丛枝菌根真菌对褐土玉米氮素吸收和土壤N_(2)O排放的影响

探究不同氮肥水平下丛枝菌根(AM)真菌对褐土玉米土壤N_(2)O排放和氮转化功能基因的影响,为阐明AM真菌在褐土N_(2)O排放中的作用和效应提供理论依据。设置氮肥用量(NⅠ:105 mg/kg;NⅡ:210 mg/kg)、AM真菌(M0:不接种AM真菌;M1:接种根内根孢囊霉(Rhizophagus intraradices);M2:接种摩西斗管囊霉(Funneliformis mosseae);M3:接种Rhizophagus intraradices+Funneliformis mosseae等比例混合)双因素盆栽试验。测定植株地上部全氮含量、土壤铵态氮、硝态氮含量和N_(2)O排放量,采用实时荧光定量聚合酶链式反应(PCR)法分析土壤硝化功能基因(amoA-AOA和amoA-AOB)和反硝化功能基因(nirS、nirK和nosZ)的丰度。结果表明,两种施氮水平下,接种AM真菌均可显著降低土壤N_(2)O排放通量和累积排放量,不同AM真菌处理下N_(2)O累积排放量表现为:M0>M2>M1>M3。相同AM真菌处理的土壤N_(2)O排放通量和累积排放量在NⅡ施氮水平高于NⅠ施氮水平;相同AM真菌处理的玉米菌根侵染率在NⅡ施氮水平低于NⅠ施氮水平。与M0相比,NⅠ条件下M1、M2和M3处理土壤铵态氮含量分别降低24.5%、20.8%和45.3%,硝态氮含量分别降低19.7%、14.9%和30.2%,植株地上部全氮含量分别增加16.3%、35.2%和59.6%;与M0相比,NⅡ条件下M1、M2和M3处理土壤铵态氮含量分别降低20.9%、24.8%和40.0%,硝态氮含量分别降低36.3%、25.6%和45.2%,植株地上部全氮含量分别增加33.2%、43.9%和95.4%。两种施氮水平下,AM真菌可显著降低土壤硝化功能基因(amoA-AOA和amoA-AOB)丰度,增加反硝化功能基因(nirS、nirK和nosZ)丰度。AM真菌与N_(2)O排放通量呈极显著负相关。本盆栽试验条件下,接种AM真菌均可增强两种氮肥用量玉米植株氮素吸收能力,调节硝化、反硝化相关功能基因的丰度,减少土壤N_(2)O气体的排放,且两种AM真菌混合处理的N_(2)O减排效应强于单一AM真菌接种。

减氮对华北地区麦玉轮作农田土壤N2O排放调控机理

【目的】探究减氮对华北地区麦玉轮作农田土壤N2O排放调控机制。【方法】冬小麦季和夏玉米季均以不施氮为对照(CK),设置2个施氮量,分别为常规施氮量(纯氮300 kg/hm2,N2)、减氮20%(纯氮240 kg/hm2,N1),研究施氮量对麦玉轮作农田土壤性质及N2O排放通量影响,基于逐步回归分析,研究减氮对麦玉轮作农田土壤N2O排放调控机制。【结果】(1)减氮有效降低了N2O排放通量,且夏玉米季N2O排放通量远高于冬小麦季,夏玉米季由施肥引起的N2O排放量较高。(2)冬小麦季N2O排放通量与环境因子逐步回归公式为:N2O排放通量=181.952+1.450×硝态氮+8.401×铵态氮-0.514×电导率;硝态氮、铵态氮会对冬小麦季N2O排放通量产生显著的正向影响,而电导率会对冬小麦季N2O排放通量产生显著的负向影响。(3)夏玉米季N2O排放通量与环境因子逐步回归公式为:N2O排放通量=-354.606+4.592×硝态氮+157.848×铵态氮;硝态氮、铵态氮会对夏玉米季N2O排放通量产生显著的正向影响。【结论】综上可知,适量减氮显著降低夏玉米季N2O累积排放量和增温潜势,应加强夏玉米季农田水肥管理。

