氧化亚氮(N_2O)是大气中的主要温室气体之一,其浓度上升会加剧全球变暖。森林土壤在调解大气N_2O浓度中发挥着至关重要的作用,近年来,为了提高森林生产力,磷(P)肥使用量逐年增加;然而,与氮沉降或氮添加对森林土壤N_2O排放的影响相比,人们对P添加如何影响森林土壤N_2O排放的认识还十分有限。本研究综述森林土壤N_2O排放对P添加的响应及其作用机制。由于植物和土壤微生物(微生物量、群落组成和微生物活性)对P添加的响应存在差异,致使森林土壤N_2O排放对P添加的响应呈促进、抑制和无影响3种结果。总体而言,P添加可缓解植物和土壤微生物的P限制,土壤N_2O排放对P添加的响应受土壤初始养分(N、P)状态调控。P添加能够促进植物根系对无机氮的吸收和/或提高微生物固氮,从而降低森林土壤N_2O排放;P添加还能刺激硝化和反硝化细菌的活性,增加森林土壤N_2O排放。此外,P添加也可能通过缓解土壤酸化,影响丛枝菌根真菌共生和凋落物分解,实现对土壤N_2O排放的调控。在今后的森林管理中,可以考虑将P添加作为温室气体减排的一种策略。

[目的]化肥施用导致土壤氧化亚氮(N_2O)排放增加,加剧了全球气候变化。在干旱和降水分配不均地区,土壤含水量是影响土壤N_2O排放的关键因子,施用保水剂(如聚丙烯酰胺)可能影响土壤N_2O排放。本研究目的是探究氮(N)与磷(P)肥添加下施用聚丙烯酰胺对土壤N_2O排放的影响。[方法]以油茶Camellia oleifera林土壤为研究对象,设置不同处理,包括不同肥料添加[N、P、N+P、不施肥(ck)],不同聚丙烯酰胺用量(C_0:0 g·kg~(-1),C_1:1.0 g·kg~(-1),C_2:2.0 g·kg~(-1))以及两者交互处理,利用静态箱-气相色谱法测定油茶苗生长期内土壤N_2O排放。[结果](1)施用聚丙烯酰胺显著提高了油茶林土壤含水量(P0.05)。(2)施磷肥显著提高土壤N_2O累积排放量(P<0.05)。[结论]施用聚丙烯酰胺不仅能有效提高油茶土壤保水能力,而且还不会促进油茶土壤N_2O排放,有利于发展高效节水林业和缓解全球气候变化。图5表1参35

氧化亚氮(N_2O)是主要的温室气体之一,并且对平流层臭氧层分解起到重要作用。土壤中N_2O的产生和排放过程复杂多样,对其进行精准溯源与过程区分有助于制定减排策略。稳定同位素自然丰度技术利用N_2O的同位素值δ~(15)N~(bulk)(N_2O中~(15)N在整体水平上的同位素特征值)、δ~(18)O(N_2O中~(18)O在整体水平上的同位素特征值)以及δ~(15)N~(sp)(N_2O分子内~(15)N的位点特异性同位素值),可以示踪N_2O来源、指示N_2O产生的微生物作用途径,在N_2O转化过程溯源中已取得重要进展。而同位素分馏效应是稳定同位素自然丰度技术应用的理论基础,其中微生物过程及其导致的同位素分馏是需要重点关注的问题。本研究概述了同位素分馏效应在N_2O的产生、排放过程中的研究进展及其主要影响因素,梳理了同位素特征值δ~(15)N~(bulk)、δ~(18)O和δ~(15)N~(sp)在分析N_2O来源的研究进展,并且提出了影响准确区分过程的因素。因素包括单一产生路径的同位素特征值范围广、不同产生路径的同位素特征值范围的重叠、反应底物同位素组成的变化以及与N_2O还原相关的分馏因子的可变性等问题。明确了今后需加强δ~(15)N~(sp)等N_2O同位素特征值分馏效应的测定,利用组合同位素特征值及先进手段进行全面的N_2O溯源研究。图2参80

