温度对旱田土壤N2O排放的影响研究

以南方亚热带代表性旱田土壤—贵州玉米 -油菜轮作田、大豆 -冬小麦轮作田和休耕地为研究对象 ,同步观测了整个轮作期土壤N2 O排放通量和温度的季节变化。同时 ,采用DNDC模型定量探讨了未来气温变化对土壤N2 O排放的潜在影响。结果表明 ,温度是土壤N2 O排放通量规律性日变化的最主要控制因素 ;除大豆地外 ,其他作物生长季节和休耕地的N2 O排放通量季节变化与温度之间均存在一定程度的正相关性 ,其中冬春季休耕地的N2 O排放通量与温度间存在弱指数函数关系。模型检验结果表明 ,除大豆地外 ,其余试验地的N2 O排放通量均随年均气温升高而升高 ,在冬春季 ,土壤N2 O排放通量对气温变化的敏感性强于夏秋季 ,尤其以冬春季休耕地受气温变化的影响最为显著。     

肥水管理方式对蔬菜田N2O释放影响的模拟研究

通过田间静态箱监测和DNDC模型模拟的方法,对比研究了崇明岛东滩蔬菜田在常规肥水管理和精确滴灌施肥方式下N2O的排放情况,从排放特征、全年通量、单位氮肥N2O损失率以及单位作物产量排放量等方面分析了不同肥水管理方式对旱田土壤N2O排放的影响。 结果表明,基于土壤和作物养分平衡管理的精确滴灌施肥技术,由于减少了氮肥施用量并改进了肥水分配方式,提高了肥料的利用效率,在保持农作物产量的基础上减少了N2O的排放。与常规肥水管理方式相比,滴灌施肥区2006年和2007年的N2O排放通量分别减少6.2和6.8 kg N·hm^-2·a^-1,单位氮肥N2O损失率明显降低,2006年和2007年单位产量排放量分别削减53.2％和58.9％。     

基于DNDC模型的川中丘陵区不同轮作制度下稻田CO_2排放研究

利用IKONOS高分辨率（1m）卫星遥感图,选定代表川中丘陵区特征的四川省金堂县为研究区域,选取冬水田-水稻田（PF）、油菜-水稻田（RR）和小麦-水稻田（RW）3种主要轮作制度下353块稻田为研究对象,于2005年5月-2006年5月对作物田间管理、作物产出、土壤理化性状及施肥情况,以及水质与气象等基础资料进行调查、测定和统计分析,利用DNDC模型模拟川中丘陵区不同轮作制度下稻田CO2排放情况。结果表明：PF、RR和RW 3种轮作制度下CO2年总排放量分别为：4102、7512和8111kg.hm-2,且RW和RR均显著高于PF,但3种轮作制度下单季作物的CO2排放量差异不大,RR处理的单季作物的CO2排放量最小,其年总作物产量居中,RW处理产量最高。PF水稻生长期和休闲期CO2排放通量分别为25.48和3.36kg.hm-2.d-1,水稻生长期是休闲期的7.58倍;RR和RW在水稻生长期CO2排放通量平均为23.32和25.21kg.hm-2.d-1,低于PF水稻生长期CO2排放通量,但差异未达到显著水平,而RR和RW非水稻生长期的CO2排放通量分别为19.34和20.96kg.hm-2.d-1,分别为PF休闲期的5.76和6.24倍。根际呼吸是土壤呼吸的主要部分,整个生长期PF、RR、RW的根呼吸贡献率平均为59.14%～62.96%。     