环戊酮对农田土壤N_(2)O排放的影响及作用机理研究

旨在明确新型植物源抑制剂环戊酮(CCO)在不同土壤条件下对氧化亚氮(N_(2)O)排放的影响及作用机理。以江西红壤和甘肃漠灌土为研究对象,试验共设3个处理:(1)空白对照(CK);(2)尿素处理(U);(3)CCO处理(U+CCO)。研究发现,施用CCO与单施尿素相比能够延长红壤和漠灌土中铵态氮在土壤中的留存时间,降低土壤硝化作用潜势;与尿素处理相比,CCO处理的N_(2)O累积排放量分别减少74.12%(红壤)和63.19%(漠灌土);荧光定量PCR结果表明,施用尿素能够增加土壤中氨氧化微生物的活性,配施CCO对氨氧化细菌的抑制效果在漠灌土中(85.81%)优于红壤(19.63%),而对氨氧化古菌无明显抑制作用;氮素输入同样能提高反硝化功能基因nirK与nirS的活性,且CCO对两种土壤中nirK与nirS基因均具有显著抑制作用;在不同土壤中,施用CCO抑制反硝化功能基因nirK与nirS活性的持续时间不同,在红壤上对反硝化功能基因nirK与nirS的抑制效果出现在培养的第7 d,而漠灌土出现在第25 d。新型植物源抑制剂CCO主要通过抑制氨氧化细菌和反硝化功能基因nirK与nirS来延缓硝化和反硝化过程,从而减少N_(2)O的排放。

庐山毛竹扩张及模拟氮沉降对土壤N_2O和CO_2排放的影响

毛竹是我国南方广泛分布的一种典型的森林资源,其扩张已引发了多方面的生态问题,但是目前关于氮沉降背景下毛竹扩张引起的土壤N_2O和CO_2气体排放变化的研究甚少,且无原位观测数据。采用静态箱-气相色谱法,分析江西庐山毛竹纯林、毛竹扩张形成的毛竹-日本柳杉混交林及日本柳杉纯林3种林分土壤的N_2O和CO_2排放速率和累积排放量及其对模拟氮沉降的响应。结果表明:(1)混交林土壤的NH_4^+-N含量、NO_3^--N含量及pH分别为14.39mg·kg^(-1)、8.65mg·kg^(-1)、4.88,显著高于日本柳杉纯林的9.75 mg·kg^(-1)、5.58 mg·kg^(-1)、4.05,但是混交林土壤DOC含量(236.5 mg·kg^(-1))却显著低于日本柳杉纯林(382.0mg·kg^(-1))。(2)混交林土壤N_2O累积排放量(393.6mg·m^(-2))显著高于毛竹纯林(202.5mg·m^(-2))和日本柳杉纯林(192.8mg·m^(-2)),混交林土壤CO_2累积排放量(4 655 g·m^(-2))显著高于日本柳杉纯林(2 815 g·m^(-2))。(3)模拟氮沉降未对3种林分类型土壤的CO_2排放速率和累积排放量产生显著影响,但明显增加了混交林和日本柳杉纯林的N_2O累积排放量。本研究表明:毛竹扩张不同阶段土壤的理化性质、N_2O及CO_2排放表现出不同特征。毛竹扩张过程中一定程度上增大了土壤N_2O和CO_2的排放量,但是完全扩张后N_2O排放出现明显下降趋势,而CO_2的排放未发生显著变化。同时,氮沉降促进了毛竹未扩张和扩张初期土壤的N_2O排放,而对CO_2排放未产生显著影响。表明在未来气候变化条件下管理亚热带毛竹扩张时,必须明确考虑这些生态系统组成、结构和影响因子之间的影响。

