大兴安岭天然沼泽湿地生态系统碳储量

采用碳/氮分析仪测定法与标准木解析法,研究大兴安岭5种典型天然沼泽湿地(草丛沼泽、灌丛沼泽、毛赤杨沼泽、白桦沼泽和落叶松沼泽)的生态系统碳储量(植被和土壤)、净初级生产力、植被年净固碳量及其沿沼泽至森林方向过渡带水分环境梯度的分布格局,揭示其空间变异规律性,并定量评价寒温带5种典型天然沼泽湿地的碳储量与固碳能力及其长期碳汇作用。结果表明:①5种天然沼泽湿地的植被碳储量分布在(0.48±0.08)-(8.33±0.66)kgC/m²之间,沿过渡带环境梯度呈递增趋势;②土壤碳储量分布在(19.21±6.17)-(38.28±4.86) kgC/m²之间,沿过渡带环境梯度却呈递减趋势;③生态系统碳储量分布在(27.54±7.16)-(38.76±4.58) kgC/m²之间,沿过渡带环境梯度基本呈恒定分布规律性,且以湿地土壤碳储量占优势地位(69.8%-98.8%);④植被净初级生产力分布在(0.68±0.10)-(1.08±0.12) kg·m^-2·a^-1之间,毛赤杨沼泽最高,草丛沼泽、灌丛沼泽、白桦沼泽居中,落叶松沼泽最低,且总体上低于温带森林湿地而高于寒温带天然落叶松林;⑤植被年净固碳量分布在(0.32±0.09)-(0.51±0.06) kgC·m^-2·a^-1,毛赤杨沼泽最高(高于全球植被平均年净固碳量)、灌丛沼泽和白桦沼泽居中(达到或接近全球平均值)、草丛沼泽和落叶松沼泽最低(略低于全球平均值),故这5种沼泽湿地均属于碳汇功能相对较强的湿地植被类型。     

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。     

有机无机肥配施对苹果园温室气体排放的影响

为研究有机肥代替化肥对苹果园温室气体排放的影响,本研究基于12 a的长期定位试验,采用静态暗箱-气象色谱法监测了果园温室气体(CH_4和N_2O)排放的动态变化。试验共设置4个处理:对照(CK)、有机肥(M)、化肥(NPK)、有机无机肥配施(MNPK)。结果表明:果园年生活周期内CH_4以吸收为主;N_2O排放的高峰均出现在施肥后。各处理温室气体累积排放量差异显著(P0.05),其中M处理的CH_4累积吸收量最高,为9.95 kg·hm~(-2);MNPK处理的N_2O累积排放量显著高于NPK处理。相关性分析结果显示,土壤含水量、气温及硝态氮、铵态氮均为影响温室气体排放的因素。与NPK处理相比,MNPK处理可显著增加苹果产量,提高氮肥农学利用效率,增加CH_4吸收量、N_2O排放量和N_2O排放系数,降低综合温室气体排放强度。MNPK处理与NPK处理下单位产量CH_4的累积吸收量分别为0.04 kg·t~(-1)和0.06 kg·t~(-1),单位产量N_2O累积排放量分别为0.05 kg·t~(-1)和0.07 kg·t~(-1),两处理间差异不显著。研究表明,有机无机肥配施在保证产量的前提下更有利于苹果园的可持续发展。     

