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。

不同盐渍化土壤n2o排放对生物炭添加和土壤水分的响应

为探讨不同盐渍化程度土壤N_(2)O排放对生物炭添加和土壤水分的响应,开展为期30 d的室内培养试验,设置5个土壤盐渍化水平(S0、S1、S2、S3、S4:盐分添加量分别为土壤质量的0%、0.25%、0.5%、0.75%、1%)、2个生物炭添加方式(B0:不添加;B1:添加量为土壤质量的5%)和2个水分条件(W0:60%田间持水量;W1:100%田间持水量)。结果表明:土壤盐分对N_(2)O累积排放量具有显著影响,盐分含量越高则降幅越大,与S0处理相比,S1、S2、S3、S4处理N_(2)O累积排放量分别降低43.9%、66.5%、91.9%、93.2%。土壤水分对N_(2)O累积排放量具有极显著影响,水分含量越高则累积排放量越大,与W0处理相比,W1条件下各盐分处理N_(2)O累积排放量分别增加3.0%、84.8%、187.4%、729.4%、306.7%。生物炭添加对N_(2)O累积排放量存在一定影响,与B0处理相比,低水含量下,B1处理累积排放量增幅为3.4%~20.6%,高水含量增幅为46.5%~535.6%。结果显示,土壤盐渍化程度越高则N_(2)O累积排放量越低,土壤水分在N_(2)O排放中占据主导作用,土壤含水量越高则N_(2)O累积排放量增幅越大,生物炭单一因素对N_(2)O排放无显著影响,但其与盐分的交互作用对N_(2)O排放有显著影响,生物炭的添加在一定程度上会抑制N_(2)O排放。

灌溉和种植方式对双季稻田NH3挥发和N2O排放的影响

【目的】探究种植和灌溉方式对双季稻全生育期水分利用效率以及氮素气态损失的影响。【方法】以双季稻田为研究对象,在江西省灌溉试验中心站研究基地开展大田试验,设置手工栽插(HT)、机械插秧(MT)、抛秧(ST)、直播(DS)四种种植方式,淹水灌溉(FI)和间歇灌溉(II)两种灌溉方式,分析不同种植和灌溉方式对双季稻全生育期水分利用效率以及秧田期、本田期NH3挥发及N2O排放的影响,提出NH3挥发和N2O排放的主要时期。【结果】结果表明:(1)与传统淹水灌溉相比,间歇灌溉下水稻产量略有增加,不同种植方式间产量差异显著,HT最高,DS最低。(2)同一种植方式下,间歇灌溉下N2O排放量较淹水灌溉增加约7.9%~16.4%,同一灌溉方式下,早稻N2O损失量大小为DS>MT>HT>ST,晚稻为DS>HT>MT>ST,早、晚稻N2O排放主要发生在分蘖期、拔节孕穗期、成熟期,3个生育阶段N2O损失量占比超过70%,而育秧期MT、ST占比不到1.5%,HT为6.4%。(3)同一种植方式下,早、晚稻NH3挥发损失量淹水灌溉比间歇灌溉增加了3.0%~30.8%,同一灌溉方式下,DS相比移栽稻显著增加NH3挥发(P<0.05),HT、MT、ST之间无显著差异,NH3挥发峰值均在施肥后3 d内出现,且主要发生在苗期、分蘖期、拔节孕穗期3个时期,其NH3挥发损失量之和占整个生育期NH3挥发损失量80%以上,育秧期MT、ST占比不到2%,HT达4.2%。【结论】在不同种植方式下,间歇灌溉方式会提高双季稻产量和N2O排放,但会降低NH3挥发,从早、晚稻生育阶段来看,N2O损失主要发生在生育前期和后期,NH3挥发损失主要发生在生育前中期,且育秧期NH3挥发和N2O排放占比较低,DS在显著降低产量的同时带来了更高的N2O排放和NH3挥发。