酸化对水稻-土壤系统氮分配和N_(2)O排放的影响

为研究土壤酸化对水稻-土壤系统氮转化、分配和氮损失的影响,以水稻-土壤系统为研究对象,设置中性(pH 7,CK)、弱酸(pH 6,T1)、中强酸(pH 5,T2)和强酸(pH 4,T3)4个土壤递增酸度处理,比较了不同酸度下水稻产量、氮素积累量、氮代谢酶活性、氮素利用效率、氮平衡和N_(2)O排放等指标的差异。结果表明,随着土壤酸度增加,水稻植株氮素积累、利用效率和产量呈现先增加后降低的趋势。相关性分析表明,拔节期氮素积累量与叶片中硝酸还原酶(NR)、谷氨酰胺合成酶(GS)、谷氨酸合成酶(GOGAT)和谷氨酸脱氢酶(GDH)以及茎秆中GS和GOGAT活性呈显著正相关;开花期氮素积累量与穗中的NR、GS、GOGAT和GDH活性呈显著正相关。T1、T2和T3处理N_(2)O累积排放量与CK处理相比分别降低20.3%、58.0%和76.7%;单位产量下的N_(2)O排放量呈现递减的趋势。氮平衡分析表明,相比于CK处理,T2和T3处理氮素表观损失分别降低15.8%和21.1%,水稻氮吸收量分别降低1.5%和15.3%,土壤无机氮残留量分别增加41.2%和88.2%,氮素盈余率分别提高2.2个和7.1个百分点。土壤酸化至中强酸和强酸时,会分别通过抑制水稻拔节期茎叶和开花期穗部的氮代谢过程降低氮素积累量、利用效率和产量。土壤酸化会降低稻田N_(2)O累积排放量,同时也会降低单位产量N_(2)O排放量。此外,中强酸和强酸度土壤还会通过降低水稻氮吸收量和增加播前土壤无机氮量,提高土壤无机氮残留量和氮素盈余率,增加环境风险。

长期施肥配施DCD处理对菜地土壤N_(2)O短期排放影响的模拟研究

为研究长期不同肥源配施双氰胺(Dicyandiamide,DCD)对菜地土壤氧化亚氮(N_(2)O)等温室气体短期排放规律的影响,本研究以长期不同肥源配施DCD的定位试验土壤为研究对象,通过短期室内模拟培养试验,研究牛粪(OM)、化肥(F)、牛粪+DCD(OMD)、化肥+DCD(FD)和1/2化肥+1/2牛粪(FOM)5个处理在不同温度下15 d内的CO_(2)、N_(2)O、CH4动态变化特征和累积排放量。结果表明:15℃和25℃条件下各施肥处理CO_(2)累积排放量分别为25.39~52.01 mg·kg^(-1)和62.35~122.80 mg·kg^(-1),N_(2)O累积排放量分别为6.02~16.60μg·kg^(-1)和14.45~117.78μg·kg^(-1),CH4累积排放量分别为-3.17~14.87μg·kg^(-1)和4.09~23.56μg·kg^(-1)。与15℃相比,25℃条件下除FOM处理外,其他处理N_(2)O与CO_(2)累积排放量均显著增加(P<0.05)。相比于OM和OMD处理,F、FD、FOM处理在两种温度条件下CO_(2)排放都显著降低;在25℃下,OMD、FD、FOM处理N_(2)O排放峰值和累积排放量较OM和F处理显著降低(P<0.05),在15℃下,所有处理N_(2)O累积排放量差异均不明显。短期排放模拟研究显示,CO_(2)排放量与土壤pH、总氮(TN)含量呈极显著正相关,与速效磷(Olsen-P)含量呈极显著负相关,15℃条件下CH4累积排放量与土壤有机质(SOM)呈极显著正相关(P<0.01)。研究表明,较高温度条件下,与有机肥或化肥单施相比,长期配施DCD或有机无机配施能显著减少菜地土壤N_(2)O排放。研究结果可为长期施用DCD的菜地土壤温室气体排放提供参考。

长期施用有机肥对瘠薄玉米农田土壤N_(2)O排放的影响

【目的】瘠薄型农田玉米生产严重依赖施肥。研究长期施用有机肥对土壤N_(2)O排放和维持玉米产量的影响,为瘠薄型农田氮素高效管理提供理论依据。【方法】长期定位试验始于2008年,试验设计包括4个处理:不施肥对照处理(CK)、当地常规施肥处理(NPK)、增施有机肥处理(MNPK)、50%有机肥替代化肥处理(RMN)。2023年5月至10月,采用静态箱―气相色谱法监测土壤N_(2)O排放通量,计算施用有机肥对土壤N_(2)O累积排放以及产量的影响,并探明影响土壤N_(2)O排放的主要因素。【结果】与CK相比,施用有机肥(MNPK、RMN)显著提高玉米产量,增幅在95%~103%(P<0.05)。在整个监测周期内,3个施肥处理促进土壤N_(2)O排放,整体呈现出“脉冲式”排放规律。N_(2)O最大排放峰值由高到低依次为MNPK、NPK、RMN处理,分别达到4.71±0.68、3.29±0.62、1.71±0.15μg/(m^(2)·min),MNPK处理土壤N_(2)O最大排放峰值和累积排放量分别显著高于NPK处理43.00%、64.65%,而RMN处理比NPK处理分别降低了48%、26.22%。土壤N_(2)O排放通量与土壤铵态氮(NH_(4)^(+)-N)、全氮(TN)含量以及体积含水率(VWC)呈极显著正相关关系(P<0.01),与有机碳(SOC)、地温(GT)呈显著正相关关系(P<0.05)。NPK处理平均温室气体净排放量为CO_(2)-eq 361 kg/(hm^(2)·a),净温室效应为“源”,MNPK和RMN处理净温室气体排放强度(GHGI)较NPK处理分别降低了572%和655%,玉米种植所产生的净温室气体排放量分别减少了668%和737%,两个有机肥处理之间的温室气体排放强度和净排放量无显著差异。【结论】施用有机肥可有效减少瘠薄农田土壤N_(2)O排放,降低净温室效应并显著提高玉米产量。综合减排和产量因素,在本试验条件下,有机肥替代50%的常规化肥养分量可在有效降低温室气体排放的同时,降低氮肥损失,提高玉米生产效益。

