双氰胺对农田温室气体CH_4和N_2O排放的影响综述

农田是温室气体的重要排放源,减少农田温室气体排放对缓解全球气候变化具有重要意义。利用硝化抑制剂可有效调控土壤氮素的转化,降低氮肥淋溶损失,降低CH_4和N_2O排放,提高农作物产量。双氰胺(dicyandiamide,简称DCD)具有易分解、无污染、用量少、价格低廉、抑制作用时间长、抑制效率和成本效益高以及改良土壤等特性。在现有相关研究的基础上,结合国内外研究进展,回顾了国内外DCD的研究历史及特性,全面评述了DCD影响温室气体排放的作用机理,以及对农田温室气体CH_4和N_2O排放、综合温室效应(GWP)、温室气体排放强度(GHGI)、净生态系统经济预算(NEEB)的影响等国内外研究进展,提出了未来DCD在农田温室气体排放方面的研究方向。

农垦与放牧对内蒙古草原N_2O、CO_2排放和CH_4吸收的影响

利用优选静态箱 /气相色谱法 (GC) ,首次对我国内蒙古草原典型地区进行了人类活动对N2 O、CO2 和CH4交换通量影响的实验观测 .结果表明 ,农垦麦田N2 O平均排放通量比原始草原高出 3倍 ,并改变了草甸草原为CO2 汇的性质 ,使其季节排放净通量以C计增加 1 4 .3mg·(m2 ·h) - 1.随放牧强度的增加CO2 排放通量呈线性增长 ,轻牧会引起草原对CH4 吸收的大幅增加 ,而随着放牧压力的增大 ,增加值迅速回落 .农垦麦田与草甸草原相比地 气间CH4 交换无显著变化 ,放牧强度对N2 O排放影响无显著规律 .土壤湿度和温度是影响草原排放N2 O和CO2 、吸收CH4 季节变化形式的关键因子 ,而人类活动仅影响排放强度 .排放和吸收量年际间差异很大 ,但主要受降水的影响 .N2 O和CO2 排放与CH4

2010年中国机动车CH_4和N_2O排放清单

中国大部分机动车温室气体排放研究都集中于CO2排放,对于CH4和N2O等排放的研究鲜见.以中国机动车污染防治年报(2011年)、中国汽车工业年鉴(2011年)、中国统计年鉴(2011年)以及交通运输部发布的相关信息和数据(2011年)等为基础,结合文献调研和2008─2010年对北京、广州等国内10余座典型城市的实地调查结果,获得2010年我国机动车活动水平及排放特征.基于上述基础信息,解析得到按不同车型、燃料和车龄分布的机动车保有量、年均行驶里程及排放因子,建立2010年中国机动车CH4和N2O排放清单.结果表明:2010年中国机动车CH4和N2O排放量分别为23.90×104和6.01×104t,折算成CO2分别为501.99×104和1 862.51×104t.不确定性分析则显示,中国CH4排放量在18.21×104～27.52×104t之间,N2O排放量在4.32×104～7.62×104t之间.在机动车中,汽车CH4和N2O排放量最大,分担率(某车型污染物排放量占机动车排放总量的比例)分别为77.99%和94.22%,而摩托车和农用车排放分担率较小.在各类汽车中,CH4排放主要来源于轻型汽油车和天然气出租车,二者的排放分担率分别为47.98%和23.42%;N2O排放则主要源于轻型汽油车,其分担率为73.09%.因此,轻型汽油车是削减机动车CH4和N2O排放的重点车型,同时天然气出租车也应作为控制CH4排放的主要车型.

稻田CO_2、CH_4和N_2O排放通量测定方法研究

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 。

控制灌溉对稻田CH_4和N_2O综合排放及温室效应的影响

采用静态箱-气象色谱法对控制灌溉稻田CH4和N2O排放进行了观测,研究控制灌溉模式对稻田CH4和N2O排放的影响,并对其温室效应进行了评估。结果表明,控制灌溉稻田CH4排放通量明显低于淹水灌溉稻田,且主要集中在分蘖前期和中期,全生育期CH4排放量比淹水灌溉稻田减少73.2%～85.0%。控制灌溉稻田N2O排放通量在水稻全生育期大部分时间都要大于淹水灌溉稻田,稻季N2O排放量分别为106.65 mg/m2和96.40 mg/m2,控灌稻田较淹灌稻田增加了10.6%。控制灌溉稻田稻季排放CH4和N2O的全球增温潜势(GWPs)为726 kg/hm2,较淹水灌溉稻田减少了59.1%。控制灌溉模式能显著降低CH4和N2O综合排放的全球增温潜势。

