长期施肥下红壤旱地CO2、N2O排放特征

摘 要：基于中国农业科学院红壤实验站长期定位试验,采用静态箱/气相色谱法,研究红壤旱地小麦生长季节不同施肥处理(CK、NP、NPK、NPKM、1.5NPKM)下土壤CO2、N2O排放差异。结果表明,长期不同施肥处理形成不同的土壤肥力以及作物生长的差异是影响土壤呼吸CO2、N2O排放的重要因素,红壤旱地小麦季土壤呼吸CO2、N2O排放具有明显的季节变化特征;在小麦生长季,不同施肥处理之间土壤呼吸CO2、N2O排放通量差异显著,土壤呼吸CO2年累积排放量在8284.02 kg?ha-1～15863.48 kg?ha-1之间,N2O年累积排放量在0.37 kg?ha-1～2.04 kg?ha-1之间。各处理土壤呼吸CO2排放通量的大小变化：1.5NPKM>NPKM>NPK>CK>NP;土壤呼吸N2O平均排放通量大小顺序为1.5NPKM>NPKM>NPK>NP>CK;有机肥的施用显著增加了土壤呼吸CO2和N2O的排放(P<0.05)。土壤呼吸CO2与N2O排放分别与土壤温度和土壤水分显著相关性。     

水稻田土壤N2O和CO2排放日变化规律及最佳观测时间的确定

采用静态箱（暗箱）-气相色谱法,对水稻田土壤中温室气体的排放进行了连续观测,以探索水稻田土壤N2O和CO2排放日变化规律,确定最佳观测时间。结果表明：氮肥的施用对N2O和CO2的排放具有显著的促进作用,各处理水稻田土壤N2O排放日变化规律有明显差异,而CO2排放的日变化规律差异不显著。在整个观测时期内（120 h）,对照处理水稻田土壤N2O的排放变化不大,且排放通量较低。施氮处理在施肥前24 h和施肥后24 h N2O的排放通量变化不明显,而在施氮肥后48~96 h内排放通量增大较显著,在96~120 h内,N2O的排放逐渐减少。各处理水稻田土壤CO2排放的日变化规律较相似,在施氮肥前,各处理水稻田土壤CO2排放无显著差异。在施氮肥后24~48 h、48~72 h、72~96 h和96~120 h观测时间段内,自当日15：00至次日9：00,各处理CO2的排放通量均呈现先减小后增大的趋势,且施氮处理CO2的排放通量显著高于对照处理。通过对120 h内水稻土壤N2O和CO2排放通量进行矫正分析,在9：00—11：00进行观测时,CO2和N2O的排放通量与一天的平均值最接近,能够代表一天温室气体排放通量。     

秸秆还田对中国农田土壤温室气体排放的影响

为了更好地了解和掌握秸秆还田对中国农田土壤温室气体排放的影响,笔者根据历年国内相关文献,就秸秆还田对中国农田土壤CO2、N2O和CH4等主要温室气体排放的影响进行较全面的综述。研究表明：秸秆还田能增加农田土壤CO2和CH4的排放通量,对N2O排放通量的影响表现为不确定性,分析了秸秆还田对农田土壤温室气体排放的影响因素,探讨了该领域存在的问题及未来的研究方向。秸秆还田对中国农田土壤温室气体排放有一定影响,对各温室气体影响程度和影响机理不同。     

施肥对油菜田土壤CO2排放的影响

为了评价不同施肥方式对油菜田温室气体CO2排放影响,从而更好地引导农民改善施肥方式,减少温室气体排放。本研究以巢湖油菜田优化施肥（YH）、秸秆施肥（JG）、习惯性施肥（CG）和不施肥（CK）4种施肥类型为研究对象,利用静态箱-气相色谱法测定油菜生长期间的CO2的排放通量,同时对土温、土壤含水量和空气湿度进行测定。通过对数据进行相关性分析,结果表明：不同的施肥处理对CO2的排放有较大影响,其中CK处理的CO2排放通量最小;不同施肥方式对CO2的排放有影响,但差异不显著。10 cm以下深度的土壤温度对进行JG的油菜的CO2排放有极显著正相关关系。土壤含水量对温室气体CO2的影响只有与秸秆施肥（JG）的处理呈显著负相关性。并认为在这4种处理中YH施肥是最值得推广的施肥方式。     