铜-硫共存对稻田土壤CH_(4)和N_(2)O排放的影响及其机制

为探究酸性稻田土壤中铜(Cu)和硫(S)共存对温室气体排放的影响,本研究模拟土壤淹水环境开展室内培养实验,以尿素为氮源分别设置CK、CuCl_(2)和CuSO_(4)(5,50,100mgCu/kg)、KCl和K_(2)SO_(4)(阴离子浓度分别与6种Cu处理一致)13种处理,考虑重金属在土壤中充分老化,共培养128d.结果表明:在长期淹水条件下,酸性土壤显著促进铜硫处理中有效Cu和易溶S释放(<0.05),释放量与初始Cu^(2+)和SO_(4)2-添加量成正比,Cu-S共存降低了彼此有效性.与CK相比,CH_(4)和N_(2)O排放在5mg/kg Cu处理、不同浓度KCl和K_(2)SO_(4)处理中均降低,降幅分别为19.4%~56.2%和36.1%~84.5%;在50和100mg/kg Cu处理下显著升高且与Cu浓度成正比(<0.05),增幅分别为28.9%~615.2%和97.5%~337.4%.与KCl处理相比,N_(2)O排放在中、高浓度K_(2)SO_(4)处理中显著降低(<0.05),分别减少74.1%和69.6%,CH_(4)排放未受影响(>0.05).与CuCl_(2)处理相比,CH_(4)和N_(2)O排放在中、高浓度CuSO_(4)处理中显著降低(<0.05),分别减少46.0%、66.0%和17.7%、37.3%.Cu-S作用机制表现为:与Cu单一处理相比,Cu-S共存在CH_(4)排放过程中通过降低产甲烷古菌功能基因(mcrA)和产甲烷细菌功能基因(16S rRNA-CH_(4))丰度减少CH_(4)产生;在N_(2)O排放过程中于培养前期(0~35d)增加氨单加氧酶功能基因(AOB amoA)丰度促进硝化过程N_(2)O产生,培养后期(35~128d)提高氧化亚氮还原酶功能基因(nosZ)丰度促进N_(2)O还原减少了N_(2)O排放.本研究表明变价阴离子可显著影响重金属阳离子参与的温室气体产生的微生物过程,该交互过程的研究对正确评价重金属污染背景下的农田土壤温室气体排放具有重要意义.

秸秆与生物炭对棉田碱性土壤NH_(3)挥发与N_(2)O排放的影响

为探究秸秆和秸秆生物炭连续添加5 a后对土壤氨(NH_(3))挥发和氧化亚氮(N_(2)O)排放的影响,并确定合理的秸秆还田措施,以降低碱性棉田氮损失。本研究基于等碳量输入,设置秸秆翻埋、秸秆催腐+覆盖还田、秸秆生物炭翻埋和不还田对照共4个处理,氮磷钾肥统一施用。结果表明:秸秆生物炭翻埋下土壤NH_(3)挥发和N_(2)O排放分别较不还田对照显著降低27.3%和56.7%,主要归因于生物炭显著抑制土壤羟胺还原酶与硝酸还原酶活性,增加棉花氮吸收量,也与生物炭自身的强吸附能力有关。而秸秆翻埋、秸秆催腐+覆盖还田分别较对照增加NH3挥发37.2%和21.2%,但减少N2O排放17.1%和38.3%,这两种秸秆还田方式均显著促进土壤有机氮矿化和羟胺还原酶活性,抑制硝酸还原酶活性。冗余分析(RDA)结果表明羟胺还原酶和棉花氮吸收是土壤NH3挥发和N_(2)O排放的主要影响因子,解释率分别为64.8%和20.1%。研究表明,秸秆生物炭翻埋对NH_(3)和N_(2)O减排的综合效果优于秸秆,是碱性棉田土壤值得推荐的氮减排措施。

