N2O emission mitigation and microbial activity after Biochar and Cao application in a flooded nitrate-rich vegetable soil

Adding easily decomposable organic materials into flooded nitrate-rich soils can effectively decrease the soil nitrate concentration and repair nitrate-rich soil. However, nitrate reduction is usually accompanied with an increase in N₂O emission. This study was conducted to reduce N₂O emission in a nitrate-rich vegetable soil flooded for remediation and amended with biochar. Nitrate-rich vegetable soil was placed in five treatment groups: flooding (F); flooding with rice straw (F?+?RS); flooding with rice straw and 1% biochar (F?+?RS?+?1% biochar); flooding with rice straw and 3% biochar (F?+?RS?+?3% biochar); flooding with rice straw and CaO (F?+?RS?+?CaO). Biochar and CaO reduced the N₂O emission levels relative to the F?+?RS group, with the former being more effective than the latter, achieving reduction of 40.70% (3% biochar) and 17.35% (CaO) of cumulative N₂O emission. The 3% biochar was more effective than the 1% biochar. Regression analysis showed a positive correlation between the abundance of NO reductase gene (norB) and soil N₂O emission flux. In general, biochar and CaO could effectively reduce N₂O emissions from a nitrate-rich vegetable soil during flooding remediation, duo to elevating soil pH and altering denitrifying activity. The norB gene was the most important denitrifying gene driving soil N₂O emission in the remediation.     

厨余与园林废物共堆肥过程氮素转化及损失

为获得适用于厨余垃圾与园林废物的共堆肥工艺,采用密闭式好氧堆肥,在含水率75%和通风量0.2 L/(kg·min)的条件下,以厨余垃圾和园林废物为研究对象,探讨了两者干物质质量比为4∶1(N1)、3∶1(N2)和2∶1(N3)时对发酵温度、pH值、C/N、GI、氨气、全氮、有机氮、铵态氮与硝态氮等的影响,以期揭示二者共堆肥过程中氮素的转化与损失规律。结果表明,在厨余垃圾与园林废物共堆肥过程中,两者为2∶1时,不但升温速度快,有效提高了反应过程的最高发酵温度,高达63.4℃,无害化程度彻底,而且初始C/N较适宜,在第21天实现了完全腐熟状态,加速了发酵进程;N3较N1、N2处理分别减少了30.30%、12.96%的全氮损失与7.8%、15.71%的氨气挥发损失,有效促进铵态氮向有机氮和硝态氮转化,氮素损失最小。因此,厨余垃圾与园林废物为2∶1时,更利于促进二者协同发酵处理,为提升共堆肥产品氮素养分含量提供理论支持。     

不同耕作措施对雨养冬小麦碳足迹的影响

为了解不同耕作管理措施对我国北方旱作农田作物生产生命周期内生产资料及生产过程碳排放足迹的影响,在山西省临汾市尧都区连续15年保护性耕作长期定位试验基地,利用静态箱-气相色谱法连续两年测定了不同秸秆管理和耕作措施(秸秆不还田旋耕、秸秆还田旋耕、秸秆覆盖免耕)下,旱作冬小麦田N_2O周年排放通量,并对不同耕作管理措施的生产资料和生产过程中的碳排放进行全面分析与计算,以估算不同耕作措施的碳足迹。结果表明:1)秸秆覆盖免耕和秸秆不还田旋耕条件下旱作冬小麦田N_2O年度累积排放量较秸秆还田旋耕分别平均减少19.2%和18.9%;2)旱作冬小麦在秸秆覆盖免耕条件下产量最高;3)旱作农田碳足迹中氮肥生产、农田N_2O直接排放和柴油消耗排放占到总排放足迹的90%以上;4)秸秆覆盖免耕较其他耕作方式的碳足迹低,两年试验期间,较秸秆还田旋耕处理碳足迹分别低11.0%和6.9%,较秸秆不还田旋耕处理碳足迹分别低7.9%和8.3%。5)在半干旱地区,秸秆覆盖免耕处理单位产量碳足迹最低,是本研究中低碳低排的推荐措施。本研究结果可为旱作农田以低碳减排为目标的可持续发展提供科学依据。     