厌氧条件下环境因子对泥炭土壤温室气体排放的影响研究

为研究环境因子对寒温带泥炭土壤温室气体排放的影响,选取加拿大Mer Bleue泥炭沼泽的泥炭土壤为培养介质,利用室内微宇宙培养实验,分别以培养温度(5.4、13.1、20.1℃)、pH值(4、5、6、7)以及泥炭土底质(采样深度50、100、150、250 cm)为环境因子,探讨其对二氧化碳(CO_2)和甲烷(CH_4)排放的影响程度。结果表明,在不同环境因子处理组中CO_2和CH_4的初始产生速率范围分别为0.399～2.27μmol·g~(-1)DW·d~(-1)和0.018～0.180μmol·g~(-1)DW·d~(-1),排放阈值范围分别为1.38～91.6μmol·g~(-1)DW和1.12～9.02μmol·g~(-1)DW。温度越高,CO_2和CH_4的产生速率越快,且温度对CH_4的影响比对CO_2的影响更明显。pH值分别与CO_2的初始产生速率和阈值呈显著正相关,而CH_4的初始产生速率受pH值的影响不显著,在pH值为5～6时CH_4排放阈值最大。对于采集深度不同的泥炭土,深度为50 cm处的CO_2和CH_4排放量最多,而深度为50 cm以下的气体排放量极低。研究表明,不同环境因子处理组表现出不同的初始产生速率和阈值,说明环境因素对天然泥炭地中相对稳定的碳储存存在较大影响。     

不同保护性耕作模式对农田的温室气体净排放的影响

 【目的】研究吉林省不同保护性耕作模式农田的温室气体的净排放。【方法】以吉林省玉米主产区农田4种保护性耕作模式（玉米留茬垄侧种植技术、玉米宽窄行交替休闲种植技术、玉米留茬直播种植技术和玉米灭高茬深松整地种植技术）为例,分别计算土壤固碳量、农田土壤温室气体排放量及农业物资投入造成的温室气体排放量,并系统计算其温室气体净排放。【结果】4种保护性耕作模式均提高了耕层土壤有机碳（SOC）的含量,其中,玉米宽窄行交替休闲种植技术（CT2）固碳潜力最大,土壤有机碳含量提高了1 955.07 kg C&;#8226;hm-2&;#8226;a-1,玉米留茬直播种植技术（CT3）固碳能力最小,仅提高了1 492.26 kg C&;#8226;hm-2&;#8226;a-1,传统耕作模式（CK）则减少了173.70 kg C&;#8226;hm-2&;#8226;a-1;4种保护性耕作模式的CO2排放当量（CO2-eq）排放总量平均为5 259.25 kg&;#8226;hm-2&;#8226;a-1,而CK的CO2-eq排放总量为5 367.96 kg&;#8226;hm-2&;#8226;a-1;4种模式的温室气体排放均主要发生在农业生产物资投入环节,其中氮肥投入为主要的排放促进因素。综合计算表明,4种保护性耕作模式的温室气体减排潜力不同,CT2的温室气体减排潜力最大,其CO2-eq减排量为1 897.56 kg&;#8226;hm-2&;#8226;a-1,而CT3则最小,其CO2-eq减排量为225.75 kg&;#8226;hm-2&;#8226;a-1,而CK模式则为-6 004.87 kg&;#8226;hm-2&;#8226;a-1。【结论】吉林省4种保护性耕作模式均提高SOC含量,且抵消了土壤和物资投入排放的温室气体,是温室气体的汇,而传统耕作没有提高SOC含量,没有抵消土壤和物资投入排放的温室气体,是一个温室气体源。     

重庆市农业温室气体减排潜力分析

农业是重要的温室气体排放源。通过对文献资料和大量研究结果进行分析,得出重庆市农业活动产生的温室气体减排空间巨大。通过推广稻田间歇灌溉可减少稻田甲烷排放15.07万t,约为当前排放量的30%;一个户用沼气每年最大可减少温室气体2.0～4.1t二氧化碳当量;推行缓释肥、长效肥料可减少单位面积农田氧化亚氮1 744.65 t,约为当前排放量的50%。     

