Quantifying in situ N2 fluxes from an intensively managed calcareous soil using the 15N gas-flux method

Denitrification-induced nitrogen (N) losses from croplands may be greatly increased by intensive fertilization.  However, the accurate quantification of these losses is still challenging due to insufficient available in situ measurements of soil dinitrogen (N₂) emissions.  We carried out two one-week experiments in a maize–wheat cropping system with calcareous soil using the ¹⁵N gas-flux (¹⁵NGF) method to measure in situ N₂ fluxes following urea application.  Applications of ¹⁵N-labeled urea (99 atom%, 130–150 kg N ha⁻¹) were followed by irrigation on the 1st, 3rd, and 5th days after fertilization (DAF 1, 3, and 5, respectively).  The detection limits of the soil N₂ fluxes were 163–1 565, 81–485, and 54–281 μg N m⁻² h⁻¹ for the two-, four-, and six-hour static chamber enclosures, respectively.  The N₂ fluxes measured in 120 cases varied between 159 and 2 943 (811 on average) μg N m⁻² h⁻¹, which were higher than the detection limits, with the exception of only two cases.  The N₂ fluxes at DAF 3 were significantly higher (by nearly 80% (P<0.01)) than those at DAF 1 and 5 in the maize experiment, while there were no significant differences among the irrigation times in the wheat experiment.  The N₂ fluxes and the ratios of nitrous oxide (N₂O) to the N₂O plus N₂ fluxes following urea application to maize were approximately 65% and 11 times larger, respectively (P<0.01), than those following urea application to wheat.  Such differences could be mainly attributed to the higher soil water contents, temperatures, and availability of soil N substrates in the maize experiment than in the wheat experiment.  This study suggests that the ¹⁵NGF method is sensitive enough to measure in situ N₂ fluxes from intensively fertilized croplands with calcareous soils.     

生物质炭基尿素和普通尿素对毛竹林土壤氧化亚氮通量的影响

【目的】探索生物质炭基尿素和普通尿素的施用对毛竹Phyllostachys edulis林土壤氧化亚氮(N₂O)通量与环境因子的影响效应与作用机制,为研发减缓土壤N₂O排放的施肥技术提供科学依据。【方法】2018年9月至2019年9月,在杭州市临安区青山镇亚热带典型毛竹林样地布置野外控制试验。试验设5个处理：对照(不施肥)、低水平尿素(100 kg·hm^-2)、高水平尿素(300 kg·hm^-2)、低水平炭基尿素(100 kg·hm^-2)和高水平炭基尿素(300 kg·hm^-2)。采用静态箱—气相色谱法测定毛竹林土壤N₂O排放速率,分析在上述施肥处理下土壤N₂O通量、温度、含水量、氮素形态及相关酶活性的动态变化规律。【结果】低水平尿素和高水平尿素处理使毛竹林土壤N₂O的年累积排放通量增加了17.3%和36.0%,而低水平炭基尿素和高水平炭基尿素处理分别使其降低了3.1%和16.9%。尿素和炭...     

滴灌水肥一体化配施有机肥对土壤N2O排放与酶活性的影响

【目的】 通过在有机肥基础上增施不同量无机氮,研究滴灌水肥一体化条件下温室番茄土壤N₂O排放和脲酶（UR）、硝酸还原酶（NR）、亚硝酸还原酶（Ni R）以及羟胺还原酶（Hy R）活性的动态变化,分析各处理土壤N₂O排放特征及土壤UR、NR、Ni R和Hy R活性对土壤N₂O排放的影响,揭示在滴灌水肥一体化下N₂O排放过程机制。【方法】 试验共设CK（不施氮）、N1（200 kg·hm ^-2有机氮）、N2（200 kg·hm ^-2有机氮+ 250 kg·hm ^-2无机氮）、N3（200 kg·hm ^-2有机氮+ 475 kg·hm ^-2无机氮）4个处理。采用静态箱-气相色谱法,对番茄生育期内土壤N₂O排放、土壤酶活性、土壤温湿度等进行监测。【结果】 滴灌水肥一体化,各施氮处理均在施肥+灌溉后第1天出现N₂O排放高峰,随着时间推移不断下降,不同处理番茄整个生育期N₂O排放通量在0.98—1 544.79 μg·m ^-2·h ^-1。土壤N₂O排放总量差异显著,依次为N3（（7.13±0.11）kg·hm ^-2）>N2（（4.87±0.21）kg·hm ^-2）>N1（（2.54±0.17）kg·hm ^-2）>CK（（1.56±0.23）kg·hm ^-2）,与N3相比,处理N1、N2土壤N₂O排放总量分别降低了64.38%、31.70%。番茄生育期内N₂O季节排放特征明显,秋季高,冬季低。土壤氮素转化相关酶活性大致随施氮量的升高而增高。土壤N₂O排放通量与5 cm土壤温度、0—10 cm土层硝态氮含量、土壤NR活性及土壤Hy R活性均呈极显著正相关（P＜0.01）。【结论】 滴灌水肥一体化下,土壤微生物处于好气环境,土壤N₂O主要来自于硝化过程,减少了由反硝化过程所产生的N₂O排放。综合考虑番茄产量、品质、N₂O排放等因素,推荐北方温室秋冬茬番茄施用200 kg·hm ^-2有机氮+250 kg·hm ^-2无机氮,75 kg·hm ^-2 P₂O₅,450 kg·hm ^-2 K₂O较为适宜。     