水肥管理对稻田CH4排放及其全球增温潜势影响的评估

甲烷(CH_4)是主要温室气体之一,对全球增温的作用仅次于二氧化碳(CO_2)。稻田是CH_4的重要排放源,减少稻田CH_4排放对减缓气候变暖具有直接效应。为此,掌握稻田CH_4排放的规律和特征对控制和减少稻田CH_4排放尤为重要。为了解稻田温室气体排放的主要影响因子及影响程度,估算稻田温室气体全球增温潜势,寻求农田减排措施,我们通过收集已发表的文献建立了稻田CH_4排放的数据库,采用析因分析与回归分析方法对稻田CH_4日排放量和全球增温潜势特征和可能的影响因子进行了分析。结果表明,稻田CH_4日排放量和增温潜势均随土壤有机质背景含量的升高而增加,不同类型稻田CH_4日排放量大小依次为:双季稻晚稻双季稻早稻单季稻稻麦轮作晚稻;晚稻田CH_4的增温潜势大于早稻田。不同肥料处理条件下,稻田CH_4日排放量表现为:秸秆还田配施有机肥化学氮肥≈生物炭。控制灌溉水量可降低稻田CH_4的综合增温潜势,表现为:持续淹水晒田干湿交替控制灌溉。研究结果说明,稻田CH_4的产生与排放过程受土壤有机质含量、肥料管理和水分管理以及轮作制度等多种因素的共同影响,应依据不同土壤条件和种植制度,适当调整肥水管理,以减少稻田温室气体排放,降低其增温潜势。     

上海农田生态系统碳源汇时空格局及其影响因素分析

以1990—2009年上海市农作物产量、农田面积、农业投入等相关统计数据为依据,对上海农田生态系统主要碳源汇进行了测算,分析了上海农田生态系统碳源汇的时空变化特征,并探讨了农田生态系统碳源汇的影响因素。结果表明,1999—2009年上海农田生态系统碳吸收总量总体处于逐步下降趋势,且经济作物和果蔬作物碳吸收比例分别下降和上升明显;碳排放总量则呈逐步下降并趋于稳定的趋势,农用化学品投入是其主要排放源;单位面积碳吸收和排放量则一直处于波动状态。2009年上海各区县农田生态系统碳吸收量、碳排放量和单位耕地面积碳吸收量均为远郊大于近郊,而单位耕地面积碳排放量则为近郊大于远郊。碳源汇影响因素相关性分析表明,碳吸收与粮食作物和经济作物产量显著正相关,而与果蔬作物产量显著负相关;碳排放与农用化学品投入和燃料动力使用以及耕作灌溉管理均显著正相关。     

不同氮磷肥施用对春玉米农田N_2O排放的影响

农田过量施肥会增加N2O排放,使农田土壤成为重要的温室气体排放源。为减少农田N2O排放,利用自动观测系统研究了春玉米农田中不同肥料对N2O排放的影响,并结合作物产量及N2O的排放量探索减少温室气体排放的施肥措施。采用田间试验方法设定了不施肥（CK）、尿素（U）、尿素加磷肥（NP）和硝酸磷肥（NOP）4个处理进行研究。结果表明,各处理下N2O排放总量分别为：CK0.21kgN·hm-2、U1.19kgN·hm-2、NP0.93kgN·hm-2、NOP0.69kgN·hm-2;N2O排放主要受施肥、灌溉,降雨和土壤温度的影响;在作物生长后期土壤含氮量小于7mgN·kg-1的情况下,观测到土壤吸收N2O的情况;各处理下排放因子均小于政府间气候变化委员会（IPCC）的缺省值1%,表明IPCC推荐的排放因子不适用于估算中国北方的春玉米农田N2O排放。施加磷肥有助于减少农田N2O排放并提高产量,硝态磷肥较尿素可以显著减少N2O排放。综合考虑产量和N2O排放,相对于施用尿素和尿素加磷肥处理,硝酸磷肥处理不仅可节约15%和30%的肥料投入,而且分别减少42%和26%的N2O排放,具有减排不减产的良好效果。     

测土配方施肥项目固碳减排计量方法学探讨

固碳减排计量是进行减缓气候变化的碳交易机制的基础工作,而适合项目计量的计量方法学是实现交易的基础工具。我国正在大力推广的测土配方施肥项目在合理利用肥料、提高产量的同时,也表现出重要的农业温室气体的减排作用。为了给未来编制测土配方施肥方法学标准文本提供依据,本文从边界和基准线的设定、碳库和关键排放源的选取、固碳减排的计量方法等方面探讨了测土配方施肥项目固碳减排计量方法学问题。     

