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[期刊] 农业现代化研究
[作者]
秦红灵 陈安磊 盛荣 张文钊 邢肖毅 魏文学
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。
[期刊] 中国农业科学
[作者]
李成芳 曹凑贵 展茗 袁伟玲 汪金平 代光照
【目的】氧化亚氮是一种痕量温室气体,对全球温室效应起着重要的作用.本文旨在研究稻鸭共作生态系统对氧化亚氮的排放及其温室效应的影响。【方法】在中稻生长季节,运用静态箱技术测定稻鸭共作生态系统氧化亚氮的排放。【结果】在施用等量基肥条件下,与常规稻作相比,稻鸭共作氧化亚氮排放具有不同的日变化和相似的季节变化模式;氧化亚氮日变化与日温度变化基本一致,排放峰值出现在13:00。而氧化亚氮季节变化与温度变化不相关,排放峰值出现在施肥后两周和稻田落干期。较之常规稻作,稻鸭共作生态系统能显著提高氧化亚氮释放。本试验综合评估了稻鸭共作生态系统释放的甲烷和氧化亚氮的综合温室效应。【结论】研究显示,稻鸭共作生态系统...
关键词：
氧化亚氮 流通量 温室效应 稻鸭共作
[期刊] 浙江农林大学学报
[作者]
张闻汉 陈照明 张金萍 林海忠 何杰 张耿苗 赵钰杰 王强 马军伟
【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
[期刊] 华中农业大学学报
[作者]
刘靖雯 李伏生 董艳芳 王楷 方泽涛 黄忠华 罗维钢
[期刊] 中国农业大学学报
[作者]
沈芳芳 罗昌泰 廖迎春 房焕英 周际海 沈发兴 袁颖红
为进一步厘清生物炭在减缓农业生态系统土壤N_2O排放的作用和机制,本研究基于CNKI、Springer、Wiley和Science Direct数据库,以"生物炭"、"农业生态系统"、"N_2O"为关键词,搜索2008—2021年相关文献,并进行了总结和归纳。结果表明:土壤N_2O可通过多种微生物过程产生,其中硝化作用和反硝化作用是主要过程,硝化细菌反硝化、硝态氮异化还原成铵、化学反硝化等非生物过程也可产生N_2O;生物炭添加对土壤N_2O排放影响的结论不一,多数研究认为生物炭有利于减少土壤N_2O的排放,少数认为生物炭刺激了土壤N_2O的排放或对其无影响;提出了生物炭减缓土壤N_2O排放机制(生物炭本身理化性质的差异、生物炭影响土壤理化性质和氮转化过程);并分析了生物炭降低堆肥土壤N_2O排放的潜力和生物炭促进酸性土壤的植物生产力。最后,基于上述研究提出三点展望:有必要建立生物炭特性数据库;系统性的加强生物炭在N_2O减排潜力的估算;进行长期野外田间试验的必要性。
[期刊] 湖南农业大学学报(自然科学版)
[作者]
姚东良 彭德元 王振华 秦红灵 刘毅 张俊忠
选取第四纪红土发育水稻土，在0%(厌氧)、10%(兼性厌氧)和21%(好氧)等3个O_2体积分数及40%和60%2种土壤含水量条件下进行室内培养，探讨O_2含量对土壤N_2O排放及narG型反硝化微生物种群丰度和群落组成的影响。结果表明：40%和60%2种土壤含水量条件下，厌氧处理的N_2O排放通量均最高，且60%土壤含水量处理下的N_2O排放通量略高于40%土壤含水量处理的；方差分析表明，相比于土壤含水量，O_2含量是制约土壤中N_2O排放更关键的因子；微生物narG基因丰度与O_2含量呈极显著(P<0.01)负相关，与N_2O排放通量和土壤NO_3––N消耗质量分数呈极显著(P<0.01)正相关，与土壤含水量呈正相关，但不显著；O_2含量和含水量均会造成土壤narG型反硝化微生物群落组成差异，40%土壤含水量处理，OTU1882(Pseudolabrys)、OTU1510(分枝杆菌属)的占比较大，60%土壤含水量处理，OTU1593(地杆菌属)的占比较大，当土壤含水量一定时，同一培养时间厌氧处理的优势OTU1882和OTU1510相对丰度偏低，且变化幅度较大，其相对丰度与N_2O排放通量呈负相关，其中OTU1882的影响显著(P<0.05)。可见，土壤O_2含量通过调控土壤微生物的narG基因丰度和群落组成而调控N_2O的排放。
[期刊] 湖南农业大学学报(自然科学版)
[作者]
姚东良 彭德元 王振华 秦红灵 刘毅 张俊忠