采用原状土柱试验,研究了武汉市菜地连作系统不同时期土壤N2O释放日变化特征及其与土壤温度和水分的关系。结果表明:当土壤水分日变化较小时,土壤N2O排放速率随土壤温度的升高而增大,随着温度的降低而减小,在温度最高时达到峰值;而当土壤水分日变化较大时,N2O排放速率峰值出现在适宜的水分且较高的温度时,而非温度最高时。这说明土壤N2O排放速率受土壤温度和土壤水分共同影响。同时,氮肥施用量也是影响N2O日排放的重要因子。

在全球变化背景下，森林土壤温室气体减排增汇研究，尤其是毛竹Phyllostachys edulis扩张林土壤温室气体排放响应研究日益增多。综述了毛竹扩张林土壤温室气体响应及其机制。毛竹依靠其强大的竹鞭迅速生长，不断向周围林分扩张，短期内即可完成生长。由于其特殊的繁殖方式及强大的扩张能力，许多邻近原生林被毛竹扩张形成混交林，逐渐演变为毛竹纯林。毛竹扩张对原生生态系统影响不断加剧，改变了生态系统物质循环过程，导致土壤碳氮输入和转化失衡，进而影响温室气体排放。氧化亚氮(N_2O)和二氧化碳(CO_2)是2种重要的温室气体，土壤是与CO_2及N_2O排放相关的重要碳氮库，土壤理化性质、凋落物分解及土壤微生物群落结构等共同决定土壤温室气体排放。近年来，毛竹扩张面积不断增大，导致扩张区域内土壤环境不断发生改变，在一定程度上影响了N_2O和CO_2排放。毛竹扩张后土壤pH升高，凋落物分解速率加快，土壤碳氮增加。毛竹扩张对土壤CO_2排放具有促进作用，扩张林土壤丛枝菌根真菌丰度增加，且通过调节氨氧化古菌、亚硝酸还原酶基因和N_2O还原酶基因等N_2O相关功能基因丰度影响硝化与反硝化作用，从而进一步影响土壤N_2O排放。未来的研究应进一步探究其内在机制，为扩张毛竹林科学管理和温室气体减排提供理论支持。参79

【目的】明确作物秸秆分解对土壤无机氮和氧化亚氮（N_2O）排放的影响，为不同土壤类型采用合理的氮肥用量，促进秸秆分解、增加土壤可利用养分、减少N_2O等温室气体排放提供理论依据。【方法】室内采用尼龙网袋法，设置秸秆类型（小麦和玉米）、土壤类型（潮土和砂姜黑土）和氮肥用量（N0:0,N1:180 kg N·hm~(-2),N2:360 kg N·hm~(-2)）三因素培养试验，并设置无秸秆无氮肥为对照（CK），测定了土壤无机氮含量、N_2O和CO_2排放通量以及土壤酶活性等参数。【结果】与CK相比，添加作物秸秆的N0处理土壤无机氮含量显著降低，每添加1 g小麦或玉米秸秆平均减少0.8 mg或0.4 mg土壤无机氮。与潮土相比，不同氮肥用量条件下砂姜黑土添加小麦秸秆后土壤无机氮含量降低16%，而添加玉米秸秆后增加41%。与添加小麦秸秆相比，潮土和砂姜黑土添加玉米秸秆后无机氮含量分别增加111%和252%。两种土壤添加小麦或玉米秸秆均促进N_2O和CO_2排放。与CK相比，添加小麦秸秆和玉米秸秆的N0处理土壤N_2O排放累积量分别增加70%和47%;CO_2排放累积量增加346%和154%；全球变暖潜力增加53%和71%。与潮土相比，砂姜黑土添加小麦秸秆和玉米秸秆后N_2O排放通量降低38%和61%,N_2O排放累积量降低12%和51%,CO_2排放累积量降低28%和16%。与潮土相比，砂姜黑土添加小麦秸秆的全球变暖潜力增加13%，而添加玉米秸秆却降低44%。与添加小麦秸秆相比，潮土和砂姜黑土添加玉米秸秆后N_2O排放累积量分别增加88%和6%;CO_2排放累积量降低21%和6%。不同氮肥用量和土壤类型条件下添加玉米秸秆的全球变暖潜力比小麦秸秆高91%。与N0和N2处理相比，砂姜黑土添加小麦秸秆或玉米秸秆的同时配施适量氮肥（N1）降低N_2O排放量以及全球变暖潜力。与CK相比，两种土壤类型添加小麦或玉米秸秆后土壤蔗糖酶活性增加，而过氧化氢酶和氧气含量降低。与添加小麦秸秆相比，两种土壤添加玉米秸秆后脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶活性降低。与潮土相比，砂姜黑土添加作物秸秆后脲酶、过氧化氢酶活性降低，氧气含量增加；而过氧化氢酶活性和氧气含量均与N_2O排放通量呈显著负相关。【结论】小麦和玉米秸秆分解均降低土壤无机氮含量、促进温室气体排放。玉米秸秆分解过程中土壤无机氮含量和N_2O排放量均高于小麦秸秆；潮土添加小麦或玉米秸秆的N_2O排放量高于砂姜黑土；砂姜黑土添加小麦或玉米秸秆并配施适量氮肥不会增加土壤N_2O排放和全球变暖潜力。生产上秸秆还田应综合考虑秸秆类型、土壤类型和氮肥用量。

