近五十年全球芦笋生产态势分析

采用FAO的全球芦笋生产资料数据,定量分析近50 a来芦笋面积、单产和总产现状及变化。结果显示:1968—2017年,芦笋收获面积增长294.57%,年均增长5.89%,单产提高70.83%,年均增长1.42%,总产增长573.59%,年均增长11.47%,芦笋总产增长中,面积增长贡献率为99.35%,单产提高贡献率为30.52%,芦笋总产的提高,很大部分依赖于收获面积的扩大,而不是从单产上得到显著提升。20世纪60年代末以来,全球芦笋面积年增长率呈现快速增长趋势,单产也保持了一定的年均增长率,这促使总产逐年保持快速增长态势,20世纪80、90年代和2000年以来总产年均增长率分别为9.91%、9.41%、2.67%。在全球芦笋主产国中中国的收获面积和总产名列第一,中国已成为世界芦笋生产大国。针对全球芦笋生产态势,提出了未来中国提高芦笋产业竞争力的发展建议:提升芦笋质量,打造芦笋品牌;培育设施专用芦笋品种;加大芦笋科技投入,延长芦笋产业链;推行芦笋电商线上发展。

黑龙江帽儿山温带森林类型土壤非生长季温室气体排放特征

【目的】探讨东北温带8种森林类型非生长季土壤温室气体通量、非生长季土壤温室气体排放的年贡献率及增温潜势的规律,以期揭示森林类型变化对土壤非生长季温室气体排放的影响。【方法】采用静态暗箱-气相色谱方法,测定温带帽儿山2种人工林(红松人工林与兴安落叶松人工林,林龄均51年)、5种天然次生林(硬阔林、白桦林、山杨林、杂木林和蒙古栎林,林龄均为61~67年)和原始针阔混交林(林龄150年)非生长季土壤CO2、CH4和N2O通量及相关环境因子(0~40 cm土层土壤含水率、pH值、有机碳含量和有效氮含量,5 cm深处土壤温度T5及积雪厚度),采用单因素和Duncan法进行方差分析和多重比较(α=0.05),利用多元逐步回归从各月平均气体通量的可能影响因子(0~40 cm土层土壤含水率、pH值、有机碳含量和有效氮含量,5 cm深处土壤温度T5及积雪厚度)中筛选主要影响因子。【结果】帽儿山8种温带林型的非生长季土壤CO2通量(15.97~57.86 mg·m^-2h^-1)表现为2种人工林和4种次生林(蒙古栎林除外)显著高于原始林107.5%~147.1%和135.3%~262.3%(P<0.05);非生长季CH4通量(-69.74^-9.13μg·m^-2h^-1)表现为3种次生林(硬阔林、山杨林和杂木林)显著高于原始林152.8%~174.6%(P<0.05),2种人工林却低于原始林52.0%~64.1%(P>0.05);非生长季N2O通量(7.68~40.55μg·m^-2h^-1)表现为2种人工林和3种次生林(硬阔林、山杨林和杂木林)显著高于原始林114.2%~286.6%和116.3%~192.0%(P<0.05);非生长季土壤CO2排放通量表现为原始林主要受T5及0~40 cm土层土壤pH值、含水率及硝态氮含量影响,人工林主要受T5和积雪厚度影响,次生林主要受T5和0~40 cm土层土壤铵态氮含量影响;CH4吸收表现为原始林仅受T5影响,人工林受积雪厚度影响,次生林受T5和0~40 cm土层土壤铵态氮含量影响;N2O排放表现为原始林仅受积雪厚度影响,人工林与次生林主要受积雪厚度及0~40 cm土层土壤铵态氮含量和含水率影响;与原始林相比,人工林和次生林使非生长季土壤CH4吸收的年贡献率(12.3%~30.2%)减少2.8%~10.0%(山杨林除外),而使CO2和N2O排放的年贡献率(4.8%~12.5%和7.0%~63.6%)增加了3.1%~7.7%或3.0%~56.6%;与原始林相比,人工林和次生林使非生长季土壤温室气体增温潜势(71.16~250.64 g CO2·m^-2)显著提高130%~190%和120%~250%(P<0.05)。【结论】温带原始红松林被皆伐后形成的人工林和次生林恢复至51~67年时,早期的人为干扰对其非生长季温室气体排放的影响尚未得到彻底消除;人工林和次生林CO2、N2O通量较原始林均显著提高,次生林CH4通量显著提高,人工林却显著降低。