干旱区绿洲棉田土壤CO2通量变化特征及温湿度影响分析

为了研究不同管理模式下干旱区绿洲棉田土壤CO2通量差异以及与土壤温湿度间的关系,可以为评价绿洲棉田生态系统对大气CO2的源/汇贡献提供参考依据。采用Li-8100土壤碳通量测量系统对天山北坡中段绿洲棉田土壤CO2通量进行动态测定,分析了土壤CO2通量的日、月变化特征及温湿度的影响。结果表明：在2009年5-10月土壤CO2通量日变化和月变化过程均为单峰型。滴灌地、漫灌地、弃耕地的土壤CO2通量（晴天）日均值分别为3.45、3.37、1.63 μmol/(m2?s);峰值出现在15:00-20:00,谷值出现在4:00-6:00,6、7月土壤CO2通量高于其他月份;土壤CO2通量与温度呈不同程度的指数正相关性,气温、5 cm地温较好地解释土壤CO2通量的变异量。土壤CO2通量与土壤湿度的相关性随着深度的变化表现不一;降水、灌溉等湿润事件对土壤CO2通量具有促进作用,多元回归分析模型可以解释67.4%的棉田、79.6%弃耕地土壤CO2通量受温度和湿度的共同控制。     

高CO2浓度对稻田CO2排放影响的初步分析

大气CO2浓度升高显著增加作物生物量,从而使进入土壤的有机碳增加,这势必会影响土壤碳的稳定和积累。此项研究主要通过高CO2浓度对作物生物量的直接影响,利用δ13C技术间接地初步分析土壤呼吸CO2排放不同来源贡献的差异。研究表明,在水稻生长季,高CO2浓度降低田间CO2的排放,但不显著;种有水稻,根系对土壤总的呼吸影响主要体现在成熟期之前,且有相互消长的现象。在种有水稻的情况下抽穗期之前分解新有机质为主;高CO2浓度促进土壤原有有机质的分解,在水稻生长的中后期分解更为明显,且高N水平对老有机质的分解有促进作用。鉴于此项研究中的不足之处,将会不断得到完善。     

白洋淀湿地CH4和CO2排放特征及其影响因素初探

本研究旨在探索白洋淀湿地碳排放规律及影响因素,以期为制定该地区的碳管理决策提供技术支持.运用静态箱-气相色谱法,测定了白洋淀湿地不同时间、区域环境下甲烷(Ch4)和二氧化碳(CO2)的排放通量.结果 表明,5-10月CH4和CO2排放通量均呈现先增大后减少的变化趋势,其中7月CH4和CO2排放通量的日变化较大.在空间上...     

陆地生态系统有机碳储量和碳排放的研究进展

陆地生态系统土壤有机碳储量和土壤呼吸的微小变化,会引起大气CO2浓度的巨大变化以及全球碳循环的明显改变,从而引起全球气候的巨大变化。提高SOC储量、减少土壤CO2排放对减缓大气CO2浓度升高具有重要意义。笔者根据国内外文献数据资料,综合分析陆地生态系统土壤有机碳储量和土壤呼吸的研究进展,并对最近土壤呼吸影响因素的研究热点因子,如土壤温度、土壤水分、大气降水和耕作等进行分析讨论,指出陆地生态系统碳循环研究中应重点加强土壤呼吸的机理、土壤呼吸影响因素、土壤呼吸模型、土壤固碳措施、减排对策的研究。     

