旱地农田生态系统N2O排放对气温升高的响应（英文）

[目的]研究农作物N2O排放量对气温升高的响应。[方法]以安徽省淮北地区农田生态系统为研究对象,利用生物地球化学过程模型DNDC,研究12种农作物N2O排放量对气温升高的响应。[结果]旱地农作物对气温升高的响应可以分为3类。第一类农作物N2O排放量对气温升高不敏感,包括土豆、棉花、玉米和油菜,气温从升高0℃到升高3℃的情况下,N2O排放量变化不大,其中,当气温从升高0℃到升高1.5℃,排放量略微增大,从升高1.5℃到升高3℃,N2O排放量稍微下降。第二类作物N2O排放量对气温升高敏感,排放量随温度升高而下降,包括甘蔗、烟草、小麦、大豆和碗豆,当气温从升高0℃到升高3℃,N2O排放量下降8.1%。第三类农作物N2O排放量对气温升高敏感,排放量随温度升高而升高,包括水稻、蔬菜和果树,当气温从升高0℃到升高3℃,N2O排放量升高22.8%。[结论]该研究结果表明在气温升高的情况下,旱地农田生态系统N2O排放量并没有大幅增加。     

气温升高对旱地农作物NO排放量的影响

为了研究气温升高对农作物NO排放量的影响,以安徽省淮北地区农田生态系统为研究对象,利用生物地球化学过程模型———DNDC模型,研究了12种农作物NO排放量对气温升高的响应。结果表明,旱地农作物对气温升高的响应可以分为3类。第一类,农作物NO排放量对气温升高不敏感,包括玉米、棉花、豌豆、油菜、烟草和果树,气温从原始气温升高3℃,NO平均排放量变化不大。其中,当气温从原始气温升高1.5℃,6种作物NO平均排放量略微增大,气温从1.5℃升高至3℃,排放量稍微下降。第二类,农作物NO排放量对气温升高敏感,排放量随温度升高而下降,包括小麦和大豆,当气温从原始气温升高3℃时,NO平均排放量下降11.6%。第三类,农作物NO排放量对气温升高敏感,排放量随温度升高而升高,包括水稻、土豆、甘蔗和蔬菜,当气温从原始气温升高3℃,NO平均排放量升高8.4%。在气温升高的情况下,旱地农田生态系统NO排放量总体变化不大,平均升高0.88%。     

农田生态系统土壤固碳量对气温升高的响应

为了研究气温升高对农田生态系统土壤固碳量的响应,以安徽省淮北地区农田生态系统为研究对象,利用生物地球化学过程模型DNDC,研究12种农作物气温升高对农田土壤固碳量的影响.研究结果表明,不同农作物农田土壤固碳量对气温升高的响应可以分为3类:第一类,土壤固碳量对气温升高不敏感,包括玉米、大豆、油菜、甘蔗4种农作物,升高气温从0℃升高到3℃的情况下,土壤固碳量变化不大;第二类,土壤周碳量对气温升高敏感,土壤固碳量随温度升高下降明显,包括小麦、豌豆和果树,当升高气温从0℃升高到3℃,土壤固碳量下降11.9％;第三类,土壤固碳量对气温升高敏感,土壤固碳量随温度升高急剧下降,包括棉花、马铃薯、水稻、烟草和蔬菜,当升高气温从0℃升高到3℃,土壤固碳量下降26.3％.在气温升高的情况下,如果农田生态系统土壤固碳量下降明显,可以通过加大秸秆还田量和加大有机肥的施用量,应对土壤固碳量的下降,保持和提高土壤生产力.     

