采用室内培养实验,在旱地红壤中添加生物质炭和过氧化钙,探究生物质炭和过氧化钙对旱地红壤CH_4、CO_2和N_2O排放及微生物活性的影响。本试验共设置4个处理,即CK(对照)、Ca(过氧化钙,1.72 g·kg~(-1))、C(生物质炭,21.46 g·kg~(-1))、C+Ca(生物质炭,21.46 g·kg~(-1);过氧化钙,1.72 g·kg~(-1))。结果表明:生物质炭和过氧化钙单施能够减少CO_2和N_2O通量,配施(C+Ca)对CH_4、CO_2和N_2O气体减排的效果更显著;从温室气体增温潜势(GWP)变化可以看出改良剂对温室效应具有明显的减轻作用。生物质炭和过氧化钙在一定程度上增加土壤pH、土壤微生物量碳和可溶性有机碳含量。土壤中添加生物质炭和过氧化钙均可以提高蔗糖酶、淀粉酶以及脲酶活性,其中配施(C+Ca)效果最好。因此,生物质炭和过氧化钙配施能够有效降低旱地红壤温室气体的排放量,对旱地红壤的减排可以起到一定作用。

[目的]施用生物炭是稻麦轮作系统温室气体减排的新型措施。研究甲烷(CH4)和氧化亚氮(N2O)在土壤剖面中的分布特征,可以揭示生物炭影响温室气体的产生和排放机制。[方法]设置对照(N0B0)、单施氮肥(N1B0)、单施生物炭(N0B1)和氮肥配施生物炭(N1B1)4个处理,利用土壤剖面气体原位采集系统研究氮肥配施生物炭对稻麦轮作系统土壤剖面7、15、30和50 cm这4个层次CH4和N2O浓度周年变化的影响。[结果]N2O浓度的峰值均出现在氮肥施用后;施氮肥处理较不施氮肥处理显著增加水稻季土壤各层次CH4浓度和整个轮作期间土壤各层次N2O浓度(P<0.05);施氮处理均表现出土壤上层CH4和N...

【目的】研究生物炭对氮肥硝化过程中硝态氮、铵态氮含量及N_2O、NH_3排放的影响,为提高肥料氮的利用率、减少氮损失提供参考。【方法】在陕西关中地区,采集小麦-玉米轮作大田耕层0～20 cm土壤,采用室内培养试验,在供试土娄土中分别添加麦秸和烟秆生物炭,同时施用氮肥尿素,施氮量90 kg/hm~2,每种生物炭添加量设3个水平(0(对照)和15,30 Mg/hm~2),试验共计6个处理,测定尿素硝化过程中不同处理土壤硝态氮、铵态氮含量以及N_2O、NH_3排放通量的动态变化。【结果】与对照相比,添加两种生物炭均可以降低土壤铵态氮和硝态氮含量,显著抑制尿素的硝化作用,其中高量麦秸生物炭的抑制作用更明显,烟秆生物炭较麦秸生物炭的抑制作用更强。添加烟秆生物炭和麦秸生物炭均可以增加尿素硝化过程中N_2O排放通量以及总排放量,而且高量烟秆生物炭处理的N_2O总排放量显著高于低量烟秆生物炭处理。与对照相比,两种生物炭之间NH_3总排放量无显著变化,表明土娄土中添加生物炭对尿素硝化过程中氨的挥发无显著影响。【结论】在土娄土中施用生物炭有增加温室气体N_2O排放的风险,建议采用改性生物炭或采取相应的其他措施减少N_2O的排放。

