田间老化生物质炭减缓稻麦轮作系统土壤N2O排放能力降低的机理

作为一种重要的土壤调节剂,生物质炭在固碳减排,尤其在氧化亚氮(N₂O)减排方面的作用日益突出。本研究通过田间定位试验,分析稻麦轮作体系新鲜和田间不同时间老化生物质炭对N₂O排放的影响,旨在明确生物质炭对田间N₂O排放的持续效应及其作用机理。试验共设置5个处理,分别为CK（不施氮肥和生物质炭）、N（施氮肥）、NB_0y（氮肥+新鲜生物质炭）、NB_2y（氮肥+2年老化生物质炭）和NB_5y （氮肥+5年老化生物质炭）,动态监测稻麦轮作周期N₂O排放,测定水稻和小麦收获后土壤理化性质和氮循环功能基因丰度。结果表明,生物质炭显著降低土壤N2O累积排放量32.4% ~ 54.0%,且表现为NB_0y> NB_2y> NB_5y。与N处理相比,NB_0y, NB_2y 和NB_5y处理显著提高土壤pH值0.6 ~ 1.2个单位、土壤有机碳（SOC）含量21.4 % ~ 58.6%、硝态氮（NO_3^--N）含量1.7% ~ 31.3%,对土壤pH改善能力随着生物质炭老化而下降。生物质炭处理显著提高nosZ基因丰度54.9% ~ 249.4%,土壤 (nirS+nirK)/nosZ比值随着生物质炭老化而增加。相关性分析表明,土壤N₂O累积排放量与pH值呈显著负相关,与NO_3^--N含量和amoA-AOB（氨氧化细菌）丰度呈显著正相关。因此,新鲜和田间不同时间老化生物质炭均能显著改善土壤理化特性,降低土壤 N₂O排放且新鲜生物质炭的作用效果优于老化生物质炭。土壤NO_3^--N 含量及(nirS+nirK)/nosZ比值的增加,是导致老化生物质炭减排N₂O能力降低的主要原因。     

集约化菜地N2O排放及减排——基于文献整合分析

为了评估中国菜地生态系统N2O排放及其减排潜力,通过搜集已发表的露天及温室菜地N2O减排田间原位观测数据,利用整合分析方法,评估了减施氮肥、配施硝化抑制剂、有机肥替代、施用生物质炭和优化灌溉等几种措施在蔬菜生产中减排N2O的潜力。结果表明:菜地中大量施用氮肥虽然增加蔬菜产量,但也显著增加了菜地N2O排放。在高施氮下,与露天菜地相比,温室菜地降低N2O排放系数和单位产量N2O排放量。与当地常规管理措施相比,各种优化措施均可在不同程度上降低菜地N2O排放,幅度分别为49.4%(减施氮肥)、33.2%(配施硝化抑制剂)、26.6%(有机肥替代)、29.1%(施用生物质炭)和34.3%(优化灌溉),平均达36.6%。在高施氮下,有机肥替代化肥能更有效地降低N2O排放系数和单位产量N2O排放量。菜地N2O排放量随着氮肥减施率的增加而降低,在低施氮土壤中N2O减排效果更好。优化灌溉在不同施氮量下对N2O的减排效果相当,配施硝化抑制剂和施用生物质炭则在低施氮条件下N2O减排效果更好。中国露天和温室菜地生态系统N2O减排潜力大,减施氮肥、配施硝化抑制剂、有机肥替代、施用生物质炭和优化灌溉等几种措施均能有效降低N2O排放。由于温室菜地集约化程度更高,N2O减排效果明显。