西南旱地不同种植模式下土壤呼吸及水热因子对极端低温的响应

极端气候频现是全球气候变化的重要特征之一,其中极端低温不仅影响农业生产,也影响着农业碳排放。土壤呼吸作为农业碳排放的主要途径,缺乏在极端低温环境下的深入研究。本研究以我国西南地区旱地为研究对象,通过测定冬季低温环境下的土壤呼吸及其水热因子,分析了土壤呼吸等在极端低温环境下的响应特征,发现秸秆覆盖条件下紫云英与油菜混作的土壤呼吸和根呼吸最大,种植紫云英可显著提高10 cm处的土壤温度、土壤含水量和土壤电导率;在极端低温环境下,土壤呼吸和根呼吸显著降低,土壤呼吸的温度敏感性显著提高,Q₁₀值由0.31增加到1.19,同时改变了土壤呼吸与土壤电导率之间的关系。无秸秆覆盖时紫云英单作、紫云英与油菜混作的根呼吸比重分别提高了12.07%和8.15%;而秸秆覆盖下紫云英单作、油菜单作以及紫云英与油菜混作的根呼吸比重分别降低了28.55%、38.87%和24.80%。     

京郊畜禽粪污氮磷含量特征及影响因素分析

中国规模化养殖废弃物中养分资源数量可观,但缺乏循环利用技术,处置不当易引发环境污染问题。该文通过问卷调研和粪污样品检测,对京郊典型养殖场粪便和废水中的总氮、总磷含量特点进行分析,同时追踪典型规模化猪场废水中总氮、总磷含量变化的影响因素及其季节性变化特征。结果表明:所调研的养殖场中,猪粪、牛粪的总氮质量分数平均值分别为29.1,17.8 g/kg,总磷质量分数平均值分别为15.1,6.8 g/kg,猪粪便的总氮、总磷含量变异程度大于牛粪;猪场和牛场中废水总氮、总磷质量分数的平均值分别为892,540和82.4,53.3 mg/L,猪场废水总氮、总磷含量变异程度明显大于牛场。规模化猪场粪便总氮、总磷含量受到饲料配方的影响较大;受饲料和圈舍用水量的影响,现行饲养工艺及粪污处理方式下粪便对废水中总氮、总磷含量的影响较小;万头以上的规模化猪场废水中总氮、总磷含量存在季节性差异,且随着废水存储时间的推移其无机磷比例增加。这些变化特征可对畜禽粪便和养殖废水的资源化再利用提供了有用的参考。     

VNT与EGR耦合对不同气压下燃用含氧燃料柴油机性能的影响

将废气再循环(exhaust gas recirculation,EGR)、可变喷嘴涡轮增压器(variable nozzle turbocharger,VNT)与含氧燃料掺烧技术结合,可拓宽EGR的适用工况,提高空燃比,既有助于解决氮氧化物(nitrogen oxides,NOx)与微粒(particulate matter,PM)排放的矛盾,也有利于减小海拔上升导致的柴油机性能恶化的程度。选择EGR与VNT耦合的高压共轨柴油机作为研究机型,将生物柴油和生物乙醇按一定比例与柴油混合成生物乙醇柴油(biodiesel-ethanol-diesel,BED)燃料,利用大气模拟系统,在100和80 k Pa的环境下,试验研究VNT与EGR对含氧燃料柴油机动力性、经济性、排放特性的影响规律。结果表明:含氧燃料柴油机的动力性和经济性随着VNT开度和EGR率的增大以及大气压力的降低而变差,在大气压力为80 k Pa、转速为2 200 r/min工况下,VNT开度从22%增大到28%扭矩平均降低3.8 N·m,比油耗平均增加4.2 g/(k W·h),EGR率每增大5%扭矩平均降低0.8 N·m,比油耗平均增加1.5 g/(k W·h),大气压力从100降低至80 k Pa时扭矩平均降低3.4 N·m,比油耗平均增加4.9 g/(k W·h);VNT开度从22%增大到28%时NOx平均减小15%,EGR率每增大5%时NOx排放平均降低12%,大气压力从80增大到100 k Pa时NOx排放平均增加11%;VNT开度从22%增大到28%烟度的平均增幅为175.3%,EGR率每增大5%烟度的平均增幅为331.9%,大气压力从100降低至80 k Pa时烟度的平均增幅为96.6%。     

灌溉方式和秸秆还田对设施番茄田CO2排放的影响

中国北方下沉式设施菜田表层土壤缺失,以及高温高湿的环境条件,导致耕层土壤有机质含量低、矿化快。如何减缓土壤有机质矿化,是该文所关注的焦点问题。该研究采用二因素试验设计,主因素为灌溉方式(传统畦灌施肥、滴灌施肥),副因素为秸秆(含C量为0、3 500 kg/hm2)。测定了48 h内每3 h的CO2排放通量,以及全生育期CO2日排放通量、土壤温度。结果表明:1)08:00-09:00测定的土壤CO2排放通量与CO2日均排放通量不存在显著差异,二者呈极显著线性正相关关系,其决定系数为0.987;而其他时段测定值与日均值均存在显著差异。2)与传统畦灌相比,无论是否添加秸秆,滴灌处理均显著降低了CO2累积排放量。3)CO2排放高峰出现在定植后8~15 d,随后逐渐降低并趋于平稳;定植后40 d内能检测到处理间CO2日排放通量的差异,此后处理间差异不显著。4)CO2累积排放通量和土壤积温呈显著正相关关系。综上所述,滴灌施肥栽培体系可显著降低土壤CO2排放量,有利于设施菜田土壤有机质的积累。     