南极大气CO_2、CH_4和N_2O本底趋势特征分析

对南极大气温室气体CO_2(含δ^(13)C-CO_2和δ^(18)O-CO_2)、CH_4和N_2O长期测值进行比较分析。结果表明,南极是全球大气温室气体浓度(CO_2稳定同位素丰度值)随纬度分布变化中的最低(高)区域。南极大气温室气体浓度值变化趋势、年增长率与全球整体上一致,但在具体数值上存在差异。南极CO_2平均年增长率(1958—2014年)为(1.43±0.59)mg·L^(–1)·a^(–1),低于同期赤道(1.51±0.72)mg·L^(–1)·a^(–1),但1980—2014年和2000—2014年年增长率均高于南半球中纬度地区。δ^(13)C-CO_2和δ^(18)O-CO_2丰度趋势揭示了化石燃料排放和全球尺度过程对CO_2的影响,但南极是受影响最小的区域。1983—2014年南极CH_4平均增长率为(6.2±4.9)μg·L^(–1)·a^(–1),低于北半球中纬度(6.5±5.6)μg·L^(–1)·a^(–1)而高于赤道(5.6±5.3)μg·L^(–1)·a^(–1)和南半球中纬度(6.1±4.9)μg·L^(–1)·a^(–1),这与CH_4人为排放增强主要在北半球中纬度地区而显著被OH氧化在赤道和中纬度地区的事实是吻合的。南极N_2O平均年增长率为(0.87±0.15)μg·L^(–1)·a^(–1)(2005—2013年),与南半球中纬度地区接近但低于北半球而高于赤道地区。

耕作措施对双季稻田CH_4与N_2O排放的影响

随着全球气温的不断升高,温室气体减排成为研究的热点。该文旨在研究不同耕作措施下双季稻田CH4及N2O排放特征及其消长关系,为稻田温室气体减排及土壤固碳潜力评价提供依据。试验在湖南省宁乡县进行,通过静态箱法测定翻耕秸秆还田(CT)、旋耕秸秆还田(RT)、免耕秸秆还田(NT)的稻田CH4及N2O排放。结果表明:CH4排放主要来自于晚稻田,翻耕、旋耕和免耕晚稻田CH4排放分别占研究时段CH4排放的69%,67%,73%;各处理冬闲季CH4排放均不到研究时段排放量1%,冬闲CH4排放量为RT>CT>NT,差异显著;N2O排放时间变异性较大,早稻稻田N2O排放量为RT>NT>CT,晚稻稻田N2O排放量为NT>RT>CT,冬闲期各处理稻田N2O均为负排放;从研究时段排放量分析,翻耕秸秆还田有利于减少N2O排放,免耕秸秆还田有利于减少CH4排放;CH4与N2O排放呈显著负相关,冬闲季稻田CH4与N2O排放相关性不显著。总之,NT减少了CH4排放,虽N2O排放略有增加,但CH4与N2O引发的综合温室效应有所减弱。

不同时期施用生物炭对稻田N2O和CH4排放的影响

通过分别在水稻季(R)和小麦季(W)设置对照(RB0-N0、WB0-N0)、单施氮肥(RB0-N1、WB0-N1)、20 t hm-2生物炭与氮配施(RB1-N1、WB1-N1)、40 t hm-2生物炭与氮配施(RB2-N1、WB2-N1)等8个处理,研究稻麦轮作周年系统N2O和CH4排放规律及其引起的综合温室效应(Global warming potential,GWP)和温室气体强度(Greenhouse gas intensity,GHGI)特征。结果表明:稻季配施20 t hm-2生物炭对N2O和CH4的排放、作物产量及GWP和GHGI均都无明显影响;稻季配施40 t hm-2生物炭能显著降低8.6%的CH4的排放和9.3%的GWP,显著增加作物产量17.2%。麦季配施20 t hm-2生物炭虽然对温室气体及GWP影响不明显,但显著增加21.6%的作物产量,从而显著降低21.7%的GHGI;麦季配施40 t hm-2生物炭能显著降低20.9%和11.3%的N2O和CH4排放,显著降低15.7%和23.5%的GWP和GHGI。因此麦季配施生物炭对减少N2O和CH4的排放、增加稻麦轮作产量及降低GWP和GHGI的效果较稻季配施生物炭效果更好。