DNDC模型对北京旱地农田N_2O排放的模拟对比分析

通过DNDC(Version 77)模型和田间原位观测,对北京地区大豆农田的N2O排放特征进行了模拟与对比分析。结果表明,DNDC模型能较好地模拟田间实测到的大豆生长期内N2O排放通量、气温和土壤地表温度的变化和N2O排放对每日降水的响应。但模型还存在一些问题：对于干旱期和非农业活动期农田的N2O排放反应灵敏度不够,模型低估了干旱期和非农业活动期农田的N2O排放通量。总的来说,在以生长期为时间尺度的计算上,模拟和实测值总量相差不大,在将来北京地区旱地农田N2O排放量估算上有很强的应用价值。为了进一步确定影响大豆生长期内N2O排放的主要因子,本文还进行了敏感性实验分析。结果表明,在一定范围内,在其他条件不变的情况下,N2O-N排放模拟值对土壤初始表面有机碳含量的变化较为敏感,随着土壤初始表面有机碳含量的增加,N2O-N排放模拟值也随着线性增加;另外,N2O-N排放模拟值对降雨中N素的含量变化也较为敏感,随着降雨中N素的含量的升高,N2O-N排放模拟值也随着非线性增加。     

旱地农田氧化亚氮排放研究进展

针对北方旱地农田N2O的产生机理、排放规律及影响因素进行综述,指出影响旱地土壤N2O排放的主要因素是施肥、灌水和农田耕作等人为因素,合理施氮和增加土壤碳贮存是缓解温室气体排放的重要途径,并提出今后应进一步加强不同立地条件下的长期高频农田生态系统N2O排放观测、N2O产生的关键微生物过程与机理与相关观测及通量相结合和农田温室气体排放模型的应用等方面的研究。     

中国主要旱地农田N_2O背景排放量及排放系数特点

【目的】收集中国已发表的旱地农田N_2O排放田间监测文献并建立数据库,以此为基础解析中国主要旱地农田(小麦地、玉米地、蔬菜地)的N_2O背景排放值(不施肥情况下土壤的N_2O排放量)和排放系数(EF)及影响因子,为估算区域温室气体清单和提出相应的减排策略提供数据支持。【方法】利用亚组归类和回归分析等方法对主要类型旱地农田N_2O背景排放量的影响因子(如土壤全氮含量和土壤碳氮比)及影响EF的因子(如氮肥用量及肥料类型——硝化抑制剂和缓控释肥)进行分析。【结果】(1)中国旱地农田N_2O背景排放量为0.70—3.14 kg N_2O-N·hm~(-2);小麦地和夏玉米地的N_2O背景排放量和蔬菜地的N_2O日背景排放量均随土壤全氮含量增加而增加,并随土壤碳氮比的增加而降低,灌溉促进小麦地N_2O背景排放量增加;(2)EF随着无机氮肥用量的增加而增加,不同作物种植类型农田的EF大小依次为蔬菜地(0.61%—1.13%)夏玉米地(0.50%—0.68%)春玉米地(0.35%—0.40%)小麦地(0.22%—0.36%);夏玉米地的EF是小麦地的2倍左右;(3)使用不同种类硝化抑制剂后氮肥的EF均有不同程度的降低,EF降低了34%—60%,EF降低程度依次为:DCD+HQ(58.9%)NBPT+DCD(52.9%)DMPP(51.1%)NBPT(44.1%)吡啶(39.5%)DCD(38.9%);硝化抑制剂降低EF的效果在不同旱地农田的表现为:小麦地(60.0%)蔬菜地(50.6%)春玉米地(39.6%)夏玉米地(34.7%);(4)与常规尿素相比,不同类型缓控释肥使得EF降低了15.9%—78.9%,降低次序依次为:长效碳酸氢铵(78.9%)聚合物包膜尿素(59.8%)脲甲醛(53.4%)树脂包膜尿素(44.9%)硫磺包膜尿素(30.6%)钙镁磷肥包膜尿素(15.9%);缓控释肥降低EF的效果在不同农田表现为:蔬菜地(78.4%)春玉米地(58.2%)小麦地(49.2%)夏玉米地,控释肥在降低夏玉米地EF的作用较小。【结论】旱地农田N_2O排放主要受土壤养分状况(全氮含量和碳氮比)和管理措施(灌溉和施肥)及其他因素的共同影响,应依据不同气候生态区的气候和土壤特点以及作物类型并考虑氮肥用量和类型采取针对性的减排措施,以有效降低农田N_2O排放。     