【目的】研究大气CO_2浓度和温度升高条件下稻麦轮作生态系统N_2O排放的响应规律,以期科学评估未来气候变化情境下,CO_2浓度和温度升高对稻麦轮作生态系统N_2O排放的影响,为中国应对未来气候变化提供数据支持。【方法】依托同步模拟自由大气CO_2浓度升高和温度升高的T-FACE试验平台,设置本底大气CO_2浓度和温度(Ambient)、500μmol·mol~(-1) CO_2+本底大气温度(C)、本底大气CO_2浓度+温度增加2℃(T)和500μmol·mol-1 CO_2+温度增加2℃(C+T)等4个处理。采用静态暗箱-气相色谱法原位观测稻麦轮作生态系统N_2O排放通量,研究稻麦轮作生态系统N_2O排放对大气CO_2浓度和温度升高的响应规律。【结果】(1)CO_2浓度升高使水稻和小麦生物量和产量分别显著增加9.7%、11.3%和5.6%、5.7%(P<0.05);温度升高使水稻和小麦生物量和产量分别显著减少21.1%、18.0%和31.6%、17.7%(P<0.05);CO_2浓度和温度的同步升高使水稻和小麦生物量和产量分别显著降低13.5%、8.7%和26.0%、10.3%(P<0.05)。(2)CO_2浓度和温度升高,均未改变稻麦轮作系统N_2O的季节排放模式。CO_2浓度升高条件下,水稻季和小麦季N_2O排放分别增加15.2%和39.9%,其中后者达显著水平(P<0.05);温度升高未显著影响水稻季N_2O排放,但显著增加小麦季N_2O排放20.5%(P<0.05);CO_2浓度和温度同步升高对水稻季N_2O排放的影响存在较大的年际差异,但总体上有促进N_2O排放的趋势;CO_2浓度和温度同步升高极显著增加小麦季N_2O排放(46.0%,P<0.01)。(3)小麦季N_2O排放与小麦生物量密切相关,在CO_2浓度和温度升高条件下,小麦季N_2O排放与小麦地下部生物量和ΔSOC之间具有显著的正相关关系。(4)与对照组相比,CO_2浓度升高、温度升高以及两者的共同作用,分别导致稻麦轮作系统单位产量的N_2O排放强度(GHGI)分别增加29.1%、66.3%和81.8%,其中温度升高和CO_2浓度和温度同步升高处理达显著水平(PT>C。可见,在未来CO_2浓度和温度升高情境下,为保证现有粮食供应水平不变,由稻麦生产所导致的N_2O排放强度变化可能会进一步加剧气候变化进程。

为探究咸淡轮灌模式下春玉米土壤温室气体的排放特性,采用4种水质,即淡水和矿化度分别为2、3.5和5g/L的微咸水;2种轮灌方式,即淡水—微咸水(1∶1)和淡水—微咸水—微咸水(1∶2)循环轮灌进行滴灌试验,分析了不同处理对农田土壤CO_2、N_2O排放和春玉米产量的影响。结果表明:1)1:2轮灌处理CO_2和N_2O日平均排放通量比1∶1轮灌分别低10.26%、8.74%。2)矿化度为3.5和5g/L微咸水处理CO_2气体日均排放通量比2g/L分别低27.82%、31.16%,N_2O气体日平均排放通量比2g/L分别低4.46%、8.23%。3)相比2g/L处理,3.5和5g/L处理产量平均减少5.92%、11.05%;1∶2轮灌比1∶1轮灌产量平均减少2.00%。4)显著性分析表明:水质对CO_2气体日平均排放通量和玉米产量的影响显著(P0.05);轮灌方式对CO_2、N_2O气体排放通量和玉米产量的影响不显著(P>0.05)。