南方红壤丘陵区不同土地利用方式土壤N2O排放系数研究

【目的】明确不同土地利用方式土壤氧化亚氮（N₂O）排放系数的差异并评估区域N₂O排放,为评估南方红壤丘陵区N₂O排放清单提供基础数据和参考依据。【方法】选择南方红壤丘陵区4种常见的土地利用方式（油茶林、旱地农田、稻田和松林）,通过分析土壤不施肥与施氮肥时N₂O排放速率和排放量的差异,计算排放系数,并用15N同位素标记方法探究硝化作用和反硝化作用对土壤排放N₂O的相对贡献。【结果】不同土地利用方式土壤理化性质差异明显,稻田全氮含量最高（2.22 g/kg）,显著高于其他3种土地利用方式土壤（P<0.05,下同）。土壤不施肥时,N₂O排放速率在0~227.80 μg/（kg·h）,施氮量为200 kg N/ha时,N₂O排放速率在0~4213.27 μg/（kg·h）。4种土地利用方式的土壤N₂O排放系数均随土壤孔隙含水量（WPFS）增加而增加,WPFS为75%时,稻田、旱地农田、油茶林和松林土壤N₂O排放系数分别为2.47%、0.39%、2.31%和0.91%。4种土地利用方式土壤N₂O排放系数主要受全氮含量影响,N₂O累积排放量均与潜在反硝化潜势呈显著正相关,除稻田外,其他3种土地利用方式土壤N₂O累积排放量也与潜在硝化势呈显著正相关,以NO₃--N为底物的反硝化作用对N₂O排放的相对贡献平均大于90.00%,远高于硝化作用。【结论】南方红壤丘陵区土壤以NO₃--N为底物的反硝化作用主导N₂O排放,施用氨基氮肥可能有效减少氮肥N₂O排放损失,为国家执行碳中和政策提供理论依据。     

水氮调控对葡萄园土壤温室气体排放及其增温潜势的影响

【目的】探究不同水氮调控下鲜食葡萄园土壤N₂O、CO₂和CH₄ 3种温室气体的排放特征及其增温潜势,以期了解水氮调控对温室气体排放的贡献,旨在筛选出更为合理的水氮调控管理模式,从而为减缓葡萄园温室气体排放,促进葡萄产业可持续生产提供科学依据和技术参考。【方法】于2017年4—12月,选择在河北省葡萄主产区—昌黎,以鲜食葡萄‘红地球’为供试葡萄品种,通过田间小区设置传统水氮、移动水肥、优化水氮和优化水氮+DMPP（3,4-二甲基吡唑磷酸盐,一种新型的硝化抑制剂） 4个处理,采用密闭静态箱-气相色谱法对鲜食葡萄园土壤3种温室气体（N₂O、CO₂和CH₄）排放量进行监测,比较其综合增温潜势差异,并测定葡萄产量。【结果】N₂O排放通量施肥后呈现单峰趋势,在施肥灌水后的1—2 d出现峰值。氮肥能显著提高土壤N₂O排放通量,与传统水氮相比,减氮控水处理能降低73.03%—88.19%的N₂O平均排放通量,达到显著性差异（P<0.05）。等氮条件下配施DMPP能平均降低50.08%的N₂O排放通量;各处理CO₂排放通量变化趋势一致,在施肥后2—3 d达到排放高峰,在生长期内表现为季节变化规律。减氮控水处理能减少60.56%—62.13%的CO₂排放,达到减排效果;CH₄排放通量则无明显变化趋势,施肥后CH₄排放通量时正时负,其中传统水氮CH₄排放通量波动性较大,范围在-0.132—0.238 μg·m ^-2·h ^-1,减氮控水处理之间变化趋势平缓,无显著性差异（P>0.05）。在整个试验期间,各处理土壤N₂O排放总量从高到低依次是传统水氮、优化水氮、移动水肥和优化水氮+DMPP,分别为3.90、2.83、2.76和2.65 kg·hm ^-2,排放系数介于0.58%—0.67%。与传统水氮处理相比,减氮控水处理（移动水肥、优化水氮和优化水氮+DMPP）可使N₂O总排放累积量降低27.56%—32.09%;各处理土壤CO₂和CH₄的累积排放量,分别为传统水氮（3 816.05 kg·hm ^-2、0.060 g·hm ^-2）,移动水肥（3 387.33 kg·hm ^-2、-0.075 g·hm ^-2）,优化水氮（3 410.95 kg·hm ^-2、-0.036 g·hm ^-2）和优化水氮+DMPP（3 412.06 kg·hm ^-2、-0.030 g·hm ^-2）。减氮控水处理可分别使CO₂排放累积量降低10.59%—11.23%,CH₄总排放累积量降低150.23%—224.38%。结合葡萄产量,减氮控水处理葡萄产量较传统水氮处理增加8.81%—19.35%,其中以优化+DMPP处理增幅最大,且比优化水氮和移动水肥处理也高出9.69%和2.25%。 【结论】与传统水氮相比,优化水氮+DMPP处理土壤N₂O、CO₂和CH₄累积排放量分别降低了32.09%、10.59%和150.23%,总GWP 降低了12.82%,实现了葡萄园温室气体减排,同时可使葡萄产量增加19.35%,达到了经济与环境双赢,综合评价为本研究中最佳水氮调控措施。     