安徽省农田生态系统氨排放研究

农田生态系统氨排放分人为源和自然源2种,以农田生态系统为研究对象,以氮肥施用、土壤本底、固氮植物和秸秆堆肥为统计单元,利用排放系数模型算了安徽省农田生态系统氨排放现状。2014年全省农田生态系统氨排放量为50974.0 t,其中,氮肥施用氨排放量最大,占总排放量的80.4%。在此基础上提出大气氨污染防治措施,旨在减少农田生态系统大气氨排放,提高空气质量,为科学施肥、合理综合利用秸秆等提供依据。     

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。     

降水输入旱地农田生态系统中的养分研究

对典型旱农地区陕西长武县2002和2003年降水输入旱地农田生态系统的养分进行了测定。结果表明,黄土旱塬区2002和2003年通过降水输入的氮素分别为6.72和10.80kg/hm2;氮素输入主要发生在6～9月,占全年输入量的57.8%;降水输入的N主要是NH+4-N,2002年输入的NH+4-N占降水输入总N量的68.5%±11.3%,2003年占63.6%±9.4%。通过降水输入的K在2002和2003年分别为0.959和2.686kg/hm2。NH+4-N,NO-3-N,K和无机N总量与降雨量之间有极显著相关关系,且各养分量之间也有一定的相关性。     

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。     

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.     

旱地土壤N2O排放与土壤脲酶活性关系的研究

以年降雨量 6 32 m m的黄土高原南部旱地小麦田及休耕地为研究对象 ,研究了耕作措施及氮肥施用对小麦生长期土壤 N2 O排放及土壤脲酶活性的影响。结果表明 ,种植小麦对农田 N2 O排放及 10～ 2 0 cm和 0～2 0 cm土层中的脲酶有激发效应 ;地膜覆盖能使土壤 N2 O排放量和耕层不同层次中的脲酶活性升高 ;N2 O排放与耕层土壤脲酶活性之间具有极显著线性相关关系 (y=4 .5 6 0 x+6 .6 86 ,r=0 .6 94 * *) ,因此耕作层土壤脲酶活性可以作为旱作农田土壤 N2 O排放量的生物指标之一。     

中国北方设施菜田垄-畦土壤N2O和NO年排放特征比较

为弄清设施菜田垄上和畦上土壤的N2O和NO排放特征,准确估算我国设施菜田痕量气体年排放量,依靠一个田间原位试验,用静态暗箱-气相色谱法和氮氧化物分析仪分别监测了一年设施菜田垄上及畦上土壤的N2O和NO排放通量。研究结果表明畦上和垄上N2O和NO年排放量差异显著。畦上和垄上N2O累积年排放分别为11.60、4.23 kg N·hm-2,NO的累积年排放分别为1.27、0.43 kg N·hm-2;考虑到畦垄面积比为3∶1,修正后设施菜田N2O和NO累积年排放分别为9.65、1.06 kg N·hm-2。因此在气体取样时,取样点在畦上,会分别高估N2O和NO年排放量1.95 kg N·hm-2和0.21 kg N·hm-2。垄上CO2的排放量远低于畦上,间接说明垄上土壤缺乏碳源可能是氮素反硝化的限制因子,施用有机肥时应适当远离垄,以免增大氮素损失。此外,垄是重要无机氮汇,估算氮素平衡和硝酸盐淋洗时,应该给予足够重视。     

添加生物黑炭对茶园土壤CO2、N2O排放的影响

采用室内培养试验,研究了不同生物黑炭施用量对两种茶园土壤(红壤和黄壤)CO₂、N₂O排放特征的影响。生物黑炭用量设5个水平:H0(0 g·kg^-1)、H1(3.56 g·kg^-1)、H2(7.11 g·kg^-1)、H3(14.22 g·kg^-1)、H4(28.44 g·kg^-1).结果表明:红壤茶园土壤CO₂排放量显着高于黄壤,N₂O排放总量则低于黄壤;与H0处理相比,施用低量的生物黑炭(H1)对两种茶园土壤CO₂排放无显着影响;高量的生物黑炭处理(H3、H4)则显着增加土壤CO₂排放量,增幅为20%~47%(P<0.05).生物黑炭施用后(H2、H3、H4)明显降低两种茶园土壤N₂O释放速率及反硝化损失率,土壤N₂O排放总量降幅为37%~63%(P<0.05),反硝化损失量降幅22%~54%(P<0.05),且均随着生物黑炭施用量增加而增大。此外,从土壤pH值、无机氮含量和硝化率角度,探讨了生物黑炭影响茶园土壤CO₂和N₂O排放的因素。     