秸秆还田年限及还田量对稻田净温室效应的影响

本文研究了不同秸秆还田年限(2 a和13 a)和还田量(0、1.6、3.2和4.8 t/hm^(2))对稻田CH和NO排放、土壤固碳速率和净温室效应的影响。结果表明:稻田CH排放量在第2年和第13年均随秸秆还田量的增加呈线性增加,但第13年单位秸秆还田量对CH排放的平均促进效应比第2年降低3%;各处理NO排放量在第2年无显著差异,第13年显著促进NO排放55%~171%,且随秸秆还田量的增加呈线性增加;土壤固碳速率在第13年的变幅为0.40~0.50 t/(hm^(2)·a),各处理间无显著差异;净温室效应在第13年随秸秆还田量的增加呈线性增加,表现为源,这说明秸秆还田量对净温室效应的影响受还田年限调控,其增加的温室效应逐步完全抵消了土壤固碳的减排效益,加剧了全球气候变暖。因此,稻田在长期秸秆还田条件下是一个重要的碳源,亟待优化秸秆还田技术,进一步固碳减排,以实现农业可持续发展。

热解温度和氮肥用量影响生物炭的减排和增产效应

【目的】研究生物炭性质与氮肥用量对河套灌区春玉米田温室气体排放和产量的影响,为河套灌区高效利用生物炭固碳减排提供理论支撑。【方法】试验采用室内培养与田间试验相结合的方法,供试材料为秸秆生物炭和竹炭。田间试验设常规施氮300 kg/hm^(2)对照(N)、常规氮量配施秸秆炭(SB+N)、常规氮量配施竹炭(BB+N)、减氮50%配施秸秆炭(SB+50%N)、减氮50%配施竹炭(BB+50%N)。采用静态暗箱–气象色谱法测定春玉米田温室气体排放量,并测定玉米产量。室内培养试验中分别制备热解温度为200℃、400℃和600℃的秸秆炭(S)和竹炭(B)加入土壤中,平衡3天后施入N 300 kg/hm^(2)开始恒温恒湿培养,共培养14天。监测了不同培养时间土壤中N_(2)O、CO_(2)及CH_(4)气体的排放通量。【结果】与N处理相比,SB+N、BB+N、SB+50%N和BB+50%N处理0—5 cm深土壤温度分别提高了0.50℃、1.84℃、0.35℃和1.37℃,0—10 cm深土壤温度分别提高了0.43℃、1.83℃、0.39℃和1.11℃;0—10 cm土壤含水率分别提高13.70%、8.90%、12.33%和8.90%。与N处理相比,在春玉米整个生育期内SB+N、BB+N、SB+50%N和BB+50%N处理的土壤N_(2)O累积排放量分别减少了21.91%、23.16%、25.98%和28.17%(P<0.05);SB+N和BB+N处理的CO_(2)累积排放量分别提高了7.96%和9.94%(P<0.05),而SB+50%N和BB+50%N处理的分别降低了11.54%和10.74%(P<0.05);整个春玉米生育期各生物炭处理的CH_(4)累积排放量为负值,显著低于N处理(P<0.05);SB+N、BB+N、SB+50%N和BB+50%N处理土壤的全球增温潜势(GWP)分别降低了23.26%、23.98%、27.00%和29.14%,温室气体排放强度(GHGI)分别降低了27.24%、28.97%、32.57%和34.68%(P<0.05)。生物炭添加能够提高玉米产量,SB+N、BB+N、SB+50%N和BB+50%处理较N处理分别增加5.47%、7.01%、8.26%和8.47%(P<0.05)。培养试验发现生物炭能够减少土壤N_(2)O和CO_(2)的排放。N_(2)O和CO_(2)的排放通量随生物炭热解温度升高而减少,在相同热解温度下,竹炭的减排效果优于秸秆炭。各处理下土壤CH_(4)的排放均表现为碳汇,其中600℃制备的竹炭对CH_(4)的吸收量最高。【结论】施用生物炭能够改善土壤温度和土壤含水率,并显著降低N_(2)O和CH_(4)累积排放量,但常规施氮量下施用生物炭会提高CO_(2)累积排放量。施用生物炭能够显著提高春玉米的产量并降低春玉米田GWP和GHGI。培养试验进一步说明了竹炭的减排效果优于秸秆炭,高热解温度的生物炭减排效果优于低热解温度生物炭,综合考虑田间与室内培养试验的结果、环境效益和经济效益,减氮50%配施竹炭的处理是河套灌区春玉米田提高产量并减少温室气体排放较为合适的措施。