不同施肥技术对单季稻田CH_4和N_2O排放的影响研究

以麦茬稻田为对象,采用静态箱-气相色谱法对巢湖地区常规施肥、高产施肥、高产施肥+脲酶抑制剂、控失肥4种肥料处理下稻田CH4和N2O的排放进行测定,研究控失肥和脲酶抑制剂两种技术措施对单季稻CH4和N2O排放的综合影响。结果表明:各处理间CH4排放的季节变化模式没有明显不同,但排放量大小有明显差异;高产施肥+脲酶抑制剂与控失肥处理的CH4季节累积排放量分别为28.81 g·m-2和32.68 g·m-2,较常规施肥处理分别减少了25.8%和15.8%,而N2O的季节累积排放量没有明显差异。对CH4和N2O排放的综合温室效应分析表明,高产施肥+脲酶抑制剂与控失肥处理的综合温室效应比常规施肥处理分别降低了2 581.92 kg eqCO2·hm-2和1 561.96 kg eqCO2·hm-2,单位产量的GWP分别减少了29.9%和18.9%,均达到显著性差异。对于巢湖地区单季稻,高产施肥+脲酶抑制剂和控失肥处理对于粮食增产和稻田温室气体减排具有一定的作用。

三江平原寒地稻田CH4、N2O排放特征及排放量估算

利用静态暗箱-气相色谱法,于2003-2006年对三江平原寒地稻田CH4、N2O通量进行了为期4年的田间原位观测研究。结果表明:三江平原寒地稻田CH4和N2O排放具有明显的季节变化,水稻生长季淹水期是CH4排放的强源,稻田排水后CH4排放显著下降,休闲期CH4排放微弱或呈弱吸收汇,整个生长季CH4排放呈现单峰型态,并随水稻植株生长和叶面积指数而变化;水稻生长季和休闲期N2O排放通量都很小,冬季休闲期有时还出现微弱的吸收现象。生长季一般在施肥和表土落干时都会出现不同强度的排放峰,除了几次比较显著的排放峰值外,其它淹水状态下N2O排放很弱;温度和土壤水分状况是影响稻田CH4和N2O排放的重要因子,稻田积水深度和气体排放无明显的相关性;水稻植株对稻田土壤CH4排放起促进作用而对稻田土壤N2O排放起抑制作用;稻田氮肥用量增加可以降低土壤CH4排放,但却增加了N2O的排放。根据试验数据对三江平原地区寒地稻田CH4和N2O排放总量估算值分别为0.1035 Tg/a和0.0021Tg/a。

内蒙古草原N_2O和CH_4排放通量及其季节变化特征研究

1998年5～12月，作者在内蒙古半干旱草原用静态箱法进行原位N2O和CH4排放通量观测，分析N2O、CH4排放量及其季节变化和相关过程，定量估计草原N2O和CH4收支在人类活动下的变化。重点讨论了内蒙古草原典型群落羊草、大外茅和退化草原N2O和CH4的排放通量及其季节变化特征。

内蒙古大针茅草原的N_2O和CH_4通量变化特征

利用透光密闭箱对内蒙古半干旱典型草原大针茅草原土壤-植被系统温室气体N2O和CH4通量在不同年份进行了较长期的原位观测研究.结果表明,大针茅草地作为大气N2O的源和CH4的汇而起作用,N2O与CH4的排放强度分别为(1.37~16.33μg/(m2·h)和-227^-1μg/(m2·h), N2O和CH4的通量具有明显的日变化和季节变化特征,并且主要的环境因子(温度、水分)对其有重要影响.N2O通量的季节变化特征表现为:夏>秋>春>冬;CH4通量的季节变化特征表现为:春>夏>秋>冬.

缓释氮肥对菊芋生长季土壤CH_4和N_2O排放的影响

设置尿素+硝化抑制剂(U+DCD)、尿素+脲酶抑制剂(U+HQ)、脲甲醛(UF)、钙镁磷肥包膜尿素(CM-CU)、树脂包膜尿素(PCU)、硫包尿素(SCU)6种缓释氮肥处理以及普通尿素(U)处理,在江苏大丰进行小区试验,采用静态箱-气相色谱法同步观测沿海滩涂能源植物——菊芋(Helianthus tuberosus)生长季土壤的CH4和N2O排放通量及其减排潜力。结果表明,在2010年整个菊芋生长季,U、PCU、UF、SCU、CMCU、U+HQ和U+DCD处理土壤CH4排放总量依次为1.25、0.59、0.43、0.27、0.25、0.26和-0.21 kg.hm-2。与普通尿素处理相比,除U+DCD处理外,其余施用缓释氮肥处理可使CH4排放量减少53%～80%。生长季PCU、SCU、CMCU、U、UF、U+HQ和U+DCD处理的N2O排放总量分别为2.94、2.44、2.27、2.24、1.77、1.47和1.34 kg.hm-2。与普通尿素处理相比,施用化学型缓释氮肥(U+DCD、U+HQ和UF处理)使N2O排放量减少21%～40%,而施用物理型缓释氮肥(CM-CU、PCU和SCU处理)则使N2O排放量增加1%～31%。从全球增温潜势看,各化学型缓释氮肥处理均表现出显著的减排效果。