七氟醚-N2O麻醉对青年小鼠空间学习和记忆功能及pCREB和Egr1表达的影响

目的研究七氟醚-N2O麻醉后青年小鼠的空间学习和记忆能力以及海马磷酸化环腺苷酸应答元件结合蛋白(phosphorylated cyclic AMP response element-binding protein,pCREB)和早期生长反应因子1(early growth response factor 1,Egr1)的表达,并与老年小鼠进行比较。方法12只3月龄和12只18月龄小鼠随机分为对照组和实验组,每组各6只。48 h后进行为期6天的获得训练。获得训练结束后24 h进行空间探索实验,实验结束后15 min收集两组小鼠的海马组织,通过Western blot和实时定量PCR方法评估pCREB和Egr1的表达水平。结果未见麻醉损害青年小鼠的空间学习和记忆功能以及海马中pCREB和Egr1的表达水平,麻醉组与对照组比较差异均无统计学意义;而老年小鼠Sev+N2O组在麻醉后第4、5、6天逃逸潜伏期显著长于对照组(P<0.05),两组小鼠游泳速度差异无统计学意义;在空间探索实验中,Sev+N2O组目标象限路程百分比和时间百分比显著低于对照组(P<0.01);海马中pCREB和Egr1的表达水平均较对照组显著下降(P<0.05)。结论七氟醚-N2O麻醉对青年小鼠的空间学习记忆能力没有损害,也不影响海马中pCREB和Egr1的表达,但会对老年小鼠造成损害。

施肥与灌溉对春玉米土壤N2O排放通量的影响

2007年在山西省榆次县利用静态箱自动监测系统对传统和优化两种施肥方式下春玉米土壤追肥和灌溉前后N2O排放通量进行了连续测定,该地区土壤质地为壤土,气候为温带大陆性半干旱气候。结果表明,灌溉和施肥对N2O的排放影响较大,当土壤含水量较低时,施肥并不会导致N2O通量迅速升高。在不灌溉的条件下施肥前后N2O的日排放通量特征为单峰型,凌晨4:00左右为最低值,下午16:00左右达到最高值,与空气和5cm土壤温度相关性均达到了极显著水平。施肥并灌溉后N2O排放通量迅速升高,一天之内能够迅速升高约50倍。灌溉后N2O日排放通量呈"N"字型走势,在达到最大值后变为单峰型,一周后日排放出现了直线下降和水平波动两种不同的走势。经检验施肥并灌溉后一周内优化施肥方式下N2O排放通量极显著低于传统施肥方式(P<0.01),优化施肥可以作为减排农田N2O排放的措施之一。

UV-B增强后秸秆还田分解对土壤氮转化微生物及酶活性的影响

为明确UV-B辐射增强对水稻秸秆化学成分的影响,阐释UV-B辐射增强后秸秆还田分解特征及其对稻田土壤氮素转化的间接效应,本研究在元阳梯田(海拔1600 m)开展大田试验,以当地水稻品种白脚老粳为研究对象,研究UV-B辐射增强(5.00kJ·m^(-2))对水稻秸秆化学成分及其还田后秸秆降解、土壤氮素转化的影响。结果表明:UV-B辐射增强显著降低水稻秸秆纤维素含量,增加木质素含量,提高秸秆木质素/氮;并导致秸秆纤维素、木质素、总氮的降解速率总体降低,最大降幅分别达38.7%、18.1%、25.8%。与自然光照秸秆相比,UV-B辐射后的秸秆还田显著降低土壤固氮细菌、氨化细菌、硝化细菌和反硝化细菌数量,增加土壤蛋白酶、氨单加氧酶、硝酸还原酶活性,提高土壤硝化和反硝化速率。相关性分析表明,秸秆木质素/氮与秸秆降解速率呈极显著负相关;秸秆纤维素、木质素、总氮降解速率与硝酸还原酶活性呈显著正相关,后者又与N_(2)O排放通量呈显著正相关;硝化细菌数量与NO_(3)^(-)-N含量呈负相关。研究表明,UV-B辐射增强通过提高秸秆木质素/氮,抑制秸秆纤维素、木质素、总氮降解,减少土壤氨化细菌数量,增加氨单加氧酶和硝酸还原酶活性,从而促进土壤NH_(4)^(+)-N向NO_(3)^(-)-N转化,导致N2O排放通量增加。