稻田生态系统CO2通量的日变化特征

研究稻田生态系统与大气间CO2交换通量的变化特征及规律可以为准确估算和评价稻田生态系统碳源/汇强度提供科学依据。采用涡度相关技术对中国亚热带稻田生态系统CO2交换通量进行了连续监测,并对CO2通量的日变化规律进行了分析。结果表明,稻田生态系统CO2通量具有明显的日变化特征。白天以吸收CO2为主,夜间表现为排放CO2;CO2通量的日变化模式有单峰型、双峰型和不规则型。稻田CO2通量日变化强度受水稻生长状况影响,水稻生长旺盛期白天CO2吸收通量、夜间排放通量以及日净吸收CO2通量均高于生长前期和成熟期;且早稻与晚稻间有明显差别。     

保护性耕作对黄土高原旱地春小麦成熟期农田温室气体通量日变化的影响

为了预测农田生态系统中CO2、N2O、CH4的排放对全球气候变暖的响应,及其温度对温室气体排放日变化的影响,利用CO2分析仪、静态箱-气象色谱法,对黄土高原旱区农田生态系统传统耕作(T)和保护性耕作(NTS)措施下春小麦成熟期CO2、N2O、CH4气体通量日变化进行原位观测。结果表明：2种耕作措施下农田土壤均表现为大气CO2、N2O的源和CH4的汇。CO2、N2O、CH4都有明显的日变化特征,传统耕作措施下CO2排放通量明显高于保护性耕作。CO2日排放通量最高峰出现在12:00,最低峰出现在2:00。N2O日排放最高峰出现在16:00,最低峰出现在0:00。保护性耕作措施能增加农田土壤N2O通量的排放。2种耕作措施下CH4吸收通量的最高峰均出现在14:00,保护性耕作措施下CH4吸收通量的最低峰出现在22:00,传统耕作措施则出现在2:00。采取保护性耕作措施能促进农田土壤对CH4通量的吸收。地表温度,5 cm地温与CO2排放通量都有极显著的正相关关系,且都与CO2通呈指数函数关系。N2O与各个耕层的土壤温度都有极显著的正相关关系,且与N2O排放通量呈线性函数关系。2种耕作措施下,CO2通量与地表温度的相关系数最高,N2O与10 cm地温的相关系数最高。CH4与地表温度具有极显著的负相关关系。     

覆膜滴灌对温室气体产生及排放的影响研究进展

CO₂、CH₄与N₂O作为全球气候变化贡献较大的温室气体日益受到重视,而覆膜滴灌作为一种节水的田间农艺措施也受到广泛关注。笔者就土壤温湿度对土壤温室气体产生及排放的影响、覆膜滴灌造成土壤温湿度的改变及其对土壤温室气体排放的作用进行了综述。目前的研究成果表明：（1）土壤温度、湿度都通过影响土壤微生物菌群数量和活性、调节气体传输速率,对土壤温室气体产生和排放起作用;（2）土壤CO₂排放速率与浅层地温正相关,CH₄与N₂O的产生都有一定的最适温度,而CH₄的氧化与温度的关系呈多样性;（3）土壤湿度对CH₄产生、氧化与N₂O产生的作用都大于土壤温度,CH₄氧化速率与土壤湿度呈负相关,而CO₂与N₂O的排放都有一个最佳的湿润范围;（4）覆膜良好的增温保湿效应、对气体传输的自然阻隔作用以及滴灌的局部湿润作用又会影响温室气体的产生和排放。最后总结提出了有待进一步展开和完善的几方面研究工作：如何确定和控制土壤湿润范围以减少温室气体排放,如何定量确定覆膜滴灌的综合效应,如何通过调控土壤CO₂的排放以调控作物的生长过程。     