为研究真菌及细菌对毛竹Phyllostachys edulis林和阔叶林土壤氧化亚氮排放的贡献率,评估阔叶林演替为毛竹林对温室气体排放的影响,野外调查毛竹及阔叶林样地,每种林分选取4个样地采集土样,测定土壤理化性质及磷脂脂肪酸摩尔质量浓度,并进行室内抗生素抑制培养试验。试验设置4个处理:1不添加抗生素的对照;2仅添加放线菌酮;3仅添加链霉素;4同时添加放线菌酮和链霉素。培养7 h后,测定氧化亚氮排放通量。结果表明:土壤真菌生物量与有机质极显著正相关(R2=0.965,P<0.05)。毛竹林和阔叶林土壤氧化亚氮排放通量没有显著差异。2种...

采用土壤平衡气室法和密闭气室法,对玉米生长期对照(不施氮肥)和施氮处理(180 kg/hm2N)黄土区土壤剖面中N2O浓度和土壤表面N2O排放通量的变化及其影响因子进行了研究。结果表明,在玉米生长期,土壤剖面中N2O主要产生于7月和8月,且60 cm土层的N2O浓度最高,10 cm土层最低;施用氮肥不仅增加了土壤剖面中N2O的浓度,而且增加了土壤表面N2O的排放通量,玉米生长期对照和施氮处理的土壤表面N2O平均排放通量分别为(10.95±4.13)和(22.41±8.69)μg/(m2.h)。对照和施氮处理土壤剖面中N2O浓度和土壤表面N2O排放通量的变化趋势相同,但施氮处理土壤剖面中N2O浓...

冻融通过改变土壤理化和生物学特性成为影响土壤氮转化及N_2O排放的重要因素。冻融期外源氮输入将进一步改变土壤氮素有效性，从而可能对土壤氮转化过程及N_2O排放产生更为复杂的影响。但关于土壤冻融与氮输入耦合作用对草地土壤氮转化和N_2O排放的影响效应和作用机制尚不清楚。本文系统论述了冻融作用、外源氮输入以及两者耦合作用的特性及其影响下的草地土壤氮转化和N_2O排放特征，指出土壤冻融格局与氮转化过程关系密切，春季冻融期是N_2O排放的关键期，对全年N_2O排放具有重要贡献。冻融频次增加、冻结强度增大以及冻结持续时间延长有利于土壤氮矿化速率加快。氮输入通过增加土壤氮素供应，增强微生物活性进而促进氮的矿化、硝化及N_2O排放。冻融与外源氮的耦合效应具有复杂性，气候条件、冻融格局、以及外源氮含量和类型等的不同易导致草地土壤氮转化和N_2O排放通量的差异性响应。研究结论有助于加深关于土壤冻融与氮输入对草地生态系统氮素生物地球化学循环影响效应的理论认知，进而为优化季节性冻融区氮素输入策略、减少N_2O排放和维持草地生态系统的健康发展等提供有益参考。