生物质炭还田对稻田甲烷的减排效果

为探讨不同生物质炭类型、输入量、还田时间和还田深度等因素作用下的CH4排放特征,采用静态箱-气相色谱法,通过向稻田土壤中施用3种类型的生物质炭（稻秆炭、麦秆炭、竹炭）,开展了水稻一个生长周期的室内观测试验。结果表明,3种类型的生物质炭输入后,对比空白处理,水稻产量显著性增加（P<0.05）,其中竹炭处理每盆实粒质量高达18.12 g,说明施用生物质炭可增加水稻产量;竹炭施用后稻田土壤CH4排放通量（80 mg/m2 h）显著低于稻杆炭和麦杆炭处理（P<0.05）,而稻杆炭和麦杆炭处理无显著性差异（P>0.05）,但都显著高于空白处理（P<0.05）,说明施用生物质炭可有效减少CH4排放。CH4排放通量与生物质炭用量负相关,CH4的排放通量随着生物质炭用量的逐渐增加而降低。同时,水稻移植前施用竹炭CH4排放通量（56.6 mg/m2 h）低于空白（96 mg/m2 h）及水稻成活前后（73.4和76.6 mg/m2 h）,但无显著性差异（P>0.05）,这与土壤氧化还原电位（Eh）变化相一致,说明生物质炭施用时间对稻田土壤CH4排放通量影响不大。此外,不同竹炭还田深度下的土壤CH4排放通量顺序为：中部输入（15 cm处输入）<表层输入（5 cm处输入）<深部输入（25 cm处输入）<空白（不输入生物质炭）,说明生物质炭中部输入更适用微生物生长和CH4气体减排。该研究可为太湖地区苕溪流域稻田增汇和温室气体减排提供参考。     

基于RS和GIS的深圳市土地利用/覆被变化及碳效应分析

基于多时相遥感影像数据,结合能源消费数据和相关经验数据,利用RS和GIS技术分析了2005—2013年广东省深圳市土地利用/覆被变化情况及其导致的碳效应变化。结果表明:近9a来深圳市土地利用变化十分显著,作为区域内最大碳汇的林地面积下降14.96%,净减少量为11 524.32hm~2,而最大碳源的建设用地面积上升23.26%,净增加量高达18 565.39hm~2,其他用地类型如耕地、草地、水域面积分别减少37.17%,31.98%,11.56%,未利用地面积增加713.28%;从方向性来看,9a内研究区土地转移过程中既有生态正向演变,也同时存在生态逆向演变过程。既有耕地的非农化,也包括建设用地的复垦退出,整体呈现非单向性的复杂特征;从数量特征来看,林地是最大的转出者,耕地次之,而建设用地是最大的接收者;基于碳效应测算模型,计算得出研究区近9a来土地利用/覆被变化造成的碳排放增量超过碳吸收增量高达85.41万t,说明人为活动和自然因素共同作用下的土地利用格局变化直接影响着区域碳循环过程,深圳市低碳城市建设目标面临严峻挑战。     

不同耕作措施对黑土碳排放和活性碳库的影响

农田耕地土壤碳的动态变化是陆地生态系统碳循环的研究热点,明确人为干预下土壤碳固定及排放的主导途径和因素,可以为制定农田固碳减排管理措施提供理论基础。为探究不同耕作措施下农田土壤碳循环特征,在东北典型黑土区黑龙江省青冈县设置不同耕作措施和秸秆还田方式的玉米种植田间试验,包括深松25 cm(T1),深松25 cm+秸秆粉碎还田(T2),深松35 cm(T3),深松35 cm+秸秆粉碎还田(T4),深松35 cm+秸秆粉碎覆盖还田(T5);对5种处理下土壤呼吸速率及碳累积排放量、土壤活性有机碳库组分和作物产量进行了分析。结果表明,秸秆粉碎还田显著增加了土壤碳排放,并且秸秆粉碎翻埋还田在增加土壤有机碳库和提高作物产量方面的效果优于秸秆粉碎覆盖还田。