灌区尺度氮磷的迁移转化特征分析

为了解中国土壤中残留农业面源污染物的迁移转化规律及其特征,以前郭灌区典型灌域为研究对象,通过10组试验处理与小区田间试验,在不同深度提取水样,进行水质观测和数据处理,主要对铵氮、硝氮以及磷酸盐在土壤剖面上的迁移转化规律展开分析研究。结果表明,各试验小区表层水的氨氮浓度在施肥后的一段时间内有一个峰值出现,并随后呈现衰减趋势,在灌水量和施肥量越大的情况下,随水向下迁移的铵氮量越大（灌水量NI处理比SI处理多2.2 kg/hm2,施肥量NF处理比SF处理多1.5 kg/hm2）,在施肥越均匀的情况下,随水向下迁移的铵氮量越小（F1处理比F2处理少0.7 kg/hm2）;各试验小区表层水的硝氮浓度具有与铵氮相似的变化趋势,在灌水量越大、施肥量越大及施肥越不均匀的情况下,进入地下水的硝氮量皆越大（灌水量NI处理比SI处理多1.12 kg/hm2,施肥量NF处理比SF处理多0.55 kg/hm2,施肥比例F1处理比F2处理多0.4 kg/hm2）,对地下水造成的污染也越大;各试验小区表层水的磷酸盐浓度在第一次施肥（底肥）呈现一个极大的峰值,然后迅速回落并持续稳定在一个较小的水平内（不超过2.5 mg/L）。     

乌兰乌苏绿洲棉田生态系统水汽和二氧化碳通量研究

为了研究新疆干旱和半干旱地区农田生态系统陆地-大气间水汽和二氧化碳连续相互作用对全球气候、环境变化的影响。2009年1—12月应用涡动相关系统,连续观测乌兰乌苏绿洲棉田生态系统下垫面（裸地和不同生长期）地气界面水汽和二氧化碳通量变化,分析水汽和二氧化碳通量的季节和日变化规律。结果表明：（1）绿洲棉田生态系统下垫面全年二氧化碳通量变化分干、湿2季,干季棉田下垫面以释放CO2为主,湿季以吸收CO2为主,但全年吸收量远大于释放的量。（2）在湿季,绿洲棉田生态系统下垫面其CO2的通量值曲线呈开口向上的抛物线型,与下垫面棉田发育情况有较好的相关性。（3）其水汽通量全年分3个阶段,水汽通量值从小到大分别为：雪覆盖阶段。裸地阶段。棉花种植阶段。（4）在湿季,其水汽通量日变化明显,与日照强度和温度相关较好。     

膜下滴灌条件下不同灌水量对玉米产量及土壤水分的影响

为建立赤峰地区膜下滴灌玉米灌溉制度,指导农业生产,通过连续两年的田间试验,研究不同灌水定额对玉米产量的影响,分析了不同灌水定额的土壤水分动态变化规律,进而讨论了在不同灌水定额条件下玉米的产量、总耗水量、以及水分利用效率的差异。结果表明：膜下滴灌条件下玉米土壤水分运移变化多在60cm土层以上,尤其以0~20cm土层变化最为明显。膜下滴灌玉米产量和全生育期耗水量与灌水定额大小成正比,随灌水量的增加而增加,水分利用效率与之相反。综合连续两年的产量、耗水量及水分利用效率对比分析,认为赤峰地区膜下滴灌玉米的灌水量为150~180mm是较为适宜的,为指导赤峰地区玉米膜下滴灌合理灌溉及增产节水提供理论依据。     

四川干旱情况下灌水对土壤和小麦产量的影响

为减少粮食损失,探讨四川在干旱气候条件小麦有效节水栽培,通过在四川绵阳丘陵区设置田间试验,大田生产条件下,分析比较了完全依靠自然降水和人工浇灌以及进行1 次渗灌、2 次渗灌,小麦生长重要时期土壤物理特性的变化及小麦主要农艺性状和产量状况。结果表明：不同灌溉处理在小麦各生长阶段对土壤物理特性和小麦农艺性状影响不同。苗期和拔节期,不同处理间土壤紧实度、土壤容重、土壤含水量差异较小。开花期和成熟期,不同灌溉处理对土壤紧实度、土壤容重、土壤含水量以及小麦性状影响较大。在四川丘陵干旱和半干旱地区,对冬小麦在拔节期进行渗灌1 次为宜,此次灌溉比完全依靠自然降水每公顷增加小麦产量2113.46 kg,增产极显著。