DNDC模型模拟不同施肥水平下旱作麦田土壤N2O排放及其敏感性分析

【目的】研究陇中黄土高原不同施肥水平下旱作麦田土壤N_(2)O的排放特征,验证DNDC模型对N_(2)O排放模拟的适应性。【方法】以甘肃省定西市旱作麦田为对象,设置不施氮肥(0 kg/hm^(2))、低量氮肥(55 kg/hm^(2))、中量氮肥(110 kg/hm^(2))、高量氮肥(220 kg/hm^(2))4种施肥梯度,采用静态箱-气相色谱法对土壤N_(2)O排放通量排放进行田间原位观测。结合试验点连续监测得到的N_(2)O排放通量等实测数据,运用DNDC模型探究多因子对模拟N_(2)O排放的敏感程度。【结果】不同施肥水平下,旱作麦田土壤N_(2)O排放趋势基本一致,且排放通量的大小与施氮量成正相关关系;DNDC模型对4种施肥水平下N_(2)O排放的模拟效果较好,具体表现为不施氮肥(R^(2)=0.88、EF=0.84、P=0.002),低量氮肥(R^(2)=0.92、EF=0.82、P=0.001),中量氮肥(R^(2)=0.86、EF=0.81、P=0.003),高量氮肥(R^(2)=0.84、EF=0.74、P=0.004),表明DNDC模型能够用于模拟不同施肥水平下旱作麦田土壤N_(2)O排放;敏感性分析则显示,相比其他因子,土壤pH值是影响模型模拟N_(2)O排放最为敏感的参数。【结论】为陇中黄土高原旱作麦田N_(2)O排放模型模拟的参数本地化提供基础依据,为今后农田管理措施的优化提供模型基础技术支撑。

肥料施用及环境因子对农田土壤CO_2和N_2O排放的影响

采用静态箱/气相色谱(GC)法研究了等氮量的肥料施用以及环境因子对农田土壤CO2和N2O排放的影响。结果表明,肥料施用对农田土壤CO2排放的季节模式无明显影响,但是影响了N2O的季节模式。有机肥施用促进了小麦季土壤CO2和N2O的排放,后作玉米季施用化肥的情况下,有机肥处理的土壤CO2与对照没有显著的差异,N2O排放通量和对照差异显著。虽然是等氮量施入,由于牛粪中有机碳和氮的可降解性要低于猪粪,施入土壤后对土壤中CO2和N2O排放的影响也要低于猪粪处理。除了受肥料施用的影响外,土壤CO2和N2O的排放还受环境因子如土壤温度和土壤水分的影响,相关分析结果表明,土壤CO2排放与大气温度、地表温度、土壤温度和土壤水分均呈显著正相关关系(P<0.01)。土壤N2O排放只在对照处理中与土壤水分相关显著(P<0.05),施肥处理中,肥料效应掩盖了土壤温度和水分效应,使得相关性并不显著。

不同施肥方式对农田土壤CO_2和N_2O排放的影响

采用静态箱/气相色谱法研究不同施肥方式以及环境因子对农田土壤CO2和N2O排放通量的影响,结果表明,不同施肥方式对农田土壤CO2排放的季节模式无明显影响,但是影响了N2O排放的季节模式。不同施肥方式对土壤CO2排放通量影响不明显,主要影响土壤N2O排放,整个小麦、玉米生长季,分两次施肥的F2与分四次施肥的F1相比,土壤N2O排放量增加,化肥配合有机肥施用(MF)的土壤N2O通量大于单纯的化肥处理,秸秆还田降低了土壤N2O的排放。相关分析结果表明,土壤CO2排放与大气温度、地表温度、土壤温度和土壤水分均呈显著正相关关系(P<0.01)。由于肥料施用的影响,土壤N2O排放和土壤温度、水分的相关分析并不显著。土壤N2O排放受土壤硝态氮和铵态氮变化的影响。