控释掺混肥对夏玉米氮肥利用效率和气态氮损失的影响

为阐明控释掺混肥对夏玉米产量、氮肥利用效率和气态氮损失的影响,本研究以郑单958为供试材料,设不施氮对照(CK)、常规施氮(FFP)、优化施氮(OPT)、含30%控释尿素的控释掺混肥(CRBF30)和含50%控释尿素的控释掺混肥(CRBF50)共5个处理,对比分析了不同处理的夏玉米产量、氮肥利用效率和气态氮损失(氨挥发和N2O排放)的差异。结果发现,控释掺混肥(CRBF30和CRBF50处理)较FFP处理夏玉米增产1.4%~2.9%(P>0.05),在减氮和一次性施肥的条件下实现了夏玉米稳产。与FFP处理相比,CRBF30和CRBF50处理的氮肥吸收利用率分别提高了8.4个和11.1个百分点,其中CRBF50处理差异显著(P<0.05);氮肥偏生产力分别提高了8.87 kg·kg^(-1)和9.86 kg·kg^(-1)(P<0.05)。与FFP处理相比,控释掺混肥(CRBF30和CRBF50处理)的氨挥发强度和累积氨挥发损失分别降低71.9%~73.5%(P<0.05)和71.59%~72.66%(P<0.05),N2O排放强度和累积排放量分别显著降低了34.5%~41.4%(P<0.05)和33.7%~37.5%(P<0.05)。综上,施用控释掺混肥可兼顾夏玉米稳产、氮肥高效利用并降低氮素气态损失。

DO浓度对生活污水硝化过程中N2O产生量的影响

为确定污水脱氮过程中最优的DO浓度和曝气方式,以提高污水处理效率,降低N2O产生量,采用实际生活污水应用小试SBR反应器,重点考察了不同DO浓度条件下,硝化效率和硝化过程中N2O的产生量.结果表明,当DO浓度恒定为0.4mg.L-1时,虽然硝化过程所消耗的能量最低,但其氨氮氧化的速率较低.提高DO浓度,氨氮氧化速率可随之升高.低氨氮生活污水硝化过程中仍有N2O产生.DO浓度为0.4 mg.L-1和0.9 mg.L-1时,污水N2O产生量(以N计)分别为1.5 mg.L-1和1.6mg.L-1;而DO浓度为1.5 mg.L-1和2.0 mg.L-1时,N2O产生量则分别降低至0.5 mg.L-1和0.4 mg.L-1.当DO浓度高于1.5mg.L-1后,继续提高DO浓度,氨氮氧化速率升高的速率变缓,同时N2O产生量大幅降低.因此,从提高污水脱氮效率节能降耗和控制N2O产生量2个角度考虑,生活污水脱氮过程中控制DO浓度在1.5 mg.L-1较为适宜.

生物炭对退化蔬菜地土壤及其修复过程中N2O产排的影响

高氮投入的设施蔬菜地土壤易发生次生盐渍化、酸化、板结化等土壤退化现象,也会引起地下水污染、N_2O大量排放等环境后果,严重影响了蔬菜农业的可持续发展。强还原土壤灭菌(reductive soil disinfestation,RSD)作为新兴的退化设施蔬菜地土壤修复方法,能够有效缓解土壤退化,但也导致N_2O大量排放。本研究选用生物炭作为调节剂,评估不同生物炭施加量对退化设施蔬菜地土壤及其强还原修复过程中N_2O排放的影响,并测定反硝化功能基因(一氧化氮还原酶基因nor B和氧化亚氮还原酶基因nos Z)丰度来反映反硝化微生物活性。结果显示:RSD法显著降低了土壤硝酸盐含量、提高了土壤p H,缓解了土壤退化,但其N_2O累计排放量是非修复土壤的950倍以上;施加生物炭具有减排效果,其中施加5%的生物炭显著降低了退化设施蔬菜地土壤及其强还原修复过程中的N_2O排放,其减排量分别为68.7%和16.0%;Pearson相关分析显示,非强还原修复过程和强还原修复过程中土壤N_2O排放速率均与p H显著负相关,而在强还原修复过程中土壤N_2O排放速率还与NO_3^--N含量显著正相关;施加生物炭显著改变了土壤nor B和nos Z基因,线性回归分析表明,非强还原修复过程和强还原修复过程中土壤N_2O排放的微生物机理不同,前者显著受nos Z基因丰度影响,而后者显著受nor B基因丰度影响。在退化设施蔬菜地土壤中施加5%生物炭可有效减低退化设施蔬菜地土壤及其强还原修复过程中的N_2O排放。

