土壤温室气体排放对C/N的响应

土壤碳氮比(C/N)是影响微生物活动导致土壤温室气体排放和养分有效性变化的关键因素,秸秆还田配施氮肥则是调节农田土壤C/N的重要措施。为了探讨土壤C/N对温室气体排放的影响,通过在土壤中添加等量秸秆配以不同数量N素,在室内培养条件下测定分析了土壤不同起始C/N条件下土壤温室气体排放和活性碳氮的变化动态。研究发现:不同C/N条件下,土壤温室气体排放和溶解性有机碳(DOC)、溶解性有机氮(DON)的变化趋势基本一致。土壤CO_2排放速率和DOC含量均表现为随培养时间的延长逐渐降低,培养前30 d下降幅度较大,30~75 d降低缓慢,75 d后基本平稳;土壤N_2O的排放速率和DON含量则表现为先升高后降低,N_2O的排放速率在第7 d达到最大后逐渐降低直至平稳,土壤DON含量在第14 d达到最高后逐渐降低。土壤起始C/N越低,有机碳矿化率和净氮硝化速率越高,CO_2和N_2O排放量越多;土壤CO_2和N_2O的排放速率及累积排放量不但与土壤DOC和DON含量显著相关,而且与土壤DOC/DON比值显著相关。土壤硝态氮的含量变化表现为与土壤起始C/N相关,当土壤起始C/N在20~30时,硝态氮先升高后降低;土壤起始C/N大于40时,硝态氮先降低后升高。结果表明:在实际生产中,秸秆还田后合理配施氮肥调节土壤C/N是减少温室气体排放、提高作物氮肥利用效率的重要措施,为了掌握适宜的配施量和施用时期,有必要针对不同作物农田系统继续进行田间试验研究。     

不同施肥措施对稻田土壤温室气体排放的影响

选取江西红壤性双季稻水稻土为研究对象,采用盆栽模拟试验研究了4种不同施肥措施即当地农民习惯施肥(FP)、较FP减施20%化肥氮且有机肥替代20%化肥氮(T1)、在T1基础上加施Si、Zn、S三种微肥(T2)和在T2基础上采用20%缓释氮肥替代普通化肥氮(T3)对稻田主要温室气体CO2、CH4和N2O排放的影响,并对土壤微生物量碳(SMBC)、土壤微生物量氮(SMBN)、水稻产量的影响进行了分析。结果表明:4种处理稻田土壤CO2的总排放通量均无显著性差异;稻田土壤N2O的总排放量与FP处理相比,T1、T2和T3处理均有显著性减少(P<0.05),分别减少了31.72%、27.17%和43.65%,T3较T2处理显著减少22.83%(P<0.05);稻田土壤CH4的总排放量与FP处理相比,T1、T2、T3处理分别高了13.06%、13.90%、21.97%,其中T3处理差异达到显著水平(P<0.05)。与FP处理相比,T1、T2、T3处理显著提高了SMBC和SMBN的含量(P<0.05),分别提高了18.91%、19.30%、20.07%和28.95%、31.66%、29.96%;T1、T2、T3处理对水稻产量均无显著性影响。稻田土壤CH4和N2O的排放与SMBC和SMBN存在显著的相关性(P<0.01)。总体看,T3处理在降低N2O的总排放量的同时对提升土壤SMBC和SMBN含量具有明显作用。     

除草剂对土壤温室气体排放的影响

试验设对照、尿素、尿素+草甘膦和尿素+丁草胺4个处理,尿素氮用量为200mg·kg-1干土,除草剂用量为10mg有效成分·kg-1干土。在实验室恒温培养条件下,研究除草剂对菜田土壤温室气体排放的影响。结果表明,菜田土壤中施用氮肥显著增加了温室气体N2O、CO2和CH4的排放。尿素氮肥中添加草甘膦显著抑制N2O、CO2的排放,分别比尿素处理降低48.4%和20.2%;添加丁草胺显著抑制N2O排放,比尿素处理降低23.2%,对CO2排放略有减少但不显著;草甘膦和丁草胺对CH4排放都无明显影响。这说明除草剂对土壤温室气体的排放具有显著影响,但不同除草剂品种的效应也存在明显差异。因此,在农田温室气体排放估算时应考虑除草剂的施用对温室气体减排所产生的效果。     