滴灌对干旱区春小麦田土壤CO_2、N_2O排放及综合增温潜势的影响

对比新疆干旱区滴灌和传统灌溉对春小麦田土壤CO_2和N_2O排放通量及综合增温潜势的影响差异,旨在为该区有利于农田温室气体减排的农业管理措施的制定提供科学依据。在春小麦田中,设置滴灌和漫灌两种灌溉方式(其中滴灌包含滴灌管间和滴灌管上2个不同的空间处理),利用静态暗箱-气相色谱法对两种灌溉方式下不同处理的土壤CO_2及N_2O排放通量及影响因素进行了测定和分析。结果表明:在春小麦生长季,滴灌方式下土壤CO_2排放通量均值比漫灌减少了35.76%。滴灌管间和滴灌管上两个处理的土壤CO_2排放通量无显著差异,均值分别为906.28、838.25 mg·m^(-2)·h^(-1),但均与漫灌处理有显著性差异(P<0.05)。滴灌方式下土壤N2O排放通量达74.81μg·m^(-2)·h^(-1),比漫灌增加25.87%。滴灌管间和滴灌管上处理土壤N_2O平均排放通量均高于漫灌,分别为85.76、63.62μg·m^(-2)·h^(-1),3个处理间均无显著性差异(P>0.05)。滴灌和漫灌方式下土壤CO_2累积排放量分别为2 188.68、3180.91 g·m^(-2),土壤N2O累积排放量分别为188.62、160.60 mg·m^(-2),滴灌方式下春小麦田土壤CO_2和N_2O的综合增温潜势比漫灌减少983.55 g CO^(-2)·m^2。相关性分析表明,滴灌管间处理土壤CO_2排放通量与大气温度及5、10 cm地温的相关性均达显著水平(P<0.05),与10~20 cm层土壤微生物量碳呈极显著相关(P<0.01);漫灌方式下,0~10 cm和10~20 cm层土壤水分显著影响土壤N_2O排放通量(P<0.05);滴灌方式下滴灌管上处理的0~10 cm层土壤水分与土壤N_2O排放通量显著相关(P<0.05),滴灌管间处理的10~20cm层土壤NH_4^+-N含量是影响N2O排放通量的显著因素(P<0.05)。

生物黑炭对旱地土壤CO_2、CH_4、N_2O排放及其环境效益的影响

采用土柱室内模拟的方法,通过添加0%、0.5%、2%、4%、6%、8%生物黑炭于土壤中,测定土壤CO2、CH4、N2O排放通量,探讨生物黑炭对旱地土壤CO2、CH4、N2O排放及其环境效益的影响。结果表明:室内模拟土柱培养期内,施用生物黑炭能显著增加CO2排放,且生物黑炭添加百分数(x)与CO2累积排放量(y)之间满足线性方程:y=12.591x+235.02(R2=0.834,n=24);当生物黑炭添加量达到2%及以上时,基本抑制了CH4的排放和显著减少土壤N2O排放,并显著减少CH4和N2O的综合温室效应,当其达到4%以上时,CH4和N2O的综合温室效应降幅更大并趋于稳定,但施用少量生物黑炭(0.5%)可显著促进N2O排放,对减少CH4和N2O综合温室效应并无明显效果。生物黑炭表观分解率随其添加量的增加逐渐减少,生物黑炭添加比例越高,积累于土壤中的碳越多,从投入生物黑炭量与固碳量和减排比角度综合考虑,农业生产中推荐生物黑炭施用量为20 t/hm2,其固碳减排效果俱佳。

添加生物黑炭对茶园土壤CO_2、N_2O排放的影响

采用室内培养试验,研究了不同生物黑炭施用量对两种茶园土壤(红壤和黄壤)CO2、N2O排放特征的影响。生物黑炭用量设5个水平:H0(0 g·kg^-1)、H1(3.56 g·kg^-1)、H2(7.11 g·kg^-1)、H3(14.22 g·kg^-1)、H4(28.44 g·kg^-1)。结果表明:红壤茶园土壤CO2排放量显著高于黄壤,N2O排放总量则低于黄壤;与H0处理相比,施用低量的生物黑炭(H1)对两种茶园土壤CO2排放无显著影响;高量的生物黑炭处理(H3、H4)则显著增加土壤CO2排放量,增幅为20%~47%(P<0.05)。生物黑炭施用后(H2、H3、H4)明显降低两种茶园土壤N2O释放速率及反硝化损失率,土壤N2O排放总量降幅为37%~63%(P<0.05),反硝化损失量降幅22%~54%(P<0.05),且均随着生物黑炭施用量增加而增大。此外,从土壤p H值、无机氮含量和硝化率角度,探讨了生物黑炭影响茶园土壤CO2和N2O排放的因素。

