机质,分别能解释50.1%和22.9%的总变异,家畜的践踏作用使退化草地紧实度增加,进而引起温室气体通量的改变,高寒草甸退化演替发展到重度退化阶段时释放大量温室气体。     

A review of farm level modelling approaches for mitigating greenhouse gas emissions from ruminant livestock systems

Ruminant livestock systems contribute to global warming through the emission of nitrous oxide (N₂O), methane (CH₄) and carbon dioxide (CO₂). This paper discusses a general framework for a whole-farm approach to develop cost-effective GHG mitigation strategies. A dairy farm is a complex system with different interacting components. Generally, whole-farm approaches distinguish at least an animal component and a soil–crop component. Whole-farm models should be able to give an accurate representation of the internal cycling of materials and its constituents as well as the exchange between the farming system and its environment. The paper gives an overview of current whole-farm models that are able to simulate GHG emissions for dairy farms. These models are DairySim, FarmGHG, SIMS_DAIRY and FarmSim. All models are able to calculate CH₄ and N₂O emissions, but differences appear in the ability to calculate CO₂ emissions, economics and other parameters. The effects of selected mitigation strategies are demonstrated with some of the models. It is concluded that a whole-farm approach is a powerful tool for the development of cost-effective GHG mitigation options as it reveals relevant interactions between farm components. Model calculations underlined the relationship between farm gate N surplus and GHG emissions, and thus the possibility to use N surpluses as an indicator for GHG emissions.     

Comparison of emission estimates for non‐CO2 greenhouse gases from livestock and poultry in Korea from 1990 to 2010

It has often been claimed that non‐carbon dioxide greenhouse gases (NCGGs), such as methane, nitrous oxide and fluorinated greenhouse gases, are significant contributors to climate change. Here we nvestigate emission estimates of methane and nitrous oxide from livestock and poultry production, which is recognized as a major source of those NCGGs, in Korea over the period of 1990 through 2010. Based on the data on livestock and poultry populations, emission estimates of methane and nitrous oxide are first derived based on the Tier 1 approach. Then, the Tier 2 approach is adopted to obtain emission estimates of methane and nitrous oxide from cattle, which are known to be the largest sources of these NCGGs and account for about 70% of emissions from livestock and poultry in Korea. The result indicates that the Tier 2 estimates of methane and nitrous oxide emissions from enteric fermentation and manure management are significantly different from the Tier 1 estimates over the analysis period.     

Long-term trends in greenhouse gas emissions from the Canadian poultry industry

As people become more aware of the environmental footprint of different foods, consumers may modify their diets to reduce the impact of their diets on the environment. For this to occur, it is necessary to know the impact that individual food types have on the environment. This publication presents the greenhouse gas (GHG) emissions as well as the GHG emission intensity associated with various types of poultry production in Canada for the census years 1981 to 2006. Greenhouse gas emissions were calculated using the methodology from the Intergovernmental Panel on Climate Change adjusted for conditions in Canada. Direct emissions of CH₄, N₂ O, and CO₂ from birds, their facilities, and the avian crop complex, corresponding to the area used to grow the crops that feed Canadian poultry, were estimated using poultry diet surveys. Between 1981 and 2006, because of the strong growth of broiler production, GHG emissions from the poultry industry increased by 40%. The main GHG was N₂ O, representing approximately 57% of the total emissions. Fossil fuel CO₂ accounted for approximately 38%, whereas CH₄ accounted for 5%. In western Canada, GHG emission intensities decreased owing to a reduction in the consumption of fossil fuels associated with the adoption of reduced- and no-tillage cropping systems, whereas in eastern Canada, the reduction was due to lower N₂ O emissions. The emissions of all 3 GHG from turkeys decreased because of the more rapid turnover of a marketable product (shortened life span) in later census years. Compared with other Canadian meat protein commodities in 2001, poultry emitted only 47% as much GHG per unit of live weight as pork and only 10% as much GHG per unit of live weight as beef.     

长期保护性耕作对黄土高原旱地土壤物理质量的影响

本研究通过设置在陇中黄土高原半干旱区的小麦→豌豆和豌豆→小麦轮作系统的长期定位试验,探讨了不同耕作方式对耕层土壤物理质量的影响。6种耕作方式包括:传统耕作(T)、免耕(NT)、传统耕作秸秆还田(TS)、免耕秸秆覆盖(NTS)、传统耕作地膜覆盖(TP)和免耕地膜覆盖(NTP)。结果表明,不同耕作方式下耕层土壤容重、孔隙度、坚实度和饱和含水量差异显著,团粒结构、有效水分、水分利用率和饱和导水率差异极显著,耕作方式对土壤温度和田间持水量的影响不明显。通过加乘法则和加权综合法2种模型评价了不同耕作方式下土壤物理质量,P→W(豌豆→小麦)轮作序列下表现为NTS>NTP>NT>TS>T(TP)>TP(T),W→P(小麦→豌豆)轮作序列下表现为NTS>NTP>TS>NT>TP>T,说明免耕的基础上进行秸秆覆盖,有助于形成良好的土壤结构,提高土壤入渗,减少土壤侵蚀,促进土壤物理质量提高。     

夏季放牧强度对藏北草原温室气体排放的影响

高寒草原是我国青藏高原最主要的放牧草地类型之一,为了研究放牧强度对其温室气体排放的影响,在藏北紫花针茅(Stipa purpurea)草原进行不同放牧强度试验,并采用静态箱法在夏季放牧期间对不同放牧强度下CO2、CH4和N2O 3种主要的温室气体排放情况进行了测定。结果表明,高寒紫花针茅草原CO2的排放在适宜的放牧强度下随放牧强度的增加而增加,但当放牧强度继续增大至重牧水平时,CO2排放降低;放牧强度的增加会显著(P0.05)降低高寒紫花针茅草原对CH4的吸收,但不改变草原作为CH4汇的功能;轻牧对高寒紫花针茅草原N2O排放无显著影响,当放牧强度达中牧或重牧水平,N2O的排放也显著(P0.05)增加,且中牧与重牧相互之间差异显著(P0.05);以全球增温潜势折算总温室气体排放,CO2排放平均占总温室气体排放的约98%,CH4吸收和N2O的排放各只占约1%,CH4吸收与N2O的排放与放牧强度互为消长。