氮肥水平对不同土壤N2O排放的影响

鉴于N2O排放量占施用氮肥量的比例即N2O排放系数还有很大不确定性,室外盆栽试验于2002-2003年选取3个供试土壤,各土壤设置对照和低、中、高氮肥水平,全年施尿素量（以N计）分别为334、670和1 004 kg/hm^2.结果表明,水稻生长季,各个土壤的N2O累积排放量与其对照相比的增加量在低、中、高氮肥水平间无明显差异;而小麦生长季,随氮肥施用量增加,各个土壤的N2O累积排放量与其对照相比的增加量在3种氮肥水平之间的差异显著.整个稻麦轮作系统,随氮肥用量的增加明显促进麦田N2O的排放.无论水稻或小麦生长季,对照3个土壤的N2O累积排放量并无显著差异,F土壤（江苏溧水）、G土壤（江苏涟水）和H土壤（江苏农科院）的N2O累积排放量,在水稻生长季分别为168、127和146 mg/m^2;小麦生长季,分别为134、124和168 mg/m^2.在施氮肥后,3个土壤的N2O排放量出现差异,如在中氮水平下,小麦生长季,F土壤、G土壤和H土壤N2O累积排放量分别为976、744和626 mg/m^2.稻麦轮作生长季内,在低氮与中氮2个水平下,不同土壤间N2O排放系数存在显著差异.以1个稻麦轮作周期为时间尺度,F土壤、G土壤和H土壤总的N2O排放系数分别为1.1%±0.23%、0.75%±0.17%和1.01%±0.11%,表明不同土壤对N2O排放系数的影响不同.

肥水管理方式对蔬菜田N2O释放影响的模拟研究

通过田间静态箱监测和DNDC模型模拟的方法,对比研究了崇明岛东滩蔬菜田在常规肥水管理和精确滴灌施肥方式下N2O的排放情况,从排放特征、全年通量、单位氮肥N2O损失率以及单位作物产量排放量等方面分析了不同肥水管理方式对旱田土壤N2O排放的影响。结果表明,基于土壤和作物养分平衡管理的精确滴灌施肥技术,由于减少了氮肥施用量并改进了肥水分配方式,提高了肥料的利用效率,在保持农作物产量的基础上减少了N2O的排放。与常规肥水管理方式相比,滴灌施肥区2006年和2007年的N2O排放通量分别减少6.2和6.8kgN·hm-2·a-1,单位氮肥N2O损失率明显降低,2006年和2007年单位产量排放量分别削减53.2%和58.9%。

有机无机肥料配施对春玉米农田N2O排放及净温室效应的影响

为了明确有机无机肥料配施条件下华北旱地春玉米农田N2O周年排放规律、影响因素及其净温室效应，采用静态箱-气相色谱法和生物地球化学模型（DNDC）相结合的方法，对单施化肥（NPK）、有机无机肥料配施（50％M＋50％U）、单施有机肥（M）、对照（CK）等处理的春玉米农田N2O排放情况进行了周年监测，并对DNDC模型进行验证，利用验证后的模型定量评价了不同施肥处理的净温室效应。结果表明：不同有机无机肥料配施处理N2O放通量具有明显的季节变化规律，通量变化范围是-17．56—157．25μg·m2·h-1，在非生长季观测到明显的N2O排放峰，最大排放通量为83．85μg·m2·h-1。NPK、50％M＋50％U、M、CK处理周年累计排放量分别为1．49、1．20、0．82、0．61kgN·hm-2·a-1，非生长季排放总量分别占全年总排放量的40．6％、59．2％、61．7％和60．7％，非生长季N2O排放不容忽视；在整个周年观测期内，当土壤水分含量介于19％-37％之间时，各处理下的N2O通量同土壤含水量呈极显著正相关关系。综合考虑整个农田生态系统碳收支平衡和温室气体排放，经过DNDC模型模拟表明有机无机肥料配施同单施化肥处理相比净温室效应减少33．5％，可以达到在保持产量的基础上“减排”和“固碳”的协同效果。上述研究结果为有机无机肥料合理使用以及旱地农田“稳产、减排、固碳”相协调施肥技术的筛选提供了科学依据。

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。

DCD不同施用时间对水稻生长期CH4和N2O排放的影响

硝化抑制剂传统的施用方法是在作物移栽或播种前与基肥配合施用。通过温室盆栽试验研究相同施肥条件下,硝化抑制剂双氢胺(dicyandiamide,DCD)不同施用时间(与基肥混施、分孽肥后施入、穗肥后施入)对水稻生长期CH4和N2O排放的影响。结果表明,施入DCD能同时降低CH4和N2O排放量。就整个水稻生长期而言,与基肥混施DCD分别降低21.41%的CH4排放量和8.00%的N2O排放量;调节DCD施用时间至分孽肥后显著降低30.30%的N2O排放量,同时降低5.24%的CH4排放量。就施入DCD到水稻收获的特定生长阶段而言,缓施DCD分别降低32.65%的N2O排放量和11.18%的CH4排放量;晚施DCD对CH4和N2O排放的影响不大。CK、早施DCD、缓施DCD及晚施DCD处理CH4平均排放通量分别为0.95、0.75、0.87mg/(m.2h)及0.94 mg/(m.2h),N2O平均排放通量为155.67、143.24、108.50μg/(m.2h)及153.24μg/(m2.h),缓施DCD显著降低CH4和N2O排放量(p<0.01)。土壤温度是影响N2O排放的主要因素,而CH4排放通量与土壤Eh呈显著负相关(p<0.01)。