滴灌对农田土壤CO_2和N_2O产生与排放的影响研究进展

研究滴灌条件下土壤CO2和N2O的排放特征及其影响机制,有助于深刻了解灌溉方式变化对农田生态系统碳氮循环的影响,对农业灌溉管理措施的改进和农业温室气体减排具有重要的意义.本文综述了滴灌对农田土壤CO2和N2O排放的影响,从土壤水分、土壤温度、土壤养分和土壤结构等方面分析了滴灌条件下农田土壤CO2和N2O产生和排放的主要影响机制,在此基础上探讨了滴灌对大气温室效应影响的不确定性以及目前研究中存在的主要问题.

菜地土壤CO_2与N_2O排放特征及其规律

为了解不同集约化类型菜地土壤CO2和N2O排放特征及影响因子,选取京郊20年露地老菜地(OV20)、3年菜地种植历史的露地新菜地(OV3)、3年大棚菜地(GV3),以及相邻的当地典型粮田玉米地(Maize)4个类型地块,研究了春黄瓜生育期间土壤CO2和N2O排放特征及影响因子。结果表明:1)春黄瓜生育期间的土壤CO2排放通量主要受土壤5 cm处温度(指数关系)和土壤水分(对数关系或二次抛物线关系)影响;期间玉米地土壤CO2平均排放通量为(346.8±56.5)mg.m-2.h-1,20年露地菜地、3年露地菜地有机肥处理、3年露地菜地配施处理、3年大棚菜地的土壤CO2平均排放通量分别是玉米地的1.38、1.21、1.39和1.56倍。2)土壤N2O排放通量与施肥活动密切相关,排放高峰都出现在氮肥施用后,并受土壤温度和水分的影响。基肥后土壤温度低(15～20℃),排放峰出现在第5 d,排放峰持续时间(长达20 d)与施肥量相关;追肥后土壤温度高(>20℃),排放高峰发生早(追肥后第3 d),但因追肥用量低,因此持续时间短(仅一周)。3)黄瓜生长期内玉米地N2O累积排放量为N(1.95±0.10)kg.hm-2,20年老菜地、3年大棚菜地和3年新菜地N2O累积排放量分别是同期大田玉米地的1.67、1.95和1.99倍。4)本实验中春黄瓜生长季菜地土壤化肥氮N2O排放系数在1.86%～4.71%之间,显著高于IPCC旱地排放缺省值1%。其中,新菜地排放系数高于老菜地,设施菜地排放系数高于露地菜地;但有机肥氮的N2O排放系数则远远低于化肥氮的排放系数,仅为0.11%。

鼎湖山苗圃和主要森林土壤CO_2排放和CH_4吸收对模拟N沉降的短期响应

研究了鼎湖山生物圈保护区苗圃(幼苗)、马尾松、混交林和季风常绿阔叶林(季风林)土壤CO2 排放和CH4 吸收的一些特征及其对模拟N沉降增加的响应。结果表明,土壤CO2 日(白天)平均排放量的大小顺序为(平均值±标准误) :苗圃(2 5 8±6 2mg·m- 2 ·h- 1 ) >季风林(177±4 2 mg·m- 2 ·h- 1 ) >马尾松林(16 2±39mg·m- 2 ·h- 1 ) >混交林(12 6±30 mg·m- 2 ·h- 1 )。土壤CH4 日(白天)平均吸收量的大小顺序为:马尾松林(- 0 .15±0 .0 2 mg·m- 2 ·h- 1 ) >季风林(- 0 .0 8±0 .0 1mg·m- 2 ·h- 1 ) >混交林(- 0 .0 7±0 .0 1mg·m- 2·h- 1 ) >苗圃(- 0 .0 5±0 .0 1m g·m- 2·h- 1 )。低N(5 0 kg N·hm- 2·a- 1 )和中N(10 0kg N·hm- 2·a- 1 )处理对苗圃、马尾松林和混交林样地土壤CO2 日平均排放量的影响均不明显,高N(15 0 kg N·hm- 2·a- 1 )处理对苗圃土壤CO2 的日平均排放量也无显著影响,但倍高N(30 0 kg N·hm- 2 ·a- 1 )处理显著促进苗圃样地土壤CO2 的排放。然而,所有N(低N、中N和高N)处理均显著促进季风林土壤CO2 日平均排放量,且这种促进作用随N处理水平的升高而增加。N处理显著促进季风林和马尾松林土壤对CH4 吸收速率,但对混交林土壤CH4 吸收则无明显的影响。在苗圃样地,除倍高N外,N?