不同水稻品种对重庆地区稻田温室气体排放的影响

【目的】 探究不同水稻品种对稻田温室气体排放的影响,以期筛选出适宜重庆地区种植的高产、温室气体低排放水稻品种。【方法】 通过田间试验,采用静态箱—气相色谱法连续观测重庆地区主推的6个水稻品种（中浙优H7、渝两优华占、Q香优352、神农优446、渝香优8133、渝香203）甲烷（CH₄）和氧化亚氮（N₂O）排放通量,收获期测定水稻产量,并对比其全球增温潜势和温室气体排放强度。【结果】 在6个水稻品种中,仅中浙优H7的CH₄排放通量呈双峰趋势,峰值分别出现在抽穗期—灌浆期和成熟期—收获期;其余5个品种的CH₄排放通量均呈单峰趋势,且峰值均出现在抽穗期—灌浆期。不同品种的CH₄排放总量为175.77～274.10 kg/ha,其中,Q香优352的CH₄排放总量最低,而渝香优8133排放总量最高,二者间存在显著差异（P<0.05,下同）。N₂O的明显排放峰出现在稻田落干后,排放总量为-0.100～0.464 kg/ha,各品种间的N₂O排放总量无显著差异（P>0.05）,其中渝香优8133的N₂O排放总量为负值。不同品种水稻产量为4.94～8.20 t/ha,其中Q香优352产量最高,渝两优华占产量最低,二者间存在显著差异。全球增温潜势分析显示,中浙优H7的全球增温潜势最高,达7.67 t CO₂e/ha,而Q香优352的全球增温潜势最低,为4.98 t CO₂e/ha。不同水稻品种的温室气体排放强度在0.61～1.54 t CO₂e/t,其中Q香优352的温室气体排放强度最低,显著低于其他品种,而中浙优H7的温室气体排放强度最高。【结论】 综合考虑产量和温室气体排放情况,Q香优352产量最高,且CH₄排放总量和温室气体排放强度最低,更适宜在重庆及类似地区推广种植。     

花生壳生物炭对潮土和红壤理化性质和温室气体排放的影响

为探讨花生壳生物炭用于农田土壤改良的效果,采用盆栽试验,结合静态箱-气相色谱法研究了施用不同剂量(0、0.5%、1%、2%、4%)花生壳生物炭对红壤和潮土的理化性质及温室气体排放变化特征的影响。结果表明,施用生物炭对潮土温室气体排放的影响较大,且两种土壤表现出不同的排放特征。总体上,潮土N_2O累积排放量显著高于红壤,与单施氮肥处理相比,随生物炭添加量的增加,潮土N_2O累积排放量显著降低,降幅达6.5%~26.6%;红壤N_2O累积排放量则随生物炭添加量的增加呈上升趋势,与单施氮肥处理相比,红壤N_2O累积排放量增幅为14.7%~54.3%。与对照相比,施用生物炭显著增加潮土CO_2排放,其累积排放量增幅最大为25.9%;而对红壤CO_2累积排放量则没有显著影响。此外,在施用不同剂量生物炭处理下,两种土壤CH_4排放无规律性变化,CH_4排放累积量总体在0左右。与空白对照和单施氮肥处理相比,随生物炭添加量的增加,两种土壤的固碳量显著增加,潮土增加了57.1%~78.7%,红壤增加了11.2%~59.9%;同时随生物炭的施用,潮土温室气体排放强度显著提高68.0%~76.8%,而生物炭添加量对红壤的温室气体排放强度无显著影响。分析认为,对潮土施用生物炭通过改变土壤容重、有机碳、无机氮等养分含量,显著提高温室气体排放强度,抑制供试作物生长,增强其净综合温室效应;而对红壤添加生物炭则可促进作物生长,其温室气体排放强度无显著增加,提升土壤固碳量,具有较好的生态效应。     

江苏省畜禽养殖温室气体排放估算

根据畜禽养殖的活动数据和温室气体排放因子,采用IPCC指南(2006)推荐的排放系数法,估算江苏省2000～2009年畜禽温室气体排放量。结果显示:江苏省畜禽养殖甲烷年平均排放总量为174.63 Gg,氧化亚氮年平均排放总量为20.80 Gg。其中,畜禽肠道发酵是重要甲烷排放源,年平均排放量为106.63 Gg,占畜禽甲烷排放总量的61.06%;粪便管理甲烷排放是畜禽温室气体的另一重要来源,年平均排放量为68 Gg,占甲烷排放总量的38.94%;2000～2009年期间江苏省畜禽温室气体排放量总体呈下降的趋势,肠道发酵羊的甲烷排放量最大,粪便管理中温室气体排放生猪排放贡献最大,前者主要是由排放系数决定,后者取决于饲养量。     