长期多形态氮添加对温带人工辽东栎林土壤N2O排放的影响

  目的  研究长期氮沉降对森林土壤可利用氮的浓度和土壤N₂O排放的影响,对于控制土壤温室气体排放、提高区域碳源汇评估的准确度等具有重要的意义。  方法  本文以温带森林土壤为研究对象,通过长期（11年）野外氮添加控制试验,采用静态箱/气相色谱法分析3种氮素添加水平（对照、低水平:50 kg/（hm2·a）、高水平:150 kg/（hm2·a））和3种氮素化学形态（硝态氮:NaNO₃;铵态氮:(NH₄)₂SO₄和混合态氮:NH₄NO₃）对温带人工林土壤N₂O排放通量的影响。  结果  （1）氮素形态和氮添加水平引起土壤NH₄+-N和NO₃?-N的显著累积,且NO₃?-N的累积效应远远高于NH₄+-N;（2）不同水平和形态的氮添加均促进了N₂O排放。低水平和高水平NaNO₃、(NH₄)₂SO₄、NH₄NO₃添加分别使土壤N₂O年累积排放量增加了87.39%和146.79%、86.13%和74.91%、98.67%和50.50%。长期氮添加对土壤N₂O排放的促进态势有所改变,高水平NH₄+-N和NH₄NO₃对土壤N₂O排放的促进效应低于低水平添加;（3）结合前期研究结果推测,硝化反应是温带人工林土壤N₂O排放的主导过程,NH₄+-N比NO₃?-N转化为N₂O的效率更高。  结论  本研究强调了长期野外监测的重要性,氮添加对土壤N₂O排放的影响具有阶段性,如果试验时间短,氮添加对温带森林土壤N₂O排放的促进效应可能会被高估。      

秸秆分解对两种类型土壤无机氮和氧化亚氮排放的影响

[目的]明确作物秸秆分解对土壤无机氮和氧化亚氮(N2O)排放的影响,为不同土壤类型采用合理的氮肥用量,促进秸秆分解、增加土壤可利用养分、减少N2O等温室气体排放提供理论依据.[方法]室内采用尼龙网袋法,设置秸秆类型(小麦和玉米)、土壤类型(潮土和砂姜黑土)和氮肥用量(N0:0,N1:180 kg N·hm-2,N2:3...     