西双版纳热带森林恢复对土壤反硝化N_(2)O排放的影响

为探明热带森林恢复对土壤反硝化N_(2)O排放时空动态的影响,选择西双版纳热带森林不同恢复阶段白背桐(Mallotus paniculatus)、崖豆藤(Mellettia leptobota)、高檐蒲桃(Syzygium oblatum)群落为研究对象,反硝化N_(2)O排放及微生物多样性分别采用“纯氧法抑制反硝化”和高通量测序测定,并分析其与土壤化学性质之间的关联特征。结果表明,1)热带森林恢复显著影响土壤反硝化N_(2)O排放速率(P<0.05),其速率均值(μg·kg^(-1)·h^(-1))大小依次为高檐蒲桃(303.16±37.57)>崖豆藤(251.38±28.37)>白背桐(193.45±26.76)。2)反硝化N_(2)O排放速率具有显著的时空变化,季节动态表现为湿季(6月和9月)显著高于干季(3月和12月),且干湿季变幅表现为白背桐(2.94倍)>高檐蒲桃(2.50倍)>崖豆藤(2.22倍);垂直变化随土层加深逐渐降低。3)不同恢复阶段土壤水分、微生物生物量碳及Shannon多样性对反硝化N_(2)O排放速率的解释量随恢复年限呈增加趋势,其大小顺序分别为:高檐蒲桃(68.77%,70.45%,97.87%)>崖豆藤(62.54%,57.16%,96.8%)>白背桐(54.56%,46.46%,93.17%)。4)主成分分析表明,土壤有机碳、易氧化有机碳、Shannon指数、含水率、微生物量碳是调控土壤反硝化N_(2)O排放的主控因子,而全氮、硝态氮、铵态氮、水解氮、Chao指数、Simpson指数的贡献次之。热带森林恢复通过影响土壤反硝化微生物Shannon多样性、水分及碳库组分含量,进而调控反硝化过程的N_(2)O排放的时空动态。

小兴安岭阔叶林沼泽土壤CO_2、CH_4和N_2O排放规律及其影响因子

采用野外静态箱-气相色谱法,研究了小兴安岭典型阔叶林沼泽生长季节土壤CO2、CH4和N2O排放季节变化规律、源/汇功能及主要影响因子。结果表明:①苔草沼泽、毛赤杨沼泽和白桦沼泽生长季节土壤CO2、CH4、N2O排放分别集中在夏季、夏秋季、春夏季,平均排放通量依次为487.89、382.27、514.63 mg.m-2.h-1,1.88、1.03、0.04 mg.m-2.h-1,3.70、58.61、11.73μg.m-2.h-1。②三者生长季节土壤CO2排放通量与气温和0-20 cm土壤温度均呈显著正相关;苔草沼泽CH4排放通量与30-40cm土壤温度呈显著正相关,毛赤杨沼泽CH4排放通量与地表温度呈显著负相关;白桦沼泽N2O排放通量与地表温度呈显著正相关。苔草沼泽N2O排放与水位呈显著负相关;毛赤杨沼泽CH4排放与水位呈显著正相关;白桦沼泽CO2排放与水位呈显著负相关。③三者生长季节土壤均为CO2、CH4、N2O排放源(17.56、13.76、18.53 t.hm-2;67.54、37.05、1.30 kg.hm-2;0.13、2.11、0.42 kg.hm-2),三者CO2排放量相近(5.5%-21.6%);苔草沼泽为CH4的强排放源,毛赤杨沼泽为中排放源,白桦沼泽为弱排放源;毛赤杨沼泽为N2O的强排放源,白桦沼泽为中排放源,苔草沼泽为弱排放源。