秸秆还田下生物炭和硫酸铵对稻田N_2O和CH_4排放的影响

【目的】以江淮地区麦茬稻田为对象,研究秸秆还田下不同施肥处理对稻田N_2O和CH_4排放的影响,并结合水稻产量计算不同处理综合温室效应(GWPs)和温室气体强度(GHGI)。【方法】试验采用裂区设计,主处理2个水平,为秸秆还田(S)和秸秆移除(NS),副处理4个水平,分别为不施氮肥(CK)、传统施肥(T0)、生物炭与尿素配施(T1)和单施硫酸铵(T2),共计8个处理,采用静态暗箱-GC气相色谱法检测不同处理稻田N_2O和CH_4排放通量,测定土壤温度、湿度和无机氮含量,统计水稻产量,计算综合温室效应和温室气体强度。【结果】无论是秸秆还田还是移除条件下,除CK外,其他施肥处理的N_2O和CH_4排放通量都会在基肥和追肥施用后出现峰值。无论秸秆还田与否,与传统施肥处理相比,生物炭与尿素配施和单施硫酸铵处理均能显著降低N_2O和CH_4累积排放通量。在秸秆还田和移除条件下,与传统施肥处理相比,生物炭与尿素配施处理均会导致水稻产量显著降低,但会提高土壤NO3-含量,增加对周围水体污染的风险。在秸秆移除和还田条件下,与传统施肥处理相比,单施硫酸铵均能显著增加水稻产量,增幅分别为12.27%和7.78%。与秸秆移除相比,秸秆还田条件下单施硫酸铵会显著促进N_2O排放,但显著降低CH_4的排放以及综合温室效应和温室气体强度。【结论】在目前秸秆还田造成CH_4排放增加的背景下,用硫酸铵替代尿素能显著降低CH_4排放,并提高水稻产量,降低综合温室效应,施用效果最佳。

典型大嵩江流域稻田CH_4和N_2O排放的分析与控制研究

如何在保证水稻产量的同时减少稻田温室气体排放一直是学术界关注的重要问题。本研究在宁波市大嵩江流域内选取了12块稻田样地,在采集研究样地土壤特性和管理方式数据的基础上,使用DNDC(DeNitrification-DeComposition)模型模拟估算了不同管理模式下样地的水稻产量及其对应的温室气体CH_4(甲烷)和N_2O(氧化亚氮)排放量。结果表明,CH_4的排放量和稻田的淹水深度以及N_2O的排放量和N肥(尿素)的施用量之间均存在明显的相关关系——通过优化管理方式可以在保持水稻产量的同时实现温室气体减排。具体方式有:改变稻田淹水天数,选取高产低排稻种,控制N肥使用量和减少秸秆还田,然而其效果则又与土壤特性有很大的关系。

黄河三角洲不同类型盐碱地CO2、CH4和N2O通量特征

盐碱地作为陆地的重要组成部分,在温室气体排放中的作用不可忽视。为探究滨海盐碱地温室气体排放通量,本研究于2011年10月运用静态暗箱–气相色谱法对黄河三角洲不同类型盐碱地CO2、CH4和N2O日通量进行了原位观测。结果表明,不同植被覆盖与大气界面的CO2、CH4和N2O通量存在明显差异。CO2日排放通量:柽柳群落 >芦苇群落 >翅碱蓬群落,分别为108.2999,84.5160,41.0333 mg·m–2·h–1,而光滩则表现为CO2吸收汇。整体来看,不同植被覆盖CH4日排放通量小,分别是0.0080,–0.0299,0.0212,–0.0068 mg·m–2·h–1,但不同类型盐碱地仍存在差异,光滩和翅碱蓬群落为排放源,柽柳和芦苇群落是吸收汇。不同群落N2O日排放通量的差异性较弱。本试验同时研究了环境因子对不同类型盐碱地上三种温室气体排放通量的影响,相关分析表明,环境因子对光滩温室气体通量没有显著影响,其余三种植被覆盖的温室气体排放通量与不同深度土层温度呈现相关性,说明环境因素对盐碱地温室气体排放作用机制的复杂性。