不同施肥类型对北方稻田土壤温室气体排放的影响

利用静态暗箱-气相色谱法研究了吉林省延边地区不同施肥类型对水稻土壤CO2、CH4和N2O排放通量的影响。结果表明,稻田3种温室气体的排放存在明显的季节特征,CO2排放主要集中于8~10月,而CH4排放以7、8月为主,水稻生育盛期时N2O表现出明显的负排放特征,净排放发生于移栽期及秋季晒田期;有机肥与化肥配施促进了水稻生育盛期CO2和CH4的排放,导致生长季CO2和CH4排放总量显著高于单施化肥和单施有机肥处理,而单施化肥处理促进了生长季N2O净排放。水稻植株促进了水稻生育期6~8月稻田CO2和CH4的排放,与无植株相比,月均通量分别增加了42.9%~226.1%和146.6%~418.9%。生长季土壤温度对稻田CH4排放具有显著影响,但对CO2和N2O排放影响不显著。     

黔中地区不同植被恢复阶段土壤质量分析

喀斯特地区石漠化日益严重,位于黔中地区的石漠化问题更为突出。本研究采用空间代替时间系列的方法,以修文示范区沙溪村不同植被恢复阶段为研究对象,选取立地条件相似的草坡、灌草、灌木、乔灌和乔木等五个植被恢复阶段,对其土壤质量状况进行分析,初步总结了黔中地区不同植被恢复阶段土壤有机质、土壤全氮含量和土壤结构破坏率的差异,为喀斯特山区土壤侵蚀研究提供依据。     

沼液施用对土壤温室气体排放的影响

采用静态箱-气相色谱法,于2010年7月（夏季）、2011年3月（冬季）进行了不同沼液施用量对土壤二氧化碳（CO2）,甲烷（CH4）和氧化亚氮（N2O）气体排放影响的研究。试验期间,沼液施用设为大量施沼液（夏季为28.36 gm-2,冬季为1.94 gm-2）,正常施沼液（夏季为9.45 gm-2,冬季为0.65 gm-2）和不施沼液等3个水平。结果表明:①夏季或冬季,处理对土壤二氧化碳排放影响均不显著。②夏季沼液施用8 h内,处理间对土壤甲烷排放具极显著差异（P＜0.001),其中大量施沼液时通量最大为3.98 mgm－2h－1;正常施沼液时通量最大为1.25 mgm－2h－1,8 h后处理间无显著差异（P＞0.05）。冬季在大量施沼液时,初期土壤甲烷排放通量明显高于正常施沼液及不施沼液,最大为0.28 mgm－2h－1;随后处理间土壤甲烷排放通量无显著差异。③夏季沼液施用20 h内,处理间对土壤氧化亚氮排放具极显著差异（P＜0.001）,最大值达1 641 gm－2h－1;处理间呈显著差异（P＜0.05）,大量施沼液、正常施沼液和不施沼液时土壤氧化亚氮排放通量分别为224～349,70～137,33～57 gm－2h－1;冬季则处理间土壤氧化亚氮排放无显著差异。图3参19     

若尔盖湿地土壤温室气体排放对模拟氮沉降增加的初期响应

为研究若尔盖高寒泥炭湿地温室气体(CO2、CH4、N2O)对氮沉降初期的响应,本研究以若尔盖高寒泥炭湿地为研究对象,设置了对照(0 kg/(hm2a),CK)、低氮(10 kg/(hm2a),LN)、中氮(20 kg/(hm2a),MN)及高氮(80 kg/(hm2a),HN)4个施氮水平,在生长季(59月)每月原位施加NH4NO3进行氮沉降模拟,利用静态箱-气相色谱法观测了温室气体(CO2、CH4、N2O)的排放通量。结果表明:CO2、CH4和N2O在高氮处理下的平均排放通量为(224.96113.875)、(0.1140.002)和(0.0590.003) mg/(m2h),在中氮处理中的平均排放通量分别为(303.80111.397)、(0.1110.002)和(0.0470.004) mg/(m2h),低氮处理中的排放通量均值分别为(212.7315.847)、(0.0830.004)和(0.0320.002) mg/(m2h),均显著高出对照处理相应气体的平均排放通量(P0.05)。不同施氮水平下的CO2、CH4和N2O的生长季累积排放均显著高出对照处理(P0.05)。不同水平氮添加下的温室气体排放增量与土壤NO-3-N含量增量呈显著正相关(P0.05),CO2、CH4排放增量与生物量增量呈显著正相关(P0.05),但温室气体排放增量与土壤温湿度的增量均无显著相关性。此外,氮添加显著增加了湿地温室气体全球增温潜势(P0.05)。研究表明,短期氮添加通过影响土壤有效氮含量和生物量,促进了泥炭湿地土壤的温室气体排放。该研究结果为预测泥炭湿地区域氮沉降可能带来的温室效应和合理保护高寒湿地生态系统提供了重要科学依据。      