氮磷添加下施用保水剂对油茶林土壤氧化亚氮排放的影响

  目的  化肥施用导致土壤氧化亚氮(N₂O)排放增加,加剧了全球气候变化。在干旱和降水分配不均地区,土壤含水量是影响土壤N₂O排放的关键因子,施用保水剂(如聚丙烯酰胺)可能影响土壤N₂O排放。本研究目的是探究氮(N)与磷(P)肥添加下施用聚丙烯酰胺对土壤N₂O排放的影响。  方法  以油茶Camellia oleifera林土壤为研究对象,设置不同处理,包括不同肥料添加[N、P、N+P、不施肥(ck)],不同聚丙烯酰胺用量(C₀:0 g·kg?1,C₁:1.0 g·kg?1,C₂:2.0 g·kg?1)以及两者交互处理,利用静态箱-气相色谱法测定油茶苗生长期内土壤N₂O排放。  结果  ①施用聚丙烯酰胺显著提高了油茶林土壤含水量(P＜0.05),且土壤含水量随保水剂施用量的增加而增加。与C₀相比,C₁和C₂土壤的含水量分别增加47.1%和57.4%,但施用聚丙烯酰胺不会促进土壤N₂O排放(F=2.75,P＞0.05)。②施磷肥显著提高土壤N₂O累积排放量(P＜0.05),相较于ck增加13.3%。③与只添加聚丙烯酰胺的土壤相比,1.0 g·kg?1聚丙烯酰胺分别与N、P、N+P肥混施处理的土壤N₂O排放通量分别显著增加56.0%、61.7%、40.7% (P＜0.05);2.0 g·kg?1聚丙烯酰胺与P、N+P肥混施处理的土壤N₂O排放通量分别显著增加38.7%、58.1% (P＜0.05)。  结论  施用聚丙烯酰胺不仅能有效提高油茶土壤保水能力,而且还不会促进油茶土壤N₂O排放,有利于发展高效节水林业和缓解全球气候变化。图5表1参35     

生物炭连续施用对农田土壤氮转化微生物及N2O排放的影响

【目的】研究连续添加生物炭6年后对农田土壤氮转化相关微生物功能基因的影响,揭示生物炭影响作物产量和N₂O排放的微生物学机制,并为生物炭的推广使用提供理论依据。【方法】通过在潮土农田设置0（BC0,对照)、2.25（BCL,低量）、6.75（BCM,中量）和11.25 t·hm^-2（BCH,高量）4个秸秆生物炭量处理的田间定位试验,采用田间观测、化学分析、荧光定量PCR（qPCR）技术,系统研究施用生物炭对氧化亚氮（N₂O）排放、氨单加氧酶（amoA）、亚硝酸还原酶（nirK、nirS）、氧化亚氮还原酶（nosZ）基因丰度及夏玉米产量的影响。【结果】与对照BC0处理相比,施用生物炭可显著提高夏玉米籽粒产量,且BCM处理籽粒产量达到最大值10 811 kg·hm^-2,显著降低夏玉米生育期N₂O累积排放量,并以BCM处理减少N₂O排放效果最优。研究还发现,在夏玉米多个生育时期,与对照比较,生物炭施用可以显著提高耕层土壤无机氮储量和土壤含水量。此外,随着生物炭施用量增加,土壤氨氧化古菌（AOA）基因拷贝数在夏玉米大喇叭口期和成熟期均表现为先上升后下降趋势,且两个时期均以BCM处理最高,而氨氧化细菌（AOB）基因拷贝数在夏玉米大喇叭口期和成熟期分别为BCH处理和BCM处理最高。与对照相比,中、高量生物炭施用（BCM、BCH处理）可显著提高夏玉米大喇叭口期和成熟期土壤反硝化作用功能相关基因（nirK、nirS、nosZ）拷贝数。相关性分析表明,夏玉米成熟期土壤N₂O排放通量与土壤硝态氮、土壤含水量、AOA、AOB、nirK、nirS、nosZ呈显著负相关关系。【结论】施用生物炭通过增加土壤微生物氮转化功能基因丰度进而降低土壤N₂O排放,通过增加土壤耕层无机氮储量和土壤水分含量进而提高作物产量,并以中等用量（6.75 t·hm^-2）施用效果最优。     

Effects of grape seed extract on meat color and premature browning of meat patties in high-oxygen packaging

This study investigated the effects of grape seed extract (GSE) on fresh and cooked meat color and premature browning (PMB) in ground meat patties (85% beef and 15% pork back fat) packaged under high-oxygen modified atmospheres (HiOx-MAP).  The GSE was added to patties at concentrations of 0, 0.10, 0.25, 0.50 and 0.75 g kg^–1.  This study evaluated the surface color, pH, lipid oxidation, and total viable counts (TVC) of raw patties, and the internal color and pH of patties cooked to a temperature of 66 or 71°C over 10-day storage at 4°C.  Compared with the control (0 g kg^–1 GSE), GSE improved the color stability (P<0.05) and significantly inhibited the lipid and myoglobin oxidation of raw patties from day 5 to 10, but GSE had no effect (P>0.05) on TVC.  Patties containing 0.50 and 0.75 g kg^–1 GSE cooked to 66°C exhibited greater (P<0.05) interior redness than the control and reduced the PMB of cooked patties in the late storage stage.  These results suggested that 0.50 and 0.75 g kg^–1 GSE can improve fresh meat color and minimize PMB of HiOx-MAP patties.     

