施用生物炭和秸秆还田对华北农田CO2、N2O排放的影响

以华北农田冬小麦-夏玉米轮作体系连续6a施用生物炭和秸秆还田的土壤为研究对象,于2013年10月—2014年9月,采用静态暗箱-气相色谱法,对CO_2、N_2O通量进行了整个轮作周期的连续观测,探究施用生物炭与秸秆还田对其排放通量的影响。试验共设4个处理:CK(对照)、C1(低量生物炭4.5 t hm~(-2)a~(-1))、C2(高量生物炭9.0 t hm~(-2)a~(-1))和SR(秸秆还田straw return)。结果表明:在整个轮作周期内,各处理CO_2、N_2O通量随时间的变化趋势基本一致。随着生物炭施用量的增加,CO_2排放通量分别增加了0.3%—90.3%(C1)、1.0%—334.2%(C2)和0.4%—156.3%(SR)。其中,C2处理对CO_2累积排放量影响最大,增幅为42.9%。对N_2O而言,C2处理显著降低了N_2O累积排放量,但增加了CO_2和N_2O排放的综合增温潜势,C1和SR处理对N_2O累积排放量及综合增温潜势均没有显著影响。相关分析表明,土壤温度和土壤含水量是影响CO_2通量最主要的因素,两者之间呈极显著的正相关关系;N_2O通量与土壤温度、土壤含水量、NO_3~--N和NH_4~+-N均表现出极显著的正相关关系,而与土壤p H值表现出极显著的负相关关系。由此可见,添加生物炭对于减少氮素的气体损失具有较大的潜力。     

京郊典型设施蔬菜地土壤N_2O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(P0.01);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(P0.05);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。     

控释肥施用对土壤N2O排放的影响——以华北平原冬小麦/夏玉米轮作系统为例

控释肥作为一种能够提高肥料利用率、保障作物产量和节约劳动力的新型肥料已经在作物生产中得到广泛应用,而控释肥对土壤N_2O排放影响结果的差异使其成为当前科学评估控释肥施用环境效应的焦点问题之一。因此,旨在探讨不同种类控释肥及氮素水平施用对华北平原冬小麦/夏玉米轮作系统土壤N_2O排放的影响,为科学评价控释肥施用的环境效应及其推广应用提供科学依据。本研究监测采用静态暗箱—气相色谱法对不同控释肥施用下土壤N_2O排放、环境因素以及产量进行了周年监测,探讨了不同处理(对照处理(CK)、控释肥处理1(CRF1)、优化控释肥处理1(80%CRF1)、优化控释肥处理2(80%CRF2)和控释肥处理3(CRF3+尿素))下土壤N_2O排放特征及土壤温湿度对其的影响。结果表明:控释肥施用下冬小麦/夏玉米轮作系统中土壤N_2O排放峰高值主要出现在基肥施用并伴随灌溉(或降雨)后,一般持续时间约为7—10 d,小麦返青期灌溉以及玉米后期降雨会引起微弱的N_2O排放峰。不同处理土壤N_2O排放通量变化范围为~(-2)35.61—2625.01μg N_2O m~(-2)h~(-1),平均排放通量为23.88—51.39μg N_2O m~(-2)h~(-1),与CRFI相比,80%CRF1和80%CRF2处理能够减小施肥期的N_2O排放峰值,但不改变轮作周期土壤N_2O排放季节变化规律。CK处理和CRF3+尿素处理土壤N_2O排放通量与5 cm深度土壤温度之间表现出显著的正相关性(r~2=0.38,P0.01;r~2=0.30,P0.05);CRF1处理和80%CRF1处理在冬小麦生长季及整个轮作周期内与土壤孔隙含水率(WFPS)表现为显著的正相关关系(冬小麦生长季分别为r~2=0.50,P0.01;r~2=0.39,P0.05;整个轮作周期分别为r~2=0.39,P0.05;r~2=0.43,P0.05)。80%CRF2处理N_2O年排放总量最高,为(2.89±0.24)kg N/hm~2。相同控释肥种类条件下,80%CRF1处理比CRF1处理减少了14.23%,但并未达到显著水平;相同施氮量水平下,CRF1处理与(CRF3+尿素)处理之间N_2O年排放总量差异不显著,而80%CRF1处理比80%CRF2处理N_2O年排放总量减少16.16%,并达到显著水平(P0.05)。本研究不同处理之间N_2O直接排放系数在0.29%—0.42%之间,均明显低于IPCC 1.0%的默认值。各控释肥处理产量与当地农民常规施肥量条件下产量没有显著性差异。因此在华北地区冬小麦/夏玉米轮作系统中应用控释肥技术可以在保证产量的前提下有效减少土壤N_2O排放,并且仍存在一定的减排空间。     