杉木林土壤温室气体排放对毛竹入侵及采伐的短期响应

【目的】探讨毛竹Phyllostachys edulis入侵及采伐对杉木Cunninghamia lanceolata林土壤温室气体排放及理化性质的影响,为科学管控毛竹入侵现象提供理论依据。【方法】采用静态箱-气相色谱法对毛竹纯林(毛竹林)、采伐入侵毛竹后的杉木释放林(释放林)、毛竹-杉木混交林(混交林)和杉木纯林(杉木林)土壤温室气体通量进行短期原位监测。【结果】毛竹的入侵及采伐均增加了土壤二氧化碳(CO_2)排放通量,毛竹林、释放林、混交林和杉木林排放通量分别为827.55、485.09、374.33和300.44 mg·m~(-2)·h~(-1);氧化亚氮(N_2O)排放通量分别为120.86、98.03、82.89和70.23μg·m~(-2)·h~(-1);土壤甲烷(CH4)吸收通量分别为155.38、145.77、135.26和119.62μg·m~(-2)·h~(-1)。土壤温度从大到小依次为混交林(19.77℃)、释放林(18.72℃)、毛竹林(18.49℃)、杉木林(18.32℃),土壤含水率依次为释放林(27.32%)、杉木林(23.04%)、毛竹林(18.67%)、混交林(16.36%)。相关性分析表明:4种林分土壤CO_2、N_2O排放通量和CH_4吸收通量均与土壤温湿度呈极显著正相关(P0.01),且具有一致动态变化规律;与土壤无机氮[铵态氮(NH_4~+-N)、硝态氮(NO_3~--N)]呈正相关;与土壤微生物生物量碳(MBC)呈负相关。【结论】毛竹入侵及采伐均导致杉木林土壤温室气体排放通量总量增加,对区域大气环境造成负面影响;土壤温度、土壤含水率是影响3种温室气体排放的主要土壤指标,是引起不同林分间温室气体排放差异的主要原因。表5参50     

再生水配以不同氮肥对冬小麦土壤温室气体排放的影响

为探明再生水灌溉下不同氮肥对冬小麦土壤温室气体排放的影响,采用再生水和清水2种水质配以不同无机肥料(尿素、胺肥、缓释肥)的正交试验,分析不同试验处理对土壤温室气体排放和冬小麦产量的影响。结果表明:1)相对清水灌溉,再生水灌溉CO_2日平均排放通量增加4.78%~29.93%,N_2O日平均排放通量增加17.48%~32.50%。2)相对于再生水无施肥处理,再生水施肥处理CO_2日平均排放通量分别增加了14.037%、13.230%、7.353%,N_2O日平均排放通量分别增加了81.4%、99.2%、39.8%。3)再生水灌溉比地下水灌溉可以增加冬小麦产量,平均增幅3.58%。4)显著性分析表明:再生水灌溉下施肥种类对CO_2日平均排放通量影响不显著(P0.05),对N_2O日平均排放通量影响显著(P0.05);2种水质对温室气体日平均排放通量影响不显著(P0.05);施肥种类和水质对冬小麦产量无显著影响(P0.05)。     