选取第四纪红土发育水稻土，在0%(厌氧)、10%(兼性厌氧)和21%(好氧)等3个O_2体积分数及40%和60%2种土壤含水量条件下进行室内培养，探讨O_2含量对土壤N_2O排放及narG型反硝化微生物种群丰度和群落组成的影响。结果表明：40%和60%2种土壤含水量条件下，厌氧处理的N_2O排放通量均最高，且60%土壤含水量处理下的N_2O排放通量略高于40%土壤含水量处理的；方差分析表明，相比于土壤含水量，O_2含量是制约土壤中N_2O排放更关键的因子；微生物narG基因丰度与O_2含量呈极显著(P<0.01)负相关，与N_2O排放通量和土壤NO_3––N消耗质量分数呈极显著(P<0.01)正相关，与土壤含水量呈正相关，但不显著；O_2含量和含水量均会造成土壤narG型反硝化微生物群落组成差异，40%土壤含水量处理，OTU1882(Pseudolabrys)、OTU1510(分枝杆菌属)的占比较大，60%土壤含水量处理，OTU1593(地杆菌属)的占比较大，当土壤含水量一定时，同一培养时间厌氧处理的优势OTU1882和OTU1510相对丰度偏低，且变化幅度较大，其相对丰度与N_2O排放通量呈负相关，其中OTU1882的影响显著(P<0.05)。可见，土壤O_2含量通过调控土壤微生物的narG基因丰度和群落组成而调控N_2O的排放。
[期刊] 林业科学
[作者]
郑翔 曹敏敏 纪小芳 方万力 刘胜龙 姜姜
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。
[期刊] 浙江农林大学学报
[作者]
黄瑾 余龙飞 李文娟 黄平
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
[期刊] 华中农业大学学报
[作者]
邱炜红 刘金山 胡承孝 孙学成 谭启玲
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。
关键词：
N2O 温室气体 菜地系统 原状土柱
[期刊] 南京农业大学学报
[作者]
熊正琴 邢光熹 鹤田治雄 施书莲 沈光裕
研究了红壤丘陵地区大田条件下旱地种植冬季豆科作物、油料作物、休闲 ,以及水稻田冬季休闲、种植紫云英绿肥后 ,土壤氧化亚氮 (N2 O)的排放。结果表明 ,水稻田冬季种植紫云英 ,N2 O平均排放通量 (以N计 ,以下同 )为11 1μg·m-2 ·h-1,比休闲田 (18 3μg·m-2 ·h-1)降低 39% ;旱地种植豌豆 ,N2 O平均排放通量只有 6 9μg·m-2 ·h-1,显著低于休闲田 (9 6 μg·m-2 ·h-1) ,也显著低于油菜田 (12 2 μg·m-2 ·h-1)。各作物施肥后土壤N2 O的排放量均增加 ,豌豆田N2 O平均排放通量为 10 0 μg·m-2 ...
关键词：
农田 N2O排放 耕作制度 豆科作物
[期刊] 中国农业科学
[作者]
陈书涛 黄耀 郑循华 陈玉泉
于2003年6月至2004年5月进行田间试验,2003年夏种植大豆、玉米和水稻,后季种植冬小麦。观测项目包括农田N2O排放、土壤温度、湿度及生物学因子。观测结果表明,在不同的轮作方式中,玉米(施氮)-小麦(施氮)轮作农田的N2O年度排放量最高,为(18.5±0.7)kgN·ha-1;大豆(不施氮)-小麦(施氮)处理次之,为(13.2±0.4)kgN·ha-1;水稻(施氮)-小麦(施氮)轮作最低,为(11.7±0.7)kgN·ha-1,三者之间存在极显著差异(P=0.001)。相对于耕翻处理,稻茬麦田播前免耕在冬前促进了N2O排放(P0.1)。大豆、...
[期刊] 地理科学进展
[作者]
李迎春 林而达 熊伟 Wilfried Winiwarter
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。
[期刊] 南京农业大学学报
[作者]
邹建文 焦燕 王跃思 黄耀
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
[期刊] 地理科学进展
[作者]
刘杏认 董云社 齐玉春
N2O不仅是一种重要的温室气体,而且还可以破坏臭氧层。随着人类活动的增加,其在大气中的浓度不断上升,对环境的影响也更加严重,因此,N2O的排放日益成为环境研究的热点问题。土壤是N2O的重要排放源。本文综合分析了土壤N2O排放研究的进展情况,主要包括:土壤N2O产生及排放的机理;影响N2O排放的主要因素;土壤N2O排放的时空特征以及全球N2O排放的模型估计;最后提出了今后的研究方向。
关键词：
N2O 硝化作用 反硝化作用 土壤 排放
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