神农架主要森林土壤CH4、CO2和N2O排放对降水减少的响应

研究降水格局改变后森林土壤温室气体排放格局,可为森林温室气体排放清单制定提供科学依据。以神农架典型森林类型常绿落叶阔叶混交林和2种人工林马尾松和杉木林为研究对象,研究了降水格局改变后,其土壤CH_4吸收、CO_2和N_2O的排放格局和可能机制。结果表明:常绿落叶阔叶混交林吸收CH_4通量为(-36.79±13.99)μg Cm~(-2)h~(-1),显著大于马尾松和杉木两种人工林的CH_4吸收通量,其吸收通量分别为(-14.10±3.38)μg Cm~(-2)h~(-1)和(-7.75±2.80)μg Cm~(-2)h~(-1)。马尾松和杉木两种人工林CO_2排放通量分别为(107.03±12.11)μg Cm~(-2)h~(-1)和(80.82±10.29)μg Cm~(-2)h~(-1),显著大于常绿落叶阔叶混交林(71.27±10.59)μg Cm~(-2)h~(-1)。常绿落叶阔叶混交林N_2O排放通量为(8.88±6.75)μg Nm~(-2)h~(-1),显著大于杉木人工林(5.93±2.79)μg Nm~(-2)h~(-1)和马尾松人工林(1.64±1.02)μg Nm~(-2)h~(-1)。分析3种森林土壤CH_4吸收量与其环境因子之间的关系发现,常绿落叶阔叶混交林的CH_4吸收通量与其土壤温度呈现显著的指数负相关关系(P0.01)。常绿落叶阔叶混交林、马尾松林和杉木林的土壤CO_2排放通量与其空气温度和土壤温度之间均呈现显著的指数正相关关系(P0.01)。常绿落叶阔叶混交林和马尾松林土壤N_2O排放通量与空气温度之间均呈现显著的指数正相关关系(P0.01),而马尾松林与土壤温度之间呈显著正相关(P0.05),与土壤湿度之间均无显著相关。降水减半后,减少降水对常绿落叶阔叶混交林和马尾松林土壤CH_4吸收通量均具有明显的促进作用,但对杉木林土壤CH_4吸收量具有抑制作用,对常绿落叶阔叶混交林和杉木林土壤CO_2平均排放通量均具有明显的促进作用,而对马尾松林土壤CO_2平均排放通量明显抑制作用,对常绿落叶阔叶混交林、马尾松和杉木林土壤N_2O排放量具有明显的抑制作用。     