【目的】探明不同类型氮肥对高纬度春玉米土壤N_2O和CO_2昼夜排放的影响,以期为高纬度地区农田氮肥高效利用管理和温室气体减排提供参考依据。【方法】通过田间微区施用缓释肥(SLN)、尿素添加硝化抑制剂+脲酶抑制剂(NIUI)和普通尿素(OU)试验,采用静态箱-气相色谱法,分别在苗前(S1)、苗期(S2)、拔节期(S3)、灌浆期(S4)、蜡熟期(S5)和休闲期(S6)6个时期取样测定,比较分析农田N_2O和CO_2的昼夜排放特性。【结果】施用不同类型氮肥,田间N_2O和CO_2昼夜排放均呈单峰变化趋势,S1—S6时期,土壤N_2O排放高峰出现在12:00—19:00,排放低谷出现在下半夜(0:00—6:00),而S2—S5同一时期白天或夜晚各观测时段之间CO_2排放通量差异不显著。S1和S2时期,N_2O和CO_2白天排放量分别占全天总排放量的56.2%—82.3%和53.6%—66.5%,而S3—S6时期,白天排放比例分别为40.6%—59.6%和43.7%—55.4%。SLN处理减少了S1时期土壤N_2O的全天总排放量,而NIUI处理减少了S1、S2和S5时期土壤N_2O的全天总排放量,其主要减排时段为S1时期的4:00—16:00和S2时期的12:00—22:00,其中S2时期18:00—19:00减排量占所有减排时段总量的57.3%,S5时期昼夜各时段均表现为减排作用,且昼夜减排比例相当;SLN对土壤CO_2的主要减排时段为S1时期的全天和S3时期的15:00—4:00,其中S1时期12:00—23:00减排比例高达76.8%,S3时期夜晚减排比例占所有减排时段总量的68.1%;NIUI处理在玉米生长季5个测定日都表现出对CO_2的减排作用,但昼夜减排比例存在差异,白天平均减排46.9%,最高减排达73.2%。同时发现,N_2O和CO_2排放通量日均值与9:00—10:00观测值存在极显著正相关关系(r_(N_2O)=0.938**,r_(CO_2)=0.977**),9:00—10:00可作为东北春玉米农田N_2O和CO_2昼夜排放研究的代表性取样时段。【结论】不同类型氮肥对土壤N_2O和CO_2昼夜排放通量的影响在不同时期表现各异。与常规施氮相比,缓释氮肥抑制了玉米苗前期土壤N_2O昼夜排放,减排时段主要在9:00—22:00,而在其他测定日均促进了土壤N_2O昼夜排放;尿素添加硝化抑制剂和脲酶抑制剂抑制了玉米苗前白天、苗期夜晚以及收获期白天和夜晚的土壤N_2O排放,对拔节期至灌浆期土壤N_2O的昼夜排放均表现为促进作用。在苗前测定日全天和拔节期测定日的夜晚,缓释肥对土壤CO_2表现出减排作用;尿素添加硝化抑制剂和脲酶抑制剂降低了6个测定日土壤CO_2的排放。

[目的]研究增温和氮沉降对中亚热带森林土壤氮矿化和氧化亚氮(N_2O)排放的影响,以期深入认识全球变化背景下中亚热带森林土壤氮循环过程。[方法]选取经过野外增温和氮添加处理的中亚热带杉木人工林土壤,将野外非增温处理和增温处理的土壤置于不同温度(20、25℃)培养箱中,同时对野外氮添加处理的土壤继续添加不同梯度的氮素(0.1、0.2 g·kg~(-1),以干土计),进行为期28 d的室内培养,研究增温和氮添加对土壤氮矿化和N_2O排放的影响。[结果]与对照相比,增温和氮添加及二者交互处理增加了土壤铵态氮、硝态氮和矿质氮含量,且氮添加水平越高增加越明显,增温处理增加不显著。与对照相比,培养28 d后增温处理的土壤净铵化速率、净硝化速率和净氮矿化速率变化不显著,低氮、增温+低氮显著增加土壤净硝化速率,而高氮、增温+高氮显著降低土壤净氮矿化速率。与对照相比,增温和氮添加及二者交互处理总体降低土壤N_2O排放速率,土壤N_2O累积排放量也显著降低(P<0.05),其中,单独增温、低氮、高氮、增温+低氮和增温+高氮处理土壤N_2O累积排放量显著低于对照50%、21%、29%、62%和31%。增温和氮添加及二者交互处理显著降低土壤pH值。相关性分析表明:土壤N_2O排放速率与土壤pH值呈显著正相关,与硝化速率呈显著负相关,而与土壤铵化速率无显著相关。[结论]增温和氮添加降低土壤pH值,同时抑制土壤N_2O排放,因此,全球变化背景下中亚热带森林土壤中存留的硝态氮可能以淋溶方式损失。

采用静态箱-气相色谱法,研究小兴安岭兴安落叶松-油桦-修氏苔草沼泽林、兴安落叶松-油桦-笃斯越橘-藓类沼泽林和兴安落叶松-狭叶杜香-中位泥炭藓沼泽林生长季节土壤温室气体(CO2,N2O和CH4)排放通量的季节变化规律、季节排放量及其主控因素。结果表明:1)3种落叶松沼泽林土壤CO2排放通量均呈现夏季高(651.4～823.6mg·m-2h-1)春秋季低(233.3～310.0mg·m-2h-1)的单峰型季节变化,N2O排放通量(0.010～0.049,0.012～0.020和0.010～0.080mg·m-2h-1)分别呈现夏季>春季>秋季,春季>夏季>秋季和秋季>春季>夏季的变化规律,CH4...