设施甜椒土垄内嵌式基质栽培垄的N2O排放通量昼夜变化

为了探究新型栽培方式下甜椒苗期N2O的排放量和排放昼夜变化规律,明确新型栽培方式下最佳的蔬菜减排栽培模式,通过静态箱-气相色谱法分别对土垄栽培、土垄内嵌式基质栽培（SSC）标准垄、SSC矮垄3种栽培模式的内嵌区和整个垄部连续取气测定N2O排放量。结果表明,测定时间段内,设施甜椒苗期的N2O排放通量出现两个排放峰值,呈现昼高夜低的现象。在白天（8:00-16:00）,SSC矮垄的垄部N2O的平均排放通量最大,为0.180 mg·m^-2·h^-1,土垄的垄部N₂O的平均排放通量最低,为0.112 mg·m^-2·h^-1;在夜间（17:00-22:00）,SSC标准垄的垄部N2O的平均排放通量最大,为0.113 mg·m^-2·h^-1,土垄的垄部N₂O的平均排放通量最小,为0.064 mg·m^-2·h^-1。3种栽培模式的N2O的昼夜累积排放量无显著差异,与土垄栽培相比,SSC矮垄栽培更有利于甜椒的生长。综上,SSC矮垄栽培有利于设施蔬菜的生长,为设施蔬菜减排增效技术研究提供参考。     

Dietary copper supplementation modulates performance and lipid metabolism in meat goat kids

Forty-eight male Lezhi black goat kids with similar body weight ((12.09±1.70) kg) and age ((60±5) d) were used to determine the effect of dietary copper (Cu), in the form of reagent grade Cu sulfate (CuSO₄∙5H₂O), on performance, serum lipid profile, and the relative mRNA abundance of genes involved in lipid metabolism.  Goat kids were stratified by body weight and randomly assigned to one of 4 treatment groups.  Each treatment consisted of 12 replicate pens with each pen containing one goat kid.  Treatment groups received the basal diet with no supplemental Cu (control), basal diet plus 10 mg of Cu kg^–1 of dry matter (DM), basal diet plus 20 mg of Cu kg^–1 of DM, or basal diet plus 30 mg of Cu kg^–1 of DM.  Goats were housed individually in pens and fed a high-concentrate pelleted diet for 60 d.  Average daily gain, average daily feed intake and feed:gain of goats were not affected by dietary Cu supplementation (P>0.10).  No differences were detected in serum total cholesterol, triglyceride, and high density lipoprotein cholesterol concentrations of goat kids fed with different Cu concentrations (P>0.05).  However, serum low density lipoprotein cholesterol concentrations decreased linearly (P=0.01) as the concentration of dietary Cu increased.  Intramuscular fat content of longissimus muscle increased (P=0.002) quadratically and liver Cu concentrations increased (P<0.001) linearly as dietary Cu concentration increased.  Compared with the control, dietary supplementation of 20 mg Cu kg^–1 DM decreased the relative mRNA abundance of fatty acid-binding protein 4 (P=0.01) and lipoprotein lipase (P=0.05), and tended to decrease the relative mRNA abundance of carnitine palmitoyltransferase I (P=0.06) in longissimus muscle of goats.  The relative mRNA abundance of peroxisome proliferator-activated receptor alpha (P<0.001), carnitine acetyltransferase (P=0.001), and carnitine palmitoyltransferase I (P=0.001) were also decreased in liver by Cu supplementation.  These results indicate that dietary supplementation of Cu modified lipid metabolism by increasing muscular fat and decreasing serum low density lipoprotein cholesterol, and the modification might be associated with the reduction of relative mRNA abundance of genes for oxidation of long-chain fatty acid in muscle and liver of Lezhi black goat kids.     

有机肥部分替代化肥对温室番茄土壤N2O排放的影响

【目的】 在等氮量有机部分替代化肥条件下研究温室番茄土壤N₂O排放特征,探讨影响温室土壤N₂O排放的环境因素,为估算温室菜地系统N₂O的排放清单及其减排潜力提供数据支撑和理论依据。【方法】 以温室秋冬茬番茄为研究对象,设置不施肥（CK）、单施有机肥（MN）、单施化肥（CN）、有机肥部分替代化肥（CMN）4个处理,采用静态箱-气相色谱法,对番茄生育期内土壤N₂O排放及土壤温度、含水量进行监测。【结果】 在相同施氮量情况下,处理CMN（有机部分替代无机）的N₂O排放总量为4.05 kg·hm ^-2,相比处理CN（单施化肥）和MN（单施有机肥）,土壤N₂O排放总量降低了45.1%和33.2%;土壤N₂O排放系数分别降低了50.0%和37.5%;排放强度降低了50.0%、42.1%。各处理土壤N₂O排放通量峰值均出现在施肥灌水后第1天,排放主要集中在施肥灌溉后5 d内。温室番茄土壤N₂O排放通量与0-5 cm地温呈显著或极显著线性相关关系;与土壤充水孔隙率（WFPS）呈显著或极显著的对数函数关系,且不同施肥处理下土壤N₂O排放峰值出现在土壤充水孔隙率60%—80%范围内。【结论】 温室番茄土壤N₂O排放的消长关系表现在温湿度变化和氮肥投入类型等方面,合理的减排措施应综合考虑以上因素。有机部分替代化肥施肥模式是提高温室番茄产量,减少N₂O排放排放强度、排放系数和排放总量,提高肥料利用率,实现化肥零增长的重要手段。     