硝化抑制剂对毛竹林土壤N2O排放和氨氧化微生物的影响

为了探索硝化抑制剂在毛竹生产中的施用技术,通过培养试验研究3,4-二甲基吡唑磷酸盐(DMPP)和双氰胺(DCD)两种硝化抑制剂对毛竹林施用尿素后土壤N2O排放、氮素转化和相关氨氧化细菌(AOB)、氨氧化古菌(AOA)群落结构和丰度的影响。试验设(1)对照(CK)、(2)单施尿素(Urea)、(3)尿素+1%DMPP(DMPP占总N的1%,下同);(4)尿素+1.5%DMPP;(5)尿素+10%DCD;(6)尿素+15%DCD等6个处理,测定N2O的排放动态以及气体排放转折点时的土壤特征指标。结果表明:与单施尿素相比,160 d的时间内两种DMPP用量处理的土壤N2O累积排放减排幅度均为54%,而10%DCD和15%DCD处理的土壤分别减少28%和41%。DMPP和DCD处理50 d和90 d时土壤的NH4+-N含量均显著高于(p<0.05)单施尿素处理,而NO3--N含量和表观硝化率则恰好相反,但两种抑制剂间无差异。DMPP处理的AOB群落结构的变化从10 d开始显现,至50 d和90 d时仍保持明显的抑制状态,而DCD处理则至90 d时抑制作用基本消失。单施尿素AOB功能基因(amo A)的丰度均显著高于硝化抑制剂处理(90 d时尿素+10%DCD处理除外);在整个培养期内,尿素和对照土壤的AOA群落结构相似,硝化抑制剂反而增加了AOA功能基因的丰度,表明硝化抑制剂对AOA丰度无明显抑制作用。即两种硝化抑制剂主要通过抑制AOB起作用;调节土壤p H至中性范围,并在1%DMPP施用条件下,硝化抑制剂的抑制效果最显著。

京郊典型设施蔬菜地土壤 N2O 排放特征

利用静态暗箱-气相色谱法对北京郊区设施蔬菜地典型种植模式(番茄-白菜-生菜)下土壤N2O排放特征进行了周年(2012年2月22日—2013年2月23日)观测,探讨了不同处理下(即不施氮肥处理(CK)、农民习惯施肥处理(FP)、减氮优化施肥处理(OPT)和减氮优化施肥+硝化抑制剂处理(OPT+DCD))N2O排放特征及土壤温度、土壤湿度、土壤无机氮含量对土壤N2O排放的影响。结果表明:每次施肥+灌溉之后设施蔬菜地会出现明显的N2O排放高峰,持续时间一般为3—5 d。不同处理N2O排放通量变化范围在-0.21—14.26 mg N2O m-2h-1,平均排放通量0.03—0.36 mg N2O m-2h-1。整个蔬菜生长季各处理N2O排放与土壤孔隙含水率(WFPS)均表现出极显著的正相关关系(P<0.01);不施氮处理5 cm深度土壤温度与N2O排放通量呈现显著的正相关关系(P<0.05);各处理N2O排放与土壤表层硝态氮含量具有较一致变化趋势。不同处理下N2O年度排放总量差异显著,依次顺序为FP((20.66±0.91)kg N/hm2)>OPT((12.79±1.33)kg N/hm2)>OPT+DCD((8.03±0.37)kg N/hm2)。与FP处理相比,OPT处理和OPT+DCD处理N2O年排放总量分别减少了38.09%和61.13%。各处理N2O排放系数介于0.36%—0.77%,低于IPCC 1.0%的推荐值。在目前的管理措施下,合理减少施氮量和添加硝化抑制剂是减少设施蔬菜地N2O排放量的有效途径。