秸秆还田和种植制度对长江中游稻田温室气体排放的影响

为研究长江中游地区不同稻作种植制度下温室气体排放对秸秆还田的响应,本研究通过田间试验,连续监测秸秆还田和不还田条件下,双季稻、再生稻和春玉米-晚稻（玉稻）3种稻作模式甲烷（CH₄）、氧化亚氮（N₂O）排放通量及土壤理化性质和相关环境因子的变化差异。结果表明：双季稻和再生稻周年 CH₄累积排放量分别比玉稻模式高 175.5%和 203.4%（秸秆还田）及 109.6%和126.4%（秸秆不还田）;秸秆还田导致双季稻周年CH₄累积排放量提高了31.4%,再生稻提高了33.9%,但对玉稻模式周年CH₄累积排放没有显著影响。无论是否秸秆还田,玉稻模式周年N₂O累积排放量显著高于双季稻和再生稻模式;秸秆还田导致玉稻模式周年 N₂O 累积排放量增加 36.3%,双季稻模式增加 43.7%,但对再生稻模式周年 N₂O 累积排放量没有显著影响。相关分析显示,CH₄排放量与气温及土壤含水量呈显著正相关,与硝态氮呈显著负相关（P<0.05）,而N₂O排放量与硝态氮、铵态氮呈显著正相关。在 100年尺度 CO₂当量下,玉稻模式的周年全球增温潜势（GWP）显著低于双季稻和再生稻模式;相对于秸秆不还田,秸秆还田下双季稻模式的周年 GWP显著增加 31.8%,再生稻模式周年 GWP显著增加 32.8%,玉稻模式的周年 GWP在秸秆还田和不还田下无显著差异。在所有处理中,周年 GWP主要由 CH₄排放贡献,N₂O排放引起的增温潜势占比较小,表明减少稻作系统 CH₄排放对减缓温室效应至关重要。无论秸秆是否还田,玉稻模式周年温室气体排放强度（GHGI）均低于双季稻和再生稻模式,秸秆还田对不同稻作系统的周年 GHGI均无显著影响。综上所述,秸秆还田对温室气体排放的影响程度因稻作模式而异,玉米-晚稻轮作是一种生态环境友好型的稻田种植模式。     

中国茶园N2O排放及其影响因素

茶叶作为一种广受欢迎的天然饮料在中国经济和文化方面具有重要作用,但高氮肥投入的茶园种植系统也引起了一系列的环境问题,如土壤酸化和温室气体氧化亚氮(N2O)排放。迄今为止,尽管在茶园生态系统中已开展了一些田间观测研究,但对于中国茶园N2O排放总量及其影响因素仍缺乏全面的评估和量化。本研究基于田间观测研究的文献数据(共收集70个数据,其中包括45个常规施肥处理和25个不施肥处理)荟萃(Meta)分析,定量分析了基于环境因子(气候和土壤性质)和管理措施影响条件下中国茶园N2O年排放和直接排放系数(EFd)的变化特征。结果表明,中国茶园平均N2O年排放量为9.55 kg N·hm^-2·a-1(95%置信区间为7.54~11.9 kg N·hm^-2·a^-1),高于我国粮食作物农田的排放;茶园的平均EFd为1.92%(95%置信区间为1.49%~2.39%),约是IPCC建议的全球农田N2O排放系数默认值1%的两倍。综合分析茶园N2O排放的影响因子表明,氮肥施用量是土壤N2O年排放量的关键驱动因素,且二者呈显著线性正相关关系。而EFd则主要受土壤C/N和黏粒含量的协同影响,且与二者呈显著负相关关系。基于中国茶园种植总面积(仅占<2%的中国农田总面积)和主要茶区的年平均氮肥施用量以及本研究的EFd,估算出2018年我国茶园N2O排放总量为28 Gg N·a^-1,约占中国农田总排放量的15%。可见,茶园在中国农田种植系统中是大气N2O的强排放源。本研究进一步分析表明,茶园施用有机无机复混肥或新型肥料(如缓控释肥或添加生物炭),可有效地提高茶树的氮肥利用率并减少土壤N2O排放。     