青海湖流域潜在蒸散发的气候敏感性及归因分析

研究气候变化背景下潜在蒸散发(ET_(0))的演变特征,有助于了解水循环演变机理,为区域水资源规划管理提供理论依据。基于青海湖流域及周边7个气象站1960—2016年逐日气象数据,利用Penman-Monteith模型计算ET_(0),运用Mann-Kendall非参数趋势检验法、Hurst指数趋势预测、敏感性分析对流域ET_(0)的变化特征及其影响因素进行了分析,并计算了各气象因子对ET_(0)变化的贡献率。结果表明:青海湖流域年平均ET_(0)为874.63 mm,线性倾向率为2.27 mm·10 a^(-1),整体呈缓慢上升趋势;ET_(0)对各气象因子的敏感系数按照绝对值由高到低排列为|相对湿度|>|日照时数|>|最高气温|>|风速|>|最低气温|;各气象因子对ET_(0)变化的贡献率按照绝对值由高到低排列为|最高气温|>|风速|>|最低气温|>|日照时数|>|相对湿度|;ET_(0)与其各影响因子的相关系数绝对值由高到低分别为|相对湿度|>|最高气温|>|日照时数|>|风速|>|最低气温|。综上,青海湖流域ET_(0)对相对湿度最为敏感,而最高气温是1960—2016年间ET_(0)变化的主要贡献因子。最高气温的显著上升、平均风速的显著下降以及其他因子综合作用,导致了青海湖流域ET_(0)增加,未来ET_(0)仍可能呈上升趋势。

水氮互作对稻田温室气体排放的影响

水肥管理对农田土壤肥力质量和环境质量有重要影响。依托安徽科技学院长期定位试验小区,通过设置两种灌溉模式(控制灌溉C1和常规灌溉C2)以及三个施氮水平(低氮N1、中氮N2和高氮N3),研究水氮互作对稻田温室气体CH_(4)、N_(2)O和CO_(2)排放及土壤理化性质的影响。结果表明,与常规灌溉相比,控制灌溉可显著降低稻田中的CH_(4)和N_(2)O的累计排放量,降幅分别为43.12%和23.53%;常规灌溉条件下,低、中、高施氮处理的土壤铵态氮含量分别为35.26、38.90和35.20 mg·kg^(–1),而控制灌溉分别为33.08、34.30和42.40 mg·kg^(–1);控制灌溉条件下,CO_(2)排放量高于常规灌溉,且随施氮水平的提高而增加。根据总体温室效应分析,控制灌溉下稻田的全球增温潜势(global warming potential,GWP)为0.55 t·hm^(-2)(以CO_(2)当量计),远低于常规灌溉下稻田0.82 t·hm^(-2),且中氮处理下稻田的GWP远低于低氮和高氮处理。水氮耦合是稻田N_(2)O排放的主要影响因素,且在中、高氮施肥条件下,稻田N_(2)O排放对于温室效应的贡献大于CH_(4)。因此,采用控制灌溉结合氮肥减量施用,可有效减少农田温室气体CH_(4)和N_(2)O的排放,维持较高的土壤铵态氮水平,这对提高土壤肥力质量和发展可持续农业具有重要意义。