南昌工程学院科研项目介绍 国家自然科学基金项目 生物炭-有机肥堆肥对旱地红壤CH_4和N_2O通量的影响及微生物学机制

第23届联合国气候变化大会于2017年11月6日至11月17日在德国波恩举行，大会就《巴黎协定》的实施展开进一步谈判，谈判落实《巴黎协定》规定的各项任务，督促各国落实2020年前应对气候变化承诺。根据此协定，全球将尽快实现温室气体排放达峰，本世纪下半叶实现温室气体净零排放。温室气体增加是造成全球气候变暖的主要原因，减少大气温室气体浓度，已成为全人类急需解决的问题。

贡嘎山山地暗针叶林带森林土壤温室气体N_2O和CH_4排放研究

利用静态箱法对贡嘎山森林生态系统峨眉冷杉原始林、演替林以及峨眉冷杉采伐迹地土壤N2O和CH4排放通量进行了测定.结果表明:(1)各观测点土壤向大气释放N2O,土壤为大气N2O的排放源,而CH4的排放通量均为负值,土壤为大气CH4的吸收汇,各观测点N2O年均排放通量的对比关系为峨眉冷杉(Abies fabri)原始林>采伐迹地>演替林,CH4年均吸收通量则表现为峨眉冷杉原始林>演替林>采伐迹地.(2)各观测点N2O排放通量具有明显的季节变化,夏季7-8月以及春季2-3月土壤N2O出现两次排放高峰,冬季及春季3月中旬至4月N2O排放量较低.各观测点CH4吸收强度的季节变化波动强烈,规律不明显.总的来说,演替林和采伐迹地CH4吸收通量均以5月中旬至7月下旬为最高,其余时间较低,而峨眉冷杉原始林到9月份CH4吸收通量仍保持较高的数值.与原始林相比,演替林和采伐迹地的CH4吸收能力要弱些,且采伐迹地的CH4吸收能力更弱,森林砍伐降低了土壤对大气CH4的吸收能力.(3)峨眉冷杉原始林N2O排放通量存在明显日变化规律,且N2O排放通量与气温(r=0.95,n=11,α<0.01)和5cm地温(r=0.81,,n=11,α<O.01)呈显著正相关.CH4日变化规律不明显,与气温、地温均无明显相关关系.

生物炭施用3年后对稻麦轮作系统CH4和N2O综合温室效应的影响

本试验对比观测研究了在稻田土壤中经3年陈化后的生物炭(B_3)和新施入生物炭(B_0)对稻麦轮作系统CH_4和N_2O综合温室效应和温室气体强度的影响,旨在明确生物炭对土壤温室气体排放的长期效应.田间试验设置4个处理,分别为对照(CK)、施用氮肥不施用生物炭(N)、施用氮肥和新生物炭(NB_0)以及施用氮肥和陈化生物炭(NB_3)处理.结果表明:NB_0和NB_3处理均显著提高了稻田土壤pH值、有机碳和全氮含量,并且显著影响与温室气体排放相关的微生物潜在活性.与N处理相比,NB_3处理显著增加了作物产量,增幅14.1%,并且显著降低了CH_4和N_2O排放,降幅分别为9.0%和34.0%;而NB_0处理显著增加作物产量,增幅9.3%,显著降低N_2O排放,降幅38.6%,但增加了CH_4排放,增幅4.7%;同时NB_0和NB_3处理均能降低稻麦轮作系统的综合温室效应和温室气体强度,且NB_3处理能更有效地减少温室气体的排放并提高作物产量.在土壤中经3年陈化后的生物炭仍然具有固碳减排能力,因此,施用生物炭对稻麦轮作系统固碳减排和改善作物生产具有长期效应.

生物质炭添加对农田温室气体净排放的影响综述

农田是温室气体的重要排放源,降低农田温室气体排放对减缓全球气候变化具有重要意义。生物质炭是生物质在缺氧条件下热解产生的固体物质,因其含碳量高、难于分解、比表面积大、疏松多孔等特性,已成为农田温室气体减排研究中人们关注和研究的热点。通过综述农田添加生物质炭对温室气体CO2、CH4和N2O排放的影响及其机制,以及对温室气体净排放[包括净增温潜势(NGWP)、温室气体净排放(NGHGE)和温室气体排放强度(GHGI)]的影响等方面的国内外研究进展,并结合目前国内外生物质炭的研究现状,提出了未来生物质炭在农田温室气体减排领域的研究方向,旨在为生物质炭在农田温室气体减排中的应用提供思路和参考。