不同施氮水平下乙草胺对土壤温室气体排放的影响

在实验室培养条件下,研究土壤中不同尿素氮肥用量添加乙草胺对土壤温室气体CO_2、N_2O和CH_4排放过程的影响。试验设7个处理,分别为氮用量0、75、150和300mg N·kg~(~(-1))以及氮用量75、150、300mg N·kg~(-1)+乙草胺(10mg有效成分)处理。结果表明,氮肥用量为0、75和150mg N·kg~(-1)时,培养期间其N2O的排放总量无差异;用量为300mg N·kg~(-1)时,显著增加土壤中N2O的排放量(p0.05)。与不施氮处理相比,氮用量为75mg N·kg~(-1)时,显著降低了土壤CO2的排放量;用量为150mg N·kg~(-1)时,影响不显著;用量为300mg N·kg~(-1)时,显著增加了CO2的排放量(p0.05)。氮肥用量为75和150mg N·kg~(-1)时,乙草胺对土壤N2O和CO2排放总量的影响不显著;氮肥用量为300mg N·kg~(-1)时,乙草胺显著降低了土壤N2O和CO2排放总量(P0.05),分别比不施乙草胺处理降低33.9%和11.6%。不同氮肥和乙草胺用量对CH4排放量均没有明显影响。可见,除草剂施用对高氮肥用量条件下土壤温室气体具有显著的减排效应。     

巫溪县红池坝不同植被恢复阶段土壤养分评价

巫溪县红池坝地区由于历史上不同干扰强度和多种生态恢复措施的影响,形成了植被自然恢复过程的一系列演替阶段。通过对不同恢复阶段群落土壤有机质和N,P,K元素含量变化进行了比较分析,并运用灰色关联法综合评价了其土壤养分水平。各恢复阶段土壤肥力的关联度顺序为:落叶阔叶林(0.953)>林灌过渡带(0.601)>灌木灌丛(0.559)>草本群落(0.526)>针阔混交林(0.462)>针叶纯林(0.351)。落叶阔叶树种由于凋落物丰富、分解速率快,而具有显著的自肥能力;草本群落因固氮植物的存在,也具有良好的土壤养分条件;针叶纯林则因针叶分解缓慢,土壤营养条件最差。由此可见,在植被恢复与重建过程中,应充分利用落叶阔叶树种较强的自肥能力加快对立地环境条件的改造;同时,还应重视草本群落在特定条件下的生态效益,在一些地段草本植物(特别是固氮植物)也应作为生态恢复的培植对象。     

巫溪县红池坝不同植被恢复阶段土壤养分评价

巫溪县红池坝地区由于历史上不同干扰强度和多种生态恢复措施的影响,形成了植被自然恢复过程的一系列演替阶段.通过对不同恢复阶段群落土壤有机质和N,P,K元素含量变化进行了比较分析,并运用灰色关联法综合评价了其土壤养分水平.各恢复阶段土壤肥力的关联度顺序为:落叶阔叶林(0.953)＞林灌过渡带(0.601)＞灌木灌丛(0.559)＞草本群落(0.526)＞针阔混交林(0.462)＞针叶纯林(0.351).落叶阔叶树种由于凋落物丰富、分解速率快,而具有显著的自肥能力;草本群落因固氮植物的存在,也具有良好的土壤养分条件;针叶纯林则因针叶分解缓慢,土壤营养条件最差.由此可见,在植被恢复与重建过程中,应充分利用落叶阔叶树种较强的自肥能力加快对立地环境条件的改造;同时,还应重视草本群落在特定条件下的生态效益,在一些地段草本植物(特别是固氮植物)也应作为生态恢复的培植对象.     

土壤食微线虫对温室气体排放的影响

简述了土壤食微线虫在温室气体排放中的作用及可能的机制。食微线虫在养分释放、促进微生物多样性和功能稳定性、根系激素效应等方面均起了显著作用,特别食微线虫的选择取食、主动迁移和代谢分泌行为,不仅对土壤整体及根部产生影响,也会导致温室气体排放产生差异。不考虑根际微型土壤动物与微生物和根系的相互作用,就不可能对土壤微量气体代谢和调控机制有全面的认识。     

生物质炭对土壤温室气体排放影响机制探讨

生物质炭可降低土壤中温室气体的排放,减缓全球气候变暖的进程。目前有关生物质炭对土壤温室气体减排的机制研究较少,文章从对土壤元素的吸附、改善土壤理化性质和影响土壤功能微生物种群结构与活性三个方面探讨了生物质炭影响温室气体排放的机制。     