稻田转为菜地初始阶段温室气体排放特征

【目的】近年来,随着我国社会经济的快速发展和人们生活水平的提高及膳食结构的改善,越来越多的稻田被转为蔬菜种植,影响了土壤碳氮转化过程及其引起的温室气体排放。因此有必要探究稻田转为蔬菜种植,特别是该土地利用方式转变初始阶段的温室气体（CH₄和N₂O）排放特征及其关键影响因素。【方法】试验选取了长期种植水稻的双季稻田,将其中一部分转为蔬菜种植,另一部分继续种植水稻,每个处理设置了3个重复,按照当地常规模式进行管理。采用静态暗箱—气相色谱法连续3年进行田间原位观测,比较分析稻田和由稻田转变的菜地CH₄和N₂O排放特征及其年际变化差异,明确稻田转为菜地初始阶段CH₄和N₂O排放的关键影响因素。【结果】稻田是重要的CH₄排放源,其第一年的排放强度（183.91 kg CH₄-C·hm^-2?a^-1）明显低于后续两年（241.56—371.50 kg CH₄-C·hm^-2?a^-1）,这主要归功于后两年降雨量的增加引起了土壤水分含量的升高。稻田转为菜地显著减少了CH₄排放,减少量相当于稻田CH₄年累积排放量的83%—100%。菜地第一年的CH₄累积排放量（31.22 kg CH₄-C·hm^-2）显著高于第二年（0.45 kg CH₄-C·hm^-2）和第三年（0.89 kg CH₄-C·hm^-2）,表明稻田转菜地对CH₄排放的影响具有时间滞后效应。稻田是弱的N₂O排放源（1.35—3.49 kg N₂O-N·hm^-2?a^-1）,其转为菜地显著增强了N₂O排放。菜地第一年的N₂O累积排放量（95.12 kg N₂O-N·hm^-2）显著高于第二年（38.28 kg N₂O-N?hm^-2）和第三年（40.07 kg N₂O-N·hm^-2）。菜地土壤异养呼吸对N₂O排放的影响在第一年明显高于第二、三年,表明稻田转为蔬菜种植的第一年,有机质矿化对N₂O排放有重要贡献。在100年尺度CO₂当量下,稻田转为蔬菜种植第一和第二年的综合增温潜势（GWP）相对于稻田分别显著增加了390%和98%,主要是由于增加的N₂O增温潜势超过了减少的CH₄增温潜势。但是,稻田转为菜地的第三年,菜地的GWP（(16.72±3.25) Mg CO₂-eq·hm^-2）与稻田（(14.84±1.39) Mg CO₂-eq·hm^-2）相比无显著差异,主要是由于减少的CH₄ 增温潜势完全抵消了增加的N₂O增温潜势。这些研究结果表明稻田转菜地对GWP的影响主要集中在该土地利用方式转变的第一年。【结论】稻田转为菜地显著减少了CH₄排放,增加了N₂O排放,增强了菜地第一和第二年的综合增温潜势。有机质矿化过程对新转菜地第一年较高的N₂O排放有重要贡献。这些研究结果表明了评价土地利用方式转变初始阶段温室气体排放特征的重要性,便于及时采取有效管理措施缓解温室气体排放,实现环境友好型农业可持续生产。     