农田管理对夜间增温稻-麦农田CH4和N2O排放强度的影响

为研究夜间增温下农田管理（节水灌溉/晚播）对稻-麦轮作农田作物产量及CH₄和N₂O排放的影响,采用2因素2水平试验设计进行田间模拟试验。夜间温度设2水平,即常温对照（CK）和夜间增温（NW）,用铝箔膜夜间（19：00—次日6：00）覆盖植株冠层模拟夜间增温。水稻季水分管理设2水平,即常规灌溉（F,间歇淹水,5 cm水层）和节水灌溉（M,湿润,无水层）;冬小麦季播期设2水平,即正常播期（NS）和晚播（LS）。结果表明：与对照相比,夜间增温或湿润灌溉均降低水稻生物量和产量,降幅分别为14.69%~18.16%和7.27%~9.14%;而增温下适度晚播则使冬小麦产量增加0.71%。与常温淹水灌溉相比,夜间增温或湿润灌溉均显著降低稻田CH₄排放通量,但湿润灌溉下夜间增温则显著提高稻田CH₄排放通量。常温对照下,与淹水灌溉相比,湿润灌溉使稻田CH₄累积排放量降低79.46%,而使N₂O累积排放量增加97.21%。夜间增温下,与淹水灌溉相比,湿润灌溉使稻田CH₄和N₂O的累积排放量分别增加39.98%和45.62%。晚播使麦田N₂O累积排放量降低21.46%~53.77%。用持续变化全球增温/冷却潜势（SGWP/SGCP）评估稻田和麦田温室气体排放对稻麦系统增温潜势的贡献,各处理稻田CH₄排放的贡献均为主导作用。夜间增温显著降低淹水/正常播期稻麦轮作系统温室气体排放强度（GHGI）,显著增加湿润/晚播稻麦轮作系统的GHGI。研究认为,综合考虑产量和环境效益,水稻季采用常规灌溉和冬小麦季正常播种是长江下游稻麦轮作农田应对气候变暖的有效技术措施。     

华北平原玉米‖大豆间作农田温室气体排放及系统净温室效应评价

以华北平原玉米‖大豆为研究对象,研究间作对农田土壤CO2、CH4和N2O排放的影响,在此基础上对系统净温室气体平衡(Net greenhouse gas balance,△GWP)进行评价。结果表明,整个生育期玉米单作处理(M)的CO2累积排放最高(12.6 t/hm2),玉米大豆间作处理比M处理减少4.0%~8.9%。M处理的土壤N2O排放最高(16.0 kg/hm2),显著高于间作处理,间作处理比M减少32.2%~36.6%(P<0.05)。间作和单作处理间土壤CH4排放没有显著差异(P>0.05)。土壤CO2排放动态主要与土壤温度显著相关,而土壤N2O排放则主要与土壤水分含量显著相关(P<0.05)。不同系统的△GWP不同,M系统的△GWP为8 681 kg/hm2,高于等行距间作系统(6 635 kg/hm2),而低于宽窄行间作系统(9 753 kg/hm2)。结果显示,合理的玉米‖大豆间作模式能够减少农田温室气体排放。     

不同施肥技术对单季稻田CH4和N2O排放的影响研究

以麦茬稻田为对象,采用静态箱-气相色谱法对巢湖地区常规施肥、高产施肥、高产施肥+脲酶抑制剂、控失肥4种肥料处理下稻田CH4和N2O的排放进行测定,研究控失肥和脲酶抑制剂两种技术措施对单季稻CH4和N2O排放的综合影响。结果表明：各处理间CH4排放的季节变化模式没有明显不同,但排放量大小有明显差异;高产施肥+脲酶抑制剂与控失肥处理的CH4季节累积排放量分别为28.81 g·m-2和32.68 g·m-2,较常规施肥处理分别减少了25.8%和15.8%,而N2O的季节累积排放量没有明显差异。对CH4 和N2O     