衡阳紫色土丘陵坡地植被不同恢复阶段土壤理化特征分析

以典型衡阳紫色土丘陵坡地植被不同恢复阶段为研究对象,采用空间代替时间序列方法,选用立地条件基本一致的裸荒地、草地、灌木林和森林基本相似的4个植被恢复阶段,通过调查取样和实验分析,探索了衡阳紫色土丘陵坡地不同恢复阶段以及同一恢复阶段不同层次上土壤理化特征的时空变化,与不同植被恢复阶段的植被类型和土壤理化特性变化的内在联系及其互作效应。结果表明随着植被恢复演替的进行,土壤各层黏粒含量增加显著(p<0.01或p<0.05),但随土壤深度的增加,呈递减趋势,具体表现为表层>亚表层>下层;土壤容重减小明显(p<0.05),随土壤深度而呈递增趋势,具体表现为表层<亚表层<下层;土壤有机质逐渐增加(p>0.05),随土壤深度的增加呈递减趋势,表现出明显的表聚性;土壤全氮、速效磷和速效钾含量均呈上升趋势,由于植物根系及枯落物多少的差异,使得各营养成分的垂直分布各异;主成分揭示出土壤理化特征可作为评价植被改善土地质量的标准。这将丰富该地区植物生态学与恢复生态学的内容,为衡阳紫色土丘陵坡地生态系统的恢复与重建提供了重要依据。     

不同改良剂对旱地苹果园温室气体排放的影响

为探讨不同土壤改良剂对黄土丘陵区旱地苹果(Malus pumila Mill)园温室气体排放的影响,设置空白对照(CK)、胶质芽孢杆菌(JZ)、枯草芽孢杆菌(KC)及生物炭(BC)4个处理,采用静态暗箱-气相色谱法监测温室气体(CH4、CO2和N2O)排放情况,并综合分析和评价不同土壤改良剂在旱地果园的固碳减排效果。结果表明:试验期内,CK、JZ、KC和BC平均土壤(0~25 cm)温度分别为17.4、17.5、17.7℃和16.9℃;表层(0~20 cm)土壤平均孔隙含水率(WFPS)分别为38.23%、45.66%、38.93%和44.46%,JZ和BC较CK处理显著增加了表层土壤水分(P<0.05)。JZ、KC和BC处理CH4吸收总量较CK处理分别减少15.4%、13.4%和28.4%;3种处理的CO2排放总量较CK处理分别减少0.06%、4.0%和28.8%,N2O排放总量较CK处理分别增加了-6.3%、7.2%和103.1%。整体上,3种改良剂中,生物炭在增加土壤水分含量和N2O排放,并减少CH4吸收和CO2排放方面的综合效果最突出。综合分析土壤水分和温度等环境因子对温室气体排放的影响,土壤温度与3种温室气体排放呈正相关,土壤水分与CO2、N2O排放呈负相关。因此,推荐旱地果园施加生物炭,以达到保水固碳效果。     

喀斯特地区退耕还林下不同植被恢复阶段土壤渗透性研究

为了研究喀斯特地区退耕还林过程中不同植被恢复阶段土壤的渗透特征,选取喀斯特地区蚂蝗田小流域退耕还林后的5种不同植被恢复阶段样地,以天然林地、天然裸地、玉米地作为对照,研究喀斯特地区植被恢复过程中不同层次土壤的渗透性能的变化。结果表明:在喀斯特地区退耕还林中,随着植被的演替,土壤的渗透性在各层土壤深度中总体呈现乔木人工林乔灌过渡林灌木林乔木疏林地草地的变化趋势,实施乔木人工林和乔灌搭配式的生态恢复措施,可以有效地改善土壤结构,降低土壤渗透能力。土壤渗透速率与土壤非毛管孔隙度成极显著的正相关关系,与土壤容重成显著正相关关系,与土壤毛管孔隙度和总孔隙度关系不显著。     