施肥对稻田N2O排放的影响

肥料施用是影响稻田N2O排放的重要因素之一。以国内外相关文献为基础,综述了肥料的种类、施用量、施用方式和施用时间对稻田N2O排放的影响,指出了有待研究的加强对土壤N2O排放机理的研究;进一步研究肥料施用对稻田N2O排放的影响;进一步研究施肥管理措施对稻田温室气体(CH4和N2O)排放的交互影响,寻求科学合理、切实可行的减排措施。

不同灌溉施肥措施对夏玉米-冬小麦农田N2O排放和产量的影响

为明确不同灌溉施肥措施下夏玉米-冬小麦轮作农田N_2O的排放特征,寻求既能减少N_2O排放又保证粮食产量的灌溉施肥方法,以华北地区夏玉米-冬小麦轮作农田为研究对象,利用静态暗箱-气相色谱法对土壤N_2O排放特征进行了周年(2015年6月15日-2016年6月12日)观测,探讨了常规施氮量(夏玉米:205.5 kg/hm2;冬小麦:250 kg/hm2)下传统灌溉施肥(FP100%)、滴灌+传统施肥(DN100%)、滴灌水肥一体化(FN100%)以及滴灌水肥一体化下不同施氮量(减氮60%(FN40%)、减氮30%(FN70%)、常规氮量(FN100%)和增氮30%(FN130%))下农田N_2O排放特征及土壤温湿度对农田N_2O排放的影响,另设滴灌+不施氮肥(CK)为对照。结果表明:在夏玉米-冬小麦轮作体系中小麦季农田土壤N_2O排放通量高于玉米季,夏玉米季土壤N_2O阶段排放峰值出现在拔节期和抽雄期;而冬小麦季土壤N_2O阶段排放峰值出现在冬前苗期和拔节期。与FP100%处理相比,FN40%处理在夏玉米和冬小麦季的N_2O平均排放通量分别降低了70.8%和66.7%,N_2O排放总量分别减少了58.7%和66.3%;整个轮作季周年产量没有显著减少,N_2O排放总量显著降低了62.9%(P<0.05)。FN40%处理夏玉米季和冬小麦N_2O排放系数分别为0.06和0.01,显著低于其他施肥处理(P<0.05)。土壤温湿度均影响农田N_2O排放,但不同处理在夏玉米和冬小麦生长季与土壤温度和土壤湿度的相关性并不相同。综合考虑N_2O排放量和作物产量,研究认为,在华北地区夏玉米-冬小麦轮作系统下,若采用滴灌,则根据作物需肥规律同时采用水肥一体化方式进行施肥才既有增产,又减少农田N_2O排放的效果,并且在滴灌水肥一体化技术下,减少60%施氮量在保障粮食产量的同时,可以有效地减少N_2O排放,是兼顾作物产量及大气环境的推荐管理措施。

外源性NH4^＋和NO3^-输入对亚热带人工林土壤N2O排放的影响

中国亚热带人工林处于全球氮沉降高值区,土壤氮素相对富集,土壤氧化亚氮(N_2O)产生与排放对外源性氮素输入响应敏感。然而,现有氮沉降模拟控制实验多采用单一氮肥类型,没有原位区分氧化态氮与还原态氮素影响的差异。以千烟洲亚热带湿地松林为研究对象,增氮控制实验采用随机区组设计,包括2种形态(NO_3^-、NH_4^+)和3个施氮水平(0、40、120 kg hm^(-2) a^(-1))。利用静态箱—气相色谱法高频(8次月^(-1))测定土壤N_2O净交换通量以及温度、水分、溶解性氮含量等相关环境变量,分析土壤N_2O通量对外源性氮素输入的响应特征及主控因子。结果表明:施氮不影响亚热带人工林土壤温度和水分,显著增加了土壤NO_3^--N、NH_4^+-N和总溶解性氮(TDN)的含量,对溶解性有机氮(DON)含量无显著影响。施氮显著促进亚热带人工林土壤N_2O排放,增幅为378%~847%,施加NH4Cl的促进效应显著高于Na NO_3。土壤N_2O通量与10 cm土壤温度、10 cm土壤体积含水量呈正相关,土壤N_2O通量的变化量与土壤无机氮含量的变化量呈正相关。上述研究结果表明,虽然水热因子驱动着亚热带人工林土壤N_2O的排放,但是氮素富集条件下土壤N_2O的增加主要由底物可利用性的变化所致,并且还原态NH_4^+的促进效应显著高于氧化态NO_3^-。

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。