基于模型的上海郊区地下水氮素非点源污染特征研究

农业非点源污染是造成上海郊区地下水污染的主要因素,定量分析预测农业生产过程氮素的迁移转化规律是有效控制地下水污染的重要环节。以上海市浦东新区新场镇果园村的桃园为研究对象,借助生物地球化学过程模型（DNDC）和长期水文影响评价模型（L-THIA）,基于连续观测数据,详细分析了农业生产过程中氮素造成的非点源污染,特别是对周边地表、地下水的影响。结果表明,地表水总氮均值达6.34mg·L-1,远劣于地表水Ⅴ类标准（≤2.0mg·L-1）;地下水中总氮均值达16.85mg·L^-1,远劣于地表水Ⅴ类标准（≤2.0mg·L^-1）。约有20%采样点硝态氮含量属于地下水Ⅴ类（〉30mg·L^-1）。野外检测数据表明,该区地表水、地下水污染均严重超标,不宜饮用。模型分析显示,水体污染源主要来自桃园生产中施用的肥料,其中就模拟结果的数值可以得出,大约年农田氮输入量的1.7%通过土壤径流进入地表水,约3.5%经过土壤渗漏进入地下水,实测地下水中氮含量占桃园总氮输入量的5.8%。因此,合理调整施肥措施和施肥结构是减少土壤-水体中氮素污染的有效途径。     

梁子湖湿地农田碳氮循环的模拟研究

以典型低湿地水田为研究对象,采用美国新罕布什尔大学李长生教授提出的一种生物地球化学模型DNDC来模拟湿地生态系统中土壤-植物-大气之间碳氮的循环。结果表明,湿地土壤有机碳的输入为523.8 kg.hm-2,主要是作物残留的秸秆和根系;土壤N的输入为197.9 kg.hm-2,土壤有机碳的输出为13 508 kg.hm-2,土壤N的输出为411.8 kg.hm-2。由于人为的影响,土壤C的亏损很大,N的输入输出也不平衡。     

辽东湾沿海水稻田温室气体排放的时空动态模拟

 【目的】利用遥感信息技术和DNDC生态过程模型相结合对水稻田排放的温室气体通量进行模拟和定量估测，并分析其排放的时空动态格局。【方法】利用遥感技术对覆盖辽宁省大洼县的卫星图像（Landsat TM和CBRES2）进行土地利用／覆盖分类，提取研究区1988年和2005年的水稻田空间分布特征信息并计算其面积。应用DNDC模型对这两个时期进行温室气体（CO2、N2O、CH4）排放通量模拟，分析辽东湾沿海地区水稻田温室气体排放的时空动态。【结果】与1988年相比，2005年的水稻田的面积约增加7 066.2公顷。1988年整个研究区CO2、N2O和CH4排放总量分别为-1.20 Tg C、2.57×10-4 Tg N和1.4×10-2Tg C，而2005年为-0.72 Tg C、2.69×10-4 Tg N和1.7×10-2Tg C。空间分布上表现为CO2在东、南部为高吸收，中北部低吸收的特征；N2O在中东部和西部地带排放低，北部排放高的特征；CH4在中东部和西南排放高，北部和东南部地带排放低。同时，净全球增温潜势具有在2005年比1988年空间差异小的特点。【结论】人口和经济因素是影响水稻田面积变化的主要原因。水稻田是一个重要的CO2汇，是N2O和CH4的排放源，并且排放通量的时空差异明显。     

基于DNDC模型的不同水文年稻田水碳管理模式优化

为探究不同水文年型下稻田最优的水碳管理模式,基于2 a田间试验数据校正并验证了DNDC模型,选取了3种典型的水文年,模拟了不同灌溉模式和秸秆还田水平下稻田土壤有机碳（SOC）和水稻产量的变化,并对结果进行了比选。结果表明：DNDC模型可以较好地模拟节水灌溉条件下稻田SOC和水稻产量变化;灌溉模式影响了稻田SOC和水稻产量,相同秸秆还田水平下,控灌稻田0~10 cm土层SOC略低于淹灌处理,但水稻产量更高,控灌稻田的SOC和水稻产量分别较淹灌稻田降低了0.25%~1.92%和增加了0.32%~8.13%。随着秸秆还田水平的提高,不同水文年的稻田SOC均呈阶梯状上升趋势,但水稻产量和水分生产率的结果存在差异,平水年呈先升高后稳定的趋势,在6 500 kg·hm^-2秸秆还田水平下达到峰值,丰水年条件下秸秆还田的增产作用较枯水年更为明显。与1 000 kg·hm^-2的秸秆还田水平相比,8 000 kg·hm^-2秸秆还田水平下水稻产量和水分生产率在1964年（枯水年）分别增加了1.95%和2.27%,而在1977年（丰水年）分别增加了4.36%和4.38%。节水灌溉与秸秆还田耦合是值得推荐的水碳管理模式,平、枯、丰水年的推荐秸秆还田水平分别为6 000、6 000 kg·hm^-2和7 500 kg·hm^-2,SOC和产量达到潜力的99.2%和89.8%以上,水分生产率较相同秸秆还田量的淹灌处理高43.5%以上。     