不同根系分泌物对土壤N2O排放及同位素特征值的影响

【目的】探究植物根系分泌的主要组分（有机酸、氨基酸、糖类）对土壤N₂O排放及其微生物过程的影响,为选择适宜的植物进而控制土壤N₂O排放提供支撑。【方法】通过室内试验分别添加草酸、丝氨酸、葡萄糖于土壤中模拟根系的3种主要分泌物,每种分泌物设置两个浓度水平：低浓度（150 μg C·d ^-1）和高浓度（300 μg C·d ^-1）,另设置添加蒸馏水的对照组,共7个处理。将土壤置于120 mL玻璃瓶中进行培养,24 h内采集气体样品7次,每次培养2 h,获取N₂O排放速率、日累积排放量和同位素特征值（δ ¹⁵N ^bulk、δ ¹⁸O和SP（site preference,SP=δ ¹⁵N ^α-δ ¹⁵N ^β））。【结果】添加3种根系分泌物组分后,土壤N₂O排放速率均逐渐升高,且均高于对照。高浓度处理组N₂O累积排放量为：葡萄糖（（3.2±1.3）mg·kg ^-1·d ^-1）处理>丝氨酸（（2.6±0.5）mg·kg ^-1·d ^-1）处理>草酸（（1.4±0.2）mg·kg ^-1·d ^-1）处理,低浓度处理组为：草酸（（2.7±1.3）mg·kg ^-1·d ^-1）处理>丝氨酸（（1.8±0.4）mg·kg ^-1·d ^-1）处理>葡萄糖（（1.6±0.8）mg·kg ^-1·d ^-1）处理;添加根系分泌物的不同处理间土壤N₂O的δ ¹⁸O值无明显差异,并稳定在24.1‰—25.6‰,且均显著高于对照（（20.1±1.5）‰）;土壤N₂O的δ ¹⁵N ^bulk值与添加根系分泌物的种类有关,其中草酸处理组为（-20.06±2.22）‰、丝氨酸处理组为（-22.33±1.10）‰、葡萄糖处理组为（-13.86±1.11）‰、对照组为（-23.14±3.72）‰。各处理土壤N₂O的SP值的变化范围为13.13‰—15.03‰,根系分泌物浓度越高,SP值越低。综合分析不同处理4个指标（N₂O排放速率、N₂O的δ ¹⁵N ^bulk、δ ¹⁸O和SP值）的不同时刻的检测值与日均值的校正系数,添加根系分泌物后第16小时各处理4个指标的校正系数最接近于1。【结论】在NH+ 4-300 mg N·kg ^-1的土壤环境下根系分泌物促进N₂O的排放,且在培养期间（24 h）土壤N₂O排放速率逐渐升高。高浓度处理组葡萄糖对土壤N₂O排放速率促进效果最强,低浓度处理组草酸对土壤N₂O排放速率促进效果最强。与对照组相比,根系分泌物的添加使N₂O的δ ¹⁸O值显著升高;与对照组相比,葡萄糖的添加使δ ¹⁵N ^bulk值显著升高。根系分泌物浓度越高,反硝化作用对N₂O的贡献越大。     

中国省域农业源N2O排放清单及特征分析

对中国31个省(市、自治区)2000—2016年的农业源N₂O排放清单进行计算和分析。结果表明:中国(不含港、澳、台)农业源N₂O排放量从2000年的71.801 3×10⁴ t波动增加到2016年的95.354 9×10⁴ t,增幅为32.80%,年均增长1.79%,其中,农用地N₂O是农业源N₂O的主要来源,占农业源N₂O总排放量的63.47%~77.26%。省域农业源N₂O排放存在明显的区域差异性:广西、广东和云南的N₂O排放量最高,远高于北京、上海、天津等地。其中,农用地N₂O排放以广西最高,2016年为45.320 2×10⁴ t,西藏最少,2016年为0.005 3×10⁴ t。农用地N₂O排放以直接排放为主,所占比例为69%~87%。畜禽粪便管理N₂O排放以四川、河南、内蒙古、云南和山东最高,而上海、北京、天津、浙江、海南较少。     

灌溉下限对设施土壤N2O和NO排放特征的影响

【目的】合理灌溉是设施生产控制N₂O和NO排放,提高氮肥利用率的有效措施。研究不同灌水下限设施土壤N₂O和NO排放动态与土壤水分、无机氮和可溶性有机氮关系,分析N₂O和NO排放特征及影响因素,以期为N₂O、NO减排和设施土壤灌溉管理提供科学依据。【方法】基于连续7年的设施土壤不同灌溉下限的田间定位试验,以番茄为供试作物,设4个土壤水吸力处理,分别为25 kPa（W₁）、35 kPa（W₂）、45 kPa（W₃）和55 kPa（W₄）。采用密闭静态箱-气相色谱和氮氧化物分析仪法,分别对番茄生长季的N₂O和NO进行田间原位同步观测。【结果】番茄生长季不同灌水下限处理土壤N₂O和NO排放通量分别为 -34.46—1 671.78 μg N·m^-2·h^-1和6.83—269.89 μg N·m^-2·h^-1,二者排放峰值期同步且主要发生在施肥和灌溉后,各处理NO/N₂O均小于1。土壤N₂O和NO累积排放量分别为W₂和W₁处理最低（P <0.01）,各处理N₂O+NO总累积排放量表现为W₄处理>W₃处理>W₁处理>W₂处理。W₂处理番茄产量较W₁、W₃和W₄处理分别增加84%、32.4%和12%。单位产量N₂O+NO排放量表现为W₄处理最高（P <0.01）,W₂处理最低。各处理施肥和收获后土壤无机氮和可溶性有机氮含量的重复测量方差分析表明,除灌水下限和观测时间交互对亚硝态氮含量影响不显著外,灌水下限和观测时间及二者交互效应对土壤无机氮和可溶性有机氮均有极显著影响（P <0.01）。冗余分析和相关分析表明,NO₂^--N、NH₄⁺-N和土壤孔隙含水量（WFPS）可分别解释设施土壤N₂O和NO变异的55%、32.5%和20.7%,均是极显著影响不同灌溉下限N₂O和NO排放的主要影响因素。【结论】综合考虑产量和N₂O、NO减排效应,灌水下限35 kPa的W₂处理为本试验最适宜的灌溉管理措施。     

