【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...

【目的】稻鸭、稻鱼共作生态系统是中国南方稻作区两种主要复合种养模式。研究稻鸭、稻鱼共作生态系统中CH4和N2O排放产生的温室效应并对其经济价值进行评价,旨在为进一步开发利用稻田综合利用模式提供理论基础和实践依据。【方法】采用静态箱技术,研究稻鸭、稻鱼共作生态系统CH4和N2O排放规律,并运用增温潜势对稻鸭、稻鱼共作生态系统CH4和N2O排放的温室效应及经济效益进行估算。【结果】在水稻生长期间,稻鸭、稻鱼共作系统中CH4排放峰值均出现在分蘖盛期和抽穗期,其平均排放通量均显著(P<0.05)低于常规淹水稻田;N2O的排放通量在稻田淹水期间保持较低值,而在稻田落干后迅速升高。养鸭显著(P<0.05)...

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。

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 ...

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、...

【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

【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。

通过对潮土养猪沼液施加试验,采用静态箱-气相色谱法于2010年7月(夏季)、2011年3月(冬末春初)观测了不施沼液、正常施沼液及大量施沼液等3种处理的土壤氧化亚氮(N2O)排放通量,研究其排放特征与影响因素。研究结果表明:①沼液施用显著提高了氧化亚氮平均排放通量(P<0.001),不同沼液处理(不施沼液、正常施沼液、大量施沼液)排放通量范围分别为11.25~68.47μg.m-2.h-1,20.13~244.35μg.m-2.h-1,40.09~618.43μg.m-2.h-1;②土壤氧化亚氮排放通量除受沼液施加水平影响外,还随着土壤温度的提高而增加;③土壤氧化亚氮排放通量与土壤水分呈极显著...

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。

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]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

[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。

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...

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。