衡阳紫色土丘陵坡地植被不同恢复阶段土壤水文特征

以衡阳紫色土丘陵坡地植被不同恢复阶段为研究对象,采用空间代替时间序列方法,选用立地条件基本相似的草坡恢复阶段(Ⅰ)、灌草恢复阶段(Ⅱ)、灌丛恢复阶段(Ⅲ)与乔灌恢复阶段(Ⅳ),通过调查取样和试验分析,对不同演替阶段的土壤特性、土壤蓄水性能、土壤渗透性能等进行了研究.结果表明,不同演替阶段土壤容重与土壤孔隙度(0～60 cm)差异明显,且土壤容重随土壤深度的增加而增加(p＞0.05),土壤总孔隙度与毛管孔隙度随土壤深度的增加而减小(p＜0.05),土壤容重均值大小顺序为:草坡恢复阶段(Ⅰ)＞灌草恢复阶段(Ⅱ)＞灌丛恢复阶段(Ⅲ)＞乔灌恢复阶段(Ⅳ)(p＜0.05),土层的总孔隙度的变动均值的大小顺序为:乔灌恢复阶段(Ⅳ)＞灌丛恢复阶段(Ⅲ)＞灌草恢复阶段(Ⅱ)＞草坡恢复阶段(Ⅰ)(p＞0.05);各演替阶段土壤平均初渗速率的大小顺序为:乔灌恢复阶段(Ⅳ)＞灌丛恢复阶段(Ⅲ)＞灌草恢复阶段(Ⅱ)＞草坡恢复阶段(Ⅰ),范围为1.90～81.57 mm/min,土壤平均稳渗速率由大至小的顺序为:乔灌恢复阶段(Ⅳ)(51.53mm/min)＞灌丛恢复阶段(Ⅲ)(1.17 mm/min)＞草坡恢复阶段(Ⅰ)(1.00 mm/min)＞灌草恢复阶段(Ⅱ)(0.90 mm/min);各演替阶段土壤非毛管持水量由大至小的顺序为:乔灌恢复阶段(Ⅳ)＞灌丛恢复阶段(Ⅲ)＞灌草恢复阶段(Ⅱ)＞草坡恢复阶段(Ⅰ),土壤涵蓄降水量的大小顺序为:乔灌恢复阶段(Ⅳ)(150.5 mm)＞草坡恢复阶段(Ⅰ)(143.61 mm)＞灌草恢复阶段(Ⅱ)(137.38 mm)＞灌丛恢复阶段(Ⅲ)(124.24 mm).     

水分对侧柏林地土壤温室气体排放的影响

以侧柏林地原状土壤为试验材料,利用人工气候箱(TPG-1260-TH)培养,研究不同土壤水分含量(最大田间持水量的20%、40%、60%、80%)对侧柏林地土壤CO2、N2O、CH4 3种温室气体排放通量的影响.结果表明:土壤水分含量为60%时,侧柏林地土壤CO2排放通量最大,平均排放通量为96.351 mg/m2h;...     

水氮耦合对设施土壤温室气体排放的影响

为探究水氮耦合对设施土壤温室气体排放的影响,基于连续5年的设施番茄水氮调控定位试验,比较分析了水氮耦合对土壤N_2O、CO_2和CH_4排放通量和累积排放量的影响,并估算了温室气体的全球增温潜势(GWP)和温室气体排放强度(GHGI)的差异。田间小区试验设置不同灌水下限(W1:25 kPa、W2:35 kPa、W3:45 kPa)和施氮量(N1:75 kg N·hm~(-2)、N_2:300 kg N·hm~(-2)、N3:525kg N·hm~(-2))组合共9个处理。结果表明:设施土壤N_2O和CO_2排放通量受灌水施肥时期的影响,施肥后N_2O排放通量呈增加趋势,高灌水量(低灌水下限25 kPa)促进N_2O和CO_2排放。CH_4的排放通量表现为中等和强变异的特点。除水氮交互对CO_2累积排放总量和施氮量对CH_4累积排放总量影响不显著外,灌水下限、施氮量和水氮交互作用对N_2O、CO_2、CH_4累积排放总量、GWP、GHGI和番茄产量的影响显著或极显著。随氮肥用量的增加,N_2O累积排放总量增加。N_2O和CO_2累积排放总量与GWP之间均达到极显著正相关,且各处理N_2O对GWP平均贡献率为5.25%,CO_2为94.59%。适当减少氮肥用量和增加灌水下限能够有效地降低温室气体排放和减缓全球变暖。W2N1处理是本研究中减缓温室气体排放并提高番茄产量的最佳水氮管理措施。