大气CO_2浓度和温度升高对稻麦轮作生态系统N_2O排放的影响

【目的】研究大气CO_2浓度和温度升高条件下稻麦轮作生态系统N_2O排放的响应规律,以期科学评估未来气候变化情境下,CO_2浓度和温度升高对稻麦轮作生态系统N_2O排放的影响,为中国应对未来气候变化提供数据支持。【方法】依托同步模拟自由大气CO_2浓度升高和温度升高的T-FACE试验平台,设置本底大气CO_2浓度和温度(Ambient)、500μmol·mol~(-1) CO_2+本底大气温度(C)、本底大气CO_2浓度+温度增加2℃(T)和500μmol·mol-1 CO_2+温度增加2℃(C+T)等4个处理。采用静态暗箱-气相色谱法原位观测稻麦轮作生态系统N_2O排放通量,研究稻麦轮作生态系统N_2O排放对大气CO_2浓度和温度升高的响应规律。【结果】(1)CO_2浓度升高使水稻和小麦生物量和产量分别显著增加9.7%、11.3%和5.6%、5.7%(P0.05);温度升高使水稻和小麦生物量和产量分别显著减少21.1%、18.0%和31.6%、17.7%(P0.05);CO_2浓度和温度的同步升高使水稻和小麦生物量和产量分别显著降低13.5%、8.7%和26.0%、10.3%(P0.05)。(2)CO_2浓度和温度升高,均未改变稻麦轮作系统N_2O的季节排放模式。CO_2浓度升高条件下,水稻季和小麦季N_2O排放分别增加15.2%和39.9%,其中后者达显著水平(P0.05);温度升高未显著影响水稻季N_2O排放,但显著增加小麦季N_2O排放20.5%(P0.05);CO_2浓度和温度同步升高对水稻季N_2O排放的影响存在较大的年际差异,但总体上有促进N_2O排放的趋势;CO_2浓度和温度同步升高极显著增加小麦季N_2O排放(46.0%,P0.01)。(3)小麦季N_2O排放与小麦生物量密切相关,在CO_2浓度和温度升高条件下,小麦季N_2O排放与小麦地下部生物量和ΔSOC之间具有显著的正相关关系。(4)与对照组相比,CO_2浓度升高、温度升高以及两者的共同作用,分别导致稻麦轮作系统单位产量的N_2O排放强度(GHGI)分别增加29.1%、66.3%和81.8%,其中温度升高和CO_2浓度和温度同步升高处理达显著水平(P0.05)。【结论】CO_2浓度升高和温度升高均未改变稻麦轮作生态系统N_2O的季节排放模式。CO_2浓度升高导致稻麦轮作系统N_2O排放显著增加;温度升高显著增加小麦季N_2O排放,但未显著影响水稻季N_2O排放。CO_2浓度和温度升高导致稻麦轮作系统温室气体排放强度增加,各处理条件下温室气体排放强度的响应从大小依次为:C+TTC。可见,在未来CO_2浓度和温度升高情境下,为保证现有粮食供应水平不变,由稻麦生产所导致的N_2O排放强度变化可能会进一步加剧气候变化进程。     