Interactions between phosphorus availability and microbes in a wheat–maize double cropping system: A reduced fertilization scheme

Mechanisms controlling phosphorus (P) availability and the roles of microorganisms in the efficient utilization of soil P in the wheat–maize double cropping system are poorly understood.  In the present study, we conducted a pot experiment for four consecutive wheat–maize seasons (2016–2018) using calcareous soils with high (30.36 mg kg^–1) and low (9.78 mg kg^–1) initial Olsen-P content to evaluate the effects of conventional P fertilizer application to both wheat and maize (Pwm) along with a reduced P fertilizer application only to wheat (Pw).  The microbial community structure along with soil P availability parameters and crop yield were determined.  The results showed that the Pw treatment reduces the annual P input by 33.3% without affecting the total yield for at least two consecutive years as compared with the Pwm treatment in the high Olsen-P soil.  Soil water-soluble P concentrations in the Pw treatment were similar to those in the Pwm treatment at the 12-leaf collar stage when maize requires the most P.  Furthermore, the soil P content significantly affected soil microbial communities, especially fungal communities.  Meanwhile, the relative abundances of Proteobacteria and alkaline phosphatase (ALP) activity of Pw were significantly higher (by 11.4 and 13.3%) than those of Pwm in soil with high Olsen-P.  The microfloral contribution to yield was greater than that of soil P content in soil with high Olsen-P.  Relative abundances of Bacillus and Rhizobium were enriched in the Pw treatment compared with the Pwm treatment.  Bacillus showed a significant positive correlation with acid phosphatase (ACP) activity, and Rhizobium displayed significant positive correlations with ACP and ALP in soil with high Olsen-P, which may enhance P availability.  Our findings suggested that the application of P fertilization only to wheat is practical in high P soils to ensure optimal production in the wheat and maize double cropping system and that the soil P availability and microbial community may collaborate to maintain optimal yield in a wheat–maize double cropping system.     

滴灌施肥对两种典型作物系统土壤N2O排放的影响及其调控差异

[目的]探明滴灌施肥对华北典型种植类型农田N2O排放的影响差异与减排贡献,并明确其综合调控机制,为区域农业生产碳氮优化调控及滴灌施肥技术在华北推广应用提供科学支撑和技术储备.[方法]选择两种典型的作物种植模式(冬小麦-夏玉米轮作和设施菜地)为研究对象,分别设置了4个处理,即对照(CK)、常规漫灌施肥(FP)、滴灌施肥(...     

苯甲酸对土壤反硝化过程氧化亚氮排放的影响

反硝化过程是导致土壤N2O排放的主要过程之一。为明确苯甲酸对反硝化过程中N2O排放的影响,本研究通过外援添加苯甲酸进行室内反硝化细菌铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)代谢活性及土壤培养试验,探讨了苯甲酸对反硝化细菌代谢活性及反硝化过程N2O排放的影响。结果表明：(1)土壤N2O排放特征受苯甲酸添加量影响显著,其中在低浓度(1～2 mmol/kg)时呈现“双峰”、高浓度时(4～6 mmol/kg)呈“单峰”的特征;(2)苯甲酸对土壤N2O累积排放量的影响呈现出低浓度促进(增幅达136.4%)、高浓度抑制(降幅为43.0%～64.1%)的特征;(3)苯甲酸对土壤NO3-转化表现为前期抑制后期促进的特征,这与其铜绿假单胞菌代谢活性的影响完全吻合。综上,合理应用苯甲酸可降低土壤N2O排放,但其适宜用量与N2O减排机理仍需进一步研究。