中国农业氨排放的时空演变趋势与减排潜力分析

中国雾霾成因比发达国家更为复杂,人为源氨气(NH_3)污染是中国PM2.5指数被持续推高的重要因素,却一直被全社会所忽视。已有研究表明,人为源NH_3排放主要来自农业,农业NH_3减排是雾霾治理最经济有效的方法,因此,研究中国农业NH_3减排潜力对中国控氨治霾具有重要现实意义。本文基于各类统计年鉴和研究成果中的相关数据,参考《大气氨源排放清单编制技术指南(试行)》,构建农业NH_3减排潜力分析模型,应用排放因子法和情景分析法,测算并分析了中国2004—2013年农业NH_3排放演变和2020—2030年农业NH_3减排潜力。结果表明:1)2013年中国农业NH_3排放总量为1 193.92万t,比2004年增长18.59%。2)农业年NH_3排放总量在60万t以上的省市,2004年有河南、山东、河北和内蒙古4省,到2013年演变为河南、内蒙古、河北、山东、新疆和四川6省。3)趋势照常情景(business-as-usual,BAU)下,2020年、2025年和2030年中国农业NH_3排放将比2013年分别提高15.26%、23.60%和30.23%。4)减排情景下,2020年、2025年和2030年的中国农业NH_3排放将比BAU情景分别减少319.40万t、501.31万t和660.40万t,将比2013年分别下降11.49%、18.39%和25.08%。5)未来中国农业NH_3减排的关键取决于中国居民消费畜禽产品的数量和结构,其次是中国畜禽养殖的饲料营养水平改变。6)未来中国农业NH_3减排重点区域在河南、山东、河北、内蒙古和四川。由此可见,BAU情境下未来中国农业NH_3排放将失控,未来中国农业NH_3减排必须从大力削减重点区域排放和加速转变居民畜禽产品消费行为两方面入手。     

草坪土壤异养硝化菌的分离筛选及硝化产物特征分析

从早熟禾草坪土壤中分离出两株异养硝化菌,将菌株16S rDNA测序结果在GenBank中进行同源性对比确定菌种,用无机氮源（NH4+-N和NO3--N）在适宜条件下测定两个菌株的硝化能力,分析中间产物、反硝化作用和N2O排放特征。结果表明,分离到的异养硝化菌属于假单胞杆菌属（Pseudomonas sp.）,两个菌株的16S rDNA片段长度分别为1 448和1 460 bp,命名为Pseudomonas sp. BJ和Pseudomonas sp. DJ,GenBank登录号分别为MF001078和MF001079;两个菌株对无机氮的氧化能力很强,培养24 h内BJ和DJ菌株对铵态氮的总硝化率分别为96.61%和97.06%,最大硝化速率分别为21.97和18.90 mg ? L-1 ? h-1。但两个菌株的反硝化能力不强,最大反硝化速率分别为0.99和1.00 mg ? L-1 ? h-1;两个菌株的代谢途径是NH4+ → NH2OH → NO2- →NO3-,DJ菌株的最终产物以NO3--N为主,积累量高于BJ菌株（P < 0.05）。BJ菌株的N2O排放量显著高于DJ菌株（P < 0.05）。     

生物炭对稻田温室气体CH4和N2O排放的影响综述

稻田是大气CH4和N2O的重要排放源,减少稻田CH4和N2O排放对缓解全球气候变暖具有重要意义。生物炭具有含碳量高、难分解、比表面积大、疏松多孔等特性。利用生物炭可改善稻田土壤理化性质及微生物学性质,减少温室气体的排放,提高水稻产量。在现有相关研究的基础上,结合国内外研究进展,回顾了国内外生物炭的研究历史及特性,全面评述了生物炭影响稻田温室气体排放的作用机理,以及对稻田温室气体CH4和N2O排放、综合温室效应(GWP)、温室气体排放强度(GHGI)、净生态系统经济预算(NEEB)的影响等国内外研究进展,提出了未来生物炭在稻田温室气体排放方面的研究方向。     

干湿交替和模拟氮沉降对巴音布鲁克高寒湿地土壤CO2排放的影响

为探讨干湿交替和模拟氮沉降对高寒湿地土壤CO_2排放的规律,以新疆巴音布鲁克高寒湿地土壤为研究对象,通过室内模拟控制试验,研究水分变化下[100%、70%、50%、40%和25%WFPS(土壤充水孔隙度Water filling soil porosity)]氮添加N0(0 kg·hm~(-2)·a~(-1))、N10(10 kg·hm~(-2)·a~(-1))和N100(100 kg·hm~(-2)·a~(-1))处理对巴音布鲁克高寒湿地土壤CO_2排放的影响。研究结果表明:土壤CO_2排放速率及累积排放量随WFPS值及氮添加量的增大而增加。一个循环,土壤由干到湿的过程中,初期土壤CO_2排放速率最高,随后随着水分减少,土壤CO_2排放速率呈降低趋势;首次干湿循环土壤CO_2累积排放量最大。土壤TN、NO_3~--N、NH_4~+-N、SOC含量均随土壤水分和氮添加量的增加而增加,而土壤SON随土壤水分和氮添加量的增加而减少。水分与土壤CO_2排放速率呈极显著正相关,氮添加与CO_2排放亦呈正相关。除了土壤SON、SOC含量与土壤CO_2排放速率呈负相关关系外,土壤TN、NO_3~--N、NH_4~+-N与CO_2排放都呈现出正相关关系。