荒漠灌木梭梭同化枝相对生长速率对温度升高响应的不确定性

近地表大气和陆表温度的升高已经成为一个不争的事实,同时这种趋势还将持续下去。全球变暖不仅改变了热量条件,还改变了水分条件。水热条件可以综合地反映为潜在蒸散量,进而影响植被生产力,而同化组织是植物对环境变化最为敏感的部位。本研究跟踪梭梭同化枝在2010年6—9月的生长动态,测定同化枝的光响应曲线以计算同化枝潜在同化速率,并利用气象数据及Hargreaves公式计算潜在蒸散量。通过分析梭梭同化枝相对生长速率与潜在同化速率,潜在蒸散量与潜在同化速率之间的数量关系,建立了仅仅需要日最低、最高和平均温度,以及太阳总辐射数据,就可以估算梭梭同化枝相对生长速率的简单方法,经统计检验基本可行(P=0.016)。应用该种方法和1960—2000年6—9月本地月平均气象数据,讨论了在全球变暖背景不同的升温模式下,梭梭同化枝相对生长速率变幅的方向和大小的不确定性,由此表明了荒漠生态系统对全球变化响应的复杂性。

长白山园池沼泽湿地碳源/汇沿湖岸至高地环境梯度变化

湖泊湿地具有长期储碳能力,对区域碳循环具有重大贡献,但有关湖泊湿地碳源汇对气候变化如何响应尚不清楚。为探究高海拔区湖岸湿地碳源/汇对气候变化的响应规律,利用静态箱-气相色谱法及相对生长方程法,研究长白山园池沿岸5种天然沼泽类型(芦苇沼泽、苔草沼泽、杜鹃沼泽、柴桦沼泽、落叶松沼泽)的土壤异养呼吸碳排放(CO_(2)和CH_(4))、植被固碳及其相关环境因子(温度、水位等),依据生态系统净碳收支平衡,量化各沼泽类型的碳源/汇和全球增温潜势(GWP),分析其沿湖岸至高地水分环境梯度变化规律及形成机制。结果表明:处于湖岸至高地水分环境梯度下部生境的草类沼泽(芦苇沼泽和苔草沼泽)为弱源(-1.018和-0.090 t C·hm^(-2)·a^(-1)),中部生境的灌丛沼泽(杜鹃沼泽和柴桦沼泽)为强汇或弱汇(1.956和0.239 t C·hm^(-2)·a^(-1)),上部生境的森林沼泽(落叶松沼泽)为强源(-3.214 t C·hm^(-2)·a^(-1)),且其空间变化受水位促进和土壤温度抑制。从GWP来看,草类沼泽具有强热辐射力(44.682~59.282 t CO_(2)·hm^(-2)·a^(-1)),灌丛沼泽具有冷辐射力(-0.920~-7.008 t CO_(2)·hm^(-2)·a^(-1)),森林沼泽具有弱热辐射力(11.668 t CO_(2)·hm^(-2)·a^(-1)),且其GWP仅受土壤温度所促进。在目前气候变化背景下,长白山高海拔区园池湖岸至高地水分环境梯度两端的草类沼泽和森林沼泽因CH_4或CO_(2)排放增加,呈现热辐射力而对气候变化起正反馈作用,而中部的灌丛沼泽因冷辐射力而起负反馈作用。

不同耕作措施下旱作农田土壤CH_4、CO_2排放特征及其影响因素

提要:采用静态箱-气相色谱法、LI-8100A便携式CO_2分析仪对2017年度不同耕作措施下农田土壤CH_4和CO_2的排放通量进行连续观测。结果表明:不同耕作措施农田土壤为CH_4吸收汇,吸收通量波动范围为:0.010~0.080mg·m^(-2)·h^(-1);不同耕作措施农田土壤为CO_2排放源,排放通量波动范围为:0.039~0.273μmol·m^(-2)·s^(-1)。土壤CH_4吸收通量与土壤含水量极显著正相关,与土壤温度极显著负相关。CO_2排放通量与土壤含水量极显著负相关,与土壤温度极显著正相关。各处理下全年CO_2和CH_4的综合GWP为T处理最高为1586.24kg(CO_2)·hm^(-2),各处理综合GWP排序为:T>TS>NTS>NT;但NT与NTS无显著差异,因此,实行免耕处理对温室气体具有减排效应。