[目的]研究氮肥和秸秆还田对夏玉米土壤氧化亚氮（N₂O）排放及活性氮组分的影响,以期为关中地区合理高效种植制度优化提供一定的理论支持。[方法]于2020—2022年,在陕西省关中地区进行大田定位试验,试验设置施氮量和秸秆还田方式2个因素,其中施氮量包括传统施氮（N₁）和减量施氮(N_0.7)2个水平,秸秆还田方式包括秸秆不还田（S₀）和秸秆还田（S）2个水平,采用随机区组设计,共计4个处理,分别为传统施氮+秸秆还田（N₁S）、减量施氮+秸秆还田(N_0.7S)、传统施氮+秸秆不还田（N₁S₀）和减量施氮+秸秆不还田(N_0.7S₀),测定不同处理的土壤N₂O)排放通量、土壤活性氮组分(硝态氮（NO₃^--N）、铵态氮（NH₄⁺-N）、无机氮（IN）、有机氮（DON）、微生物生物量氮（MBN）)含量以及夏玉米产量和单位产量N₂O累积排放量,并分析了土壤N₂O排放通量与土壤活性氮组分的相关性。[结果]在同一施氮量处理下,与秸秆不还田(S₀)处理相比,秸秆还田处理（S）增加了土壤N₂O累积排放量、NO₃^-N、NH₄⁺-N、IN、DON、MBN含量以及夏玉米产量和单位产量N₂O累积排放量;在同一秸秆还田方式下,与传统施氮（N₁）处理相比,减量施氮(N_0.7)处理降低了土壤N₂O累积排放量、NO₃^--N、NH₄⁺-N、DON、MBN含量以及夏玉米产量和单位产量N₂O累积排放量。与N₁S₀处理相比,N₁S和N_0.7S处理显著增加了夏玉米产量和N₂O累积排放量,N_0.7S₀处理显著降低了夏玉米产量和N₂O累积排放量。相关性分析结果显示,土壤N₂O排放通量与土壤NO₃^--N、NH₄⁺-N、IN、DON和MBN含量存在极显著正相关关系。[结论]与传统施氮+秸秆不还田处理比较,传统施氮+秸秆还田处理和减量施氮+秸秆还田具有明显的增产效应,减量施氮+秸秆不还田处理可显著降低N₂O排放。

【目的】为探究硝化抑制剂对土壤硝化作用及氧化亚氮(N_2O)排放的影响。选取稻田土为研究对象，采用微宇宙培养，研究尿素配施硝化抑制剂[3,4-二甲基吡唑磷酸盐(DMPP)和2-氯-6-三氯甲基吡啶(CP)]对稻田土p H、无机氮、N_2O排放以及氨氧化微生物的影响。【方法】设置不加尿素和硝化抑制剂(ck)、单施尿素[氮(N)200 mg·kg~(–1),U]、尿素+DMPP (添加量为氮量的1%,DMPP)和尿素+CP (添加量为氮量的2%,CP) 4个处理。【结果】添加硝化抑制剂可以显著提高土壤p H (P<0.05)。与ck相比，施用尿素显著增加了土壤铵态氮(NH_4~+-N)质量分数(P<0.05)，而两者之间硝态氮(NO_3~–-N)质量分数无显著差异。DMPP和CP处理的NO_3~–-N质量分数处于较低水平，且2个处理的净硝化速率都显著低于ck和U处理(P<0.05)，有明显的硝化抑制效果。与ck相比，施用尿素显著提高了土壤N_2O排放(P<0.05)，而配施硝化抑制剂显著降低了N_2O的累积排放(P