农田土壤有机碳演变模型的研究进展

土壤碳库是陆地生态系统的最大碳库。以Century、RothC和DNDC模型为例,对这3大模型的模拟原理和应用现状进行了概述,总结了其存在的问题,并指出未来的发展方向一方面应加强模型的验证以提高模拟精度,另一方面应与3S技术相结合建立大尺度数据库以扩大模拟范围。     

淮河流域稻麦轮作系统CH4通量模拟及减排研究

为研究气候变化下不同管理措施对淮河流域稻麦轮作农田生态系统CH₄通量的影响,通过参数率定后的DNDC(DeNitrification-DeComposition)模型,估算了淮河流域历史时期(2000—2020年)及未来(2021—2049年)RCP4.5(中等排放强度情景)和RCP8.5(高排放强度情景)两种情景下稻麦轮作农田CH₄通量时空分布特征,评估了未来气候变化下多种田间管理措施对流域CH₄的减排能力。结果表明：淮河流域历史时期区域CH₄通量平均排放强度为125.3 kg·hm^-2,未来两种情景(RCP4.5和RCP8.5)下区域CH₄通量平均排放强度分别为140.5 kg·hm^-2和150.5 kg·hm^-2,总体均呈显著上升趋势(P<0.01)。空间上,未来两种情景下CH₄通量空间分布特征相似,均呈现南部和西北部地区CH₄通量高,东北部和中西部地区CH...     

长期施肥下石灰性潮土有机碳变化的DNDC模型预测

为探讨长期不同施肥条件下土壤有机碳的变化规律及DNDC模型的应用,利用封丘石灰性潮土不同施肥措施下的长期定位试验数据,选取CK、NPK、1/2NPK+1/2OM、OM4个处理,分析了15年来作物产量及土壤有机碳(SOC)的变化特征,并用DNDC模型预测了试验地近100年(2000~2099)的SOC变化趋势。结果表明,各施肥处理的多年产量平均值和对照处理差异显著;施用化肥(NPK和1/2NPK+1/2OM)处理和有机肥(OM)处理间也有显著差异;产量最高为NPK处理,达10811 kg/ha,CK处理最低,但1/2NPK+1/2OM处理产量与NPK处理无显著性差异。15年来土壤耕层(0—20cm)有机碳平均值,以OM处理最高,达到7.90 g/kg,显著高于1/2NPK+1/2OM、NPK处理;而CK处理仅为4.15 g/kg。从15年来有机碳的变化看出,CK处理略有下降,NPK处理较为平稳,而1/2NPK+1/2OM和OM处理呈现不断上升趋势,OM处理上升幅度较1/2NPK+1/2OM处理大。对试验地SOC变化趋势长期(100a)的模拟结果显示,与初始土壤SOC含量相比,100a后不施肥处理(CK)土壤有机碳含量下降了52%,化肥(NPK)处理土壤SOC含量较为稳定,而1/2NPK+1/2OM处理和OM处理土壤有机碳增加明显,大约25a后基本上稳定,100a后分别较2000年增加了24%和25%。从实测数据的分析和DNDC模型模拟分析可以看出,有机肥和化肥配施能获得较高作物产量,并能有效地增加土壤SOC含量,从而提高土壤的可持续利用能力。