利用静态箱-气相色谱法,研究大兴安岭4种典型落叶松林(藓类-兴安落叶松林、杜香-兴安落叶松林、草类-兴安落叶松林和杜鹃-兴安落叶松林)在生长季主要温室气体(CO_2、CH_4和N_2O)排放通量特征及与土壤理化性质的关系。结果表明:4种落叶松林均为CO_2的排放源,平均排放通量分别为45.88(藓类-兴安落叶松林)、38.68(杜香-兴安落叶松林)、54.54(草类-兴安落叶松林)和62.98(杜鹃-兴安落叶松林) mg·m~(-2)h~(-1)。其中杜鹃-兴安落叶松林排放通量最高,4种林型土壤CO_2排放通量均与土壤温度呈显著正相关。CH_4平均排放通量依次为0.089(藓类-兴安落叶松林)、-0.037(杜香-兴安落叶松林)、0.004(草类-兴安落叶松林)和-0.03(杜鹃-兴安落叶松林)mg·m~(-2)h~(-1),藓类-兴安落叶松林和草类-兴安落叶松林为CH_4的源,另2种林型表现为CH_4的汇。其中藓类-兴安落叶松林贡献了该地区95%以上的CH_4排放量。草类-兴安落叶松林和杜鹃-兴安落叶松林与土壤温度存在显著相关性。藓类-兴安落叶松林和杜香-兴安落叶松林与土壤有机碳呈显著负相关。4种林型中仅杜鹃-兴安落叶松林土壤CH_4排放通量与5 cm深土壤含水量存在显著相关性。N_2O平均排放通量依次为0.007 3(藓类-兴安落叶松林)、0.012(杜香-兴安落叶松林)、0.009 3(草类-兴安落叶松林)和-0.0003(杜鹃-兴安落叶松林)mg·m~(-2)h~(-1),表现为N_2O的源(杜鹃除外)。不同月份N_2O排放通量研究结果显示,该地区4种林型N_2O的排放主要集中在夏末和秋季。影响N_2O排放通量的环境因子因林型而异,其中草类-兴安落叶松林与10 cm土壤温度呈显著正相关,与全氮、碱解氮和有机碳呈显著负相关;杜鹃-兴安落叶松林与土壤温度和土壤含水量均呈显著正相关性;藓类-兴安落叶松林和杜香-兴安落叶松林分别与土壤全氮和有机碳存在显著相关性,与土壤温度、含水量、pH值无显著相关性。

介绍了经过改装并配有火焰离子检测器 (FID)和电子捕获检测器 (ECD) ,能同步分析稻田CO2 、CH4和N2 O排放通量的气相色谱仪Agilent 4 890D的基本原理、主要配置及性能。该仪器与GC 14A气相色谱仪的分析结果十分接近。对2 0 0 1年南京市江宁区稻田CO2 、CH4和N2 O的季节排放通量的实测结果表明 ,该仪器具有简便易行 ,准确可靠等优点 ,能够满足农田生态系统几种温室气体同步分析的要求

利用静态暗箱/气相色谱法连续两个生长季(2003-2004年)对三江平原小叶章草甸和毛果苔草沼泽CO2、CH4和N2O的排放通量进行野外原位观测。结果表明:两种类型湿地的生长季均为温室气体的排放源,三种温室气体排放通量之间的关系是,CO2和CH4、CO2和N2O、CH4和N2O排放通量之间均为正相关,但显著性水平视不同湿地类型以及不同年份而异。表明它们之间的相互关系受湿地类型以及环境因素的影响,本研究结果进一步证明了植物在沼泽湿地温室气体排放中的关键性作用。

为研究秸秆还田对热带地区稻田N_2O排放的影响,以不同管理措施下耕作4 a的稻田土壤为基础,通过盆栽试验观察种植水稻后N_2O排放动态变化。试验设置了不施氮对照(CK)、常规施氮(CT)、单施秸秆(ST)和常规施氮+秸秆(CTST)处理。结果表明,各处理N_2O排放通量在-0.23～6.64 mg/(m~2·h),主要集中在水稻生育前中期,CTST处理相比于CT处理显著降低了分蘖肥期田面水无机氮浓度(P0.05),CTST处理相比于CT处理可减排49.11%(P<0.05)。因此,施用氮肥是N_2O排放增加的主要原因,秸秆还田可显著减少热带土壤-水稻种植系统N_2O排放。