土壤酶在土壤生态系统的物质循环和能量流动方面扮演重要的角色。目前 ,在几乎所有的森林生态系统研究中 ,土壤酶活性的监测似乎成为必不可少的研究内容。森林凋落物分解过程中的酶活性动态 ,植被特征与土壤酶活性的关系 ,土壤微生物与土壤酶的关系 ,植物 -土壤界面的土壤酶 ,森林土壤质量评价指标的土壤酶及人类活动干扰对森林土壤酶活性的影响等是当前森林土壤酶学的研究重点。由于土壤酶的功能和生态重要性 ,森林土壤酶研究可能包括 :(1 )土壤酶系统分异 ;(2 )作为森林土壤质量综合评价指标的土壤酶活性 ;(3)植被动态与土壤酶的关系 ;(4 )退化森林生态系统的土壤酶活性特征 ;(5 )人工林土壤酶活性...

二氧化碳(CO2)和氧化亚氮(N2O)是重要的温室气体,森林土壤是其主要排放源。采用静态箱/气相色谱分析技术对中国科学院鹤山丘陵综合开放试验站尾叶桉Eucalyptus urophylla纯林(EUp),厚荚相思Acacia crassicarpa纯林(ACp),10个树种混交林(Tp)和30个树种混交林(THp)等4种林型的土壤CO2和N2O排放通量进行了原位测定,研究纯林和混交林对土壤温室气体排放的影响。结果表明:CO2和N2O排放通量季节波动幅度较大;4个林型土壤CO2和N2O通量在湿季均维持较高水平;通量峰值均出现在湿季,旱季则明显降低,且相对稳定。由于EUp和ACp纯林土壤微生物碳(...

氧化亚氮(N_2O)是第三大温室气体,对全球气候变化具有显著影响。稻田是重要的N_2O排放源,追踪稻田N_2O产生及排放关键过程的微生物调控机制,可以为农田土壤氮素循环研究以及稻田N_2O减排提供有价值的信息。微生物调控的硝化作用和反硝化作用是稻田N_2O排放的主要来源。基于此,我们在过去十年的研究中,依托中国科学院桃源农业生态试验站,以水稻田淹水-落干和施肥为关键过程,从水稻根际、土层深度、反应底物浓度等方面探明了土壤硝化反硝化过程和N_2O排放特征及其微生物调控机制;提出了开发稻田土壤微生物资源,提高土壤N_2O消纳能力的可能策略;构建了可以有效降低稻田氮素损失和N_2O排放的基于化肥一次性深施的减氮控磷施肥技术,并在实际农业生产中进行了示范推广。本文对上述研究取得的成果,以及国内外相关研究结果进行了全面综述。结合分子生物技术在土壤科学研究中的应用,今后的研究工作将会从以下几个方面开展:1)解析土壤微生物与土壤生产力和生态环境之间的关系;2)在基因组和转录组水平构建农田土壤碳氮循环功能微生物分析平台;3)解析土壤微生物分布与生态功能之间的关联机制;4)根系—土壤—微生物之间的协同机制以及植物—内生菌—土壤微生物之间相互影响的分子机制;5)加强对实用技术的研发,把基础研究成果转化为生产力,服务农业生产和生态文明建设。

采用国际应用系统分析研究所的"牲畜和粮食产量动态模型",模拟出2000-2030年间中国粮食和牲畜的数量和需求量的地理分布,然后应用GAINS模型预测我国未来农业N2O排放量。结果显示,2000年我国农业N2O排放量为1533ktN2O,到2030年将增加到2000ktN2O左右,增长31%;农田N2O排放占农业N2O总排放量的80%,2030年农田N2O的排放量比2000年增长37%。由于活动水平数据的模拟结果不同,各情景的N2O排放量不同,其中INMIC_低情景中N2O的排放量稍高于中、高排放情景。我国农业N2O排放主要集中在山东、河南、四川、河北,江苏、湖南、云南、安徽等省,到2030年,黑龙江、内蒙古、新疆、云南和湖南五省的N2O增加量在30ktN2O以上。硝化抑制剂作为N2O的减排措施,从2015年开始实施,减排效率由4%上升到16%。采用IPCC默认排放因子会高估我国农田N2O排放。