菜地不同施氮量下N2O逸出量的研究

用田间原位密闭气室法和乙炔抑制原状土柱培养法 ,研究了蔬菜地不同施氮量下 N2 O的逸出量。结果表明 ,在一定施氮量范围内 ,N2 O通量随施肥量的增加而上升 ;除最高施肥量 (N4 50 )外 ,N2 O占 (N2 +N2 O)的比率随施肥量的增加而增加。在施肥水平低时 ,氮素的损失以 N2 为主 ,当施肥量高于 30 0 kg/ hm2后 ,则以 N2 O为主。 2 m土体中 NO3- N分析结果表明 ,试验结束时对照和 N4 50 处理土壤剖面中有 NO3- N累积 ,其余各个处理氮素都存在一定程度的损失 ,其中损失量最大的是 N1 50 处理 ,与 N2 O逸出量的趋势相一致。 N2 O逸出量占肥料 N总用量的 0 .15 %～ 0 .6 6 % ,肥料逸出量占土壤 N2 O总逸出量的 39.0 %～ 70 .3% ,且在施氮水平低于 N30 0 以下时 ,N2 O逸出量有随施肥量增加而上升的趋势     

不同园龄果园土壤硝化与反硝化活性及N2O排放（英文）

[目的]评价硝化反硝化作用在果园土壤氮素损失中的贡献率以及N2O的排放量和排放特性。[方法]在室内培养条件下比较研究了3种不同园龄果园土壤及未开垦土壤之间硝化反硝化活性的差异。[结果]培养26天的未开垦土壤、5年、12年和20年园龄果园土壤的氮肥硝化率分别为6.85%、10.26%、13.29%和12.90%。4种土壤硝化活性均相对较低,但随种植年限的延长呈提高趋势,而且与土壤有机质和铵态氮含量呈显著正相关关系(P<0.05),与全氮含量呈极显著正相关关系(P<0.01),与土壤碳氮比呈显著负相关关系(P<0.05),与pH值呈极显著负相关关系(P<0.01)。3种果园土壤N2O排放量显著高于未开垦土壤(P<0.05),其中硝化作用产生的N2O排放量占施氮量的0.03%～0.08%。硝化过程产生的N2O排放量与土壤有机质、全氮、铵态氮含量呈显著正相关关系(P<0.05),而与土壤碳氮比呈显著负相关系(P<0.05),与pH值呈极显著负相关关系(P<0.01)。不同园龄果园土壤之间氮肥的反硝化活性差异显著,表现为20年>12年>5年>未开垦土壤,反硝化损失氮量占施氮量的0.01%～3.11%,与土壤有机质含量呈显著正相关关系(P<0.05)。[结论]我国南方果园土壤硝化水平相对较低,但随种植年限的延长呈提高的趋势;而土壤反硝化水平相对较高,而且随种植年限的延长显著提高。     

我国河流N2O饱和度与释放系数变化及其与河流氮水平的关系研究

通过选择我国3个不同流域的河流,研究了河流N2O饱和度与释放量的时空变化及其与河流氮水平的关系,并评估了IPCC关于河流N2O的释放系数.结果显示,河流硝态氮和氨氮的浓度变化范围分别为0.023～5.24(均值1.29±0.822)mg N·L-1和0.020～40.3(均值2.54±5.47 )mg N·L-1;相应地,河流N2O饱和度和释放量的变化范围分别为90％～8213％(均值407％±1010％)及0.250～1960(均值58.3±221)μg N·m-2·h-1.不同河流N2O饱和度均呈现明显的季节变化特征,N2O饱和度几乎持续处于过饱和状态,表明河流N2O是大气N2O的源.不同类型的河流,其氮浓度水平、N2O饱和度与释放量均有显著差异,城市纳污型河流——南淝河,其氨氮浓度、N2O饱和度和释放量显著高于其他河流,均值分别达(12.5±6.10)mg N·L-1、1760％±2620％及(363±548)μg N m-2·h-1.研究发现,除南淝河外,所有径流主导型的河流,其N2O饱和度与NO3-含量存在显著线性正相关关系,说明高NO3-含量的河流能增加N2O的表观产量.除南淝河以外的河流N2O释放系数变化范围为0.05％～0.87％,均值为0.20％,较为接近IPCC的参考值0.25％.但我们的研究建议采用修正后的河流N2O释放系数(均值为0.10％),该系数更能体现河流释放N2O的实际情况.