施用有机肥、化肥对设施番茄土壤N2O排放的影响

为了研究华北地区设施番茄地土壤N₂O排放特征,本研究设不施肥(CK)､单施化肥(CF)､单施有机肥 (CM)及有机肥和化肥混施(DM)4个处理,采用密闭式静态箱-气相色谱法测定了设施番茄有机无机配施对土壤N₂O排放通量的影响｡结果表明:基肥施用后到番茄移栽前,由于土壤温度(<10℃)和湿度(<13.1%) 较低,CK和CF处理排放量均较低,无明显的排放高峰,而CM 和DM 由于施用有机肥出现了较明显的N₂O排放增高的现象;之后随着对棚室内温度和湿度管理的加强,追肥/灌水后均有明显的N₂O高峰,且高峰期内的排放占总排放的54.9%~73.7%｡整个生育期CK､CF､CM 和DM 处理的N₂O排放量分别为6.95,27.73, 44.99和112.46kg/hm2,且CF､CM 和DM 处理的N₂O排放分别比CK 增加了2.98,5.47和15.18倍,其 N₂O-N排放系数分别为2.8%,4.7%和6.8%｡由此可见,番茄移栽前温度对温室番茄生产中N₂O排放特征高于施肥,而施用有机肥处理由于大幅度增加碳源导致其N₂O-N排放系数高于单施化肥处理,因此加强温度和有机肥施用管理是降低番茄温室N₂O排放的重要途径｡     

猪场污水高氨氮负荷处理过程中温室气体的排放特征

为探讨畜禽养殖污水高氨氮负荷处理过程中的温室气体排放,本试验对缺氧/好氧(A/O)中试工程处理猪场沼液过程进行采样,对温室气体特性及影响因素进行了监测分析。结果表明：A/O工艺CH₄平均排放通量为1 454.76 mg·m^-2·h^-1,平均排放因子为0.85%,缺氧池排放占比最高,占总排放量的56.0%;N₂O平均排放通量为101.25 mg·m^-2·h^-1,平均排放因子为0.64%,好氧池排放占比最高,占总排放量的87.1%。NO₂^--N的积累会促使N₂O排放,但对CH₄排放有抑制作用。硝化细菌和反硝化细菌的反硝化反应可能是猪场污水处理过程中N₂O的主要排放途径。     

氮肥与DCD配施对温室番茄膨果期土壤N2O排放和产量的影响

以传统施肥为对照,进行氮肥与DCD配施对温室番茄膨果期土壤N2O排放通量和番茄产量的影响研究｡结果表明,配施DCD能显著降低番茄土壤N2O排放通量和排放总量,传统施肥条件下,第1次和第2次追肥土壤N2O排放总量分别为15.30､48.18kgN/hm2,传统施肥配施DCD各处理(DCD 5%､DCD 10%､DCD 15%､ DCD 20%)和优化施肥配施DCD处理土壤N2O排放总量则分别降低到8.56､6.53､5.16､3.92､3.38kgN/hm2 和36.33､26.38､11.61､12.49､7.94kgN/hm2;传统施肥条件下,第1次和第2次追肥土壤N2O排放系数分别是为0.11%和0.35%,传统施肥配施DCD各处理(DCD 5%､DCD 10%､DCD 15%､DCD 20%)和优化施肥配施 DCD处理土壤N2O排放系数分别降低到0.06%､0.05%､0.04%､0.03%､0.02%和0.26%､0.19%､0.08%､ 0.09%､0.06%,表现出了较好的硝化抑制效果｡优化施肥配施DCD处理对土壤N2O排放总量和土壤N2O排放系数的降低效果显著｡同时氮肥配施DCD对番茄果实产量也有明显的促进效果,传统施肥配施15%DCD和优化施肥配施10%DCD处理的增产效果显著,分别增产38.90%和38.38%｡综合可知,采用优化合理施肥同时配施量DCD不仅能够减少N2O排放,还能显著提高番茄产量,较好的实现了经济和环境效益双赢｡