施氮对桉树人工林生长季土壤温室气体通量的影响

施肥是维持短期轮伐人工林生产量的重要手段,为了提高肥料利用效率,缓释氮肥逐渐成为广泛采用的氮肥种类。评估缓释肥施用对人工林生长季土壤温室气体通量的影响对于全面评估人工林施肥的环境效应具有重要意义。以我国南方广泛种植的桉树林为对象,采用野外控制实验研究了4种施氮处理(对照CK:0 kg/hm2;低氮L:84.2 kg/hm2;中氮M:166.8 kg/hm2;高氮H:333.7 kg/hm2)对土壤-大气界面3种温室气体(CO2、N2O和CH4)通量的影响,结果表明:(1)4种施氮水平下CO2排放通量、N2O排放通量和CH4吸收通量分别为276.84—342.84 mg m-2h-1、17.64—375.34μg m-2h-1和29.65—39.70μg m-2h-1;施氮显著促进了N2O的排放(P0.01),高氮处理显著增加CO2排放和显著减少CH4吸收(P0.05),且CO2排放通量与CH4吸收通量随着施氮量的增加分别呈现增加和减少的趋势;(2)生长季CO2和N2O排放呈现显著正相关(P0.01),CO2排放和CH4吸收呈现显著负相关(P0.05),N2O排放和CH4吸收呈现显著负相关(P0.01);(3)土壤温度和土壤水分是影响CO2、N2O排放通量和CH4吸收通量的主要环境因素。结果表明:施用缓释肥显著增加了桉树林生长季土壤N2O排放量,且高氮处理还显著促进CO2排放和显著抑制CH4吸收,上述研究结果可为人工林缓释肥对土壤温室气体通量评估提供参数。     

南京市郊区集约化大棚蔬菜地N2O的排放

采用静态暗箱-气相色谱法,研究了南京市郊区集约化生产管理下,芹菜-空心菜-小白菜-苋菜轮作菜地与休闲裸地的N2O排放通量的动态变化,及其与土壤温度、湿度以及NO3--N和NH4+-N含量的关系.结果表明:轮作菜地的N2O累积排放量达137.2kg N·hm-2,显著大于休闲裸地(29.2 kgN-hm-2);轮作菜地生态系统N2O-N的排放系数高达4.6％.4种蔬菜地中,空心菜地对轮作菜地的周年累积排放量贡献最大,为53.5％,小白菜地次之,为31.9％,芹菜地和苋菜地最小,分别为4.5％和4.8％.轮作菜地的N2O排放通量与土壤温度呈显著正相关,Q10为2.80;土壤湿度以及NO3--N和NH4+-N含量与轮作菜地的N2O排放通量之间的相关性不显著.     

生物炭与氮肥对旱作春玉米农田CO_2和CH_4排放特征的影响

为了研究生物炭与氮肥对旱作春玉米农田CO_2和CH_4排放通量季节变化、累积排放总量及CO_2+CH_4排放强度的影响,试验设置C_0N_0(不加生物炭,不施氮肥)、C_0N_1(不加生物炭,施氮肥225kg·hm~(-2))和C_1N_1(添加生物炭50t·hm~(-2),施氮肥225kg·hm~(-2))3个处理,采用密闭式静态暗箱-气相色谱法对不同生物炭和氮肥输入旱作春玉米农田CO_2和CH_4排放通量进行连续观测,同时对影响通量变化的0~20cm土层温度和水分因子进行测定。结果表明:(1)试验期内不同处理春玉米农田均表现为CO_2累积通量的源,且CO_2排放通量均呈现一定的峰值变化规律。(2)C_1N_1处理减少了春玉米生长季农田CO_2排放通量和累积排放总量,在试验的2个生长季内农田CO_2平均排放通量和累积排放总量各处理均表现为C_0N_0C_0N_1C_1N_1,且C_1N_1处理降低显著。(3)土壤CO_2排放通量与土壤温度变化呈显著正相关关系,可用指数方程和二次方程较好拟合二者关系,且与10cm土层温度的相关性优于0cm土层温度,但土壤CO_2排放通量与土壤含水量呈负相关关系。(4)试验各处理农田土壤CH_4排放通量在-16.08~-73.96μg·m~(-2)·h~(-1)之间,表现为大气CH_4的净吸收库;C_1N_1处理增加了土壤CH_4排放通量和累积排放总量,但作用效果的显著性受年际环境因子的影响;农田土壤CH_4排放通量与土壤含水量呈显著正相关关系,与土壤温度呈显著负相关关系。研究发现,添加生物炭和施氮减少了旱作农田春玉米生长季CO_2排放通量和累积排放总量,增加了CH_4排放通量和累积排放总量,总体上显著增加了春玉米产量,显著减少农田CO_2+CH_4排放强度。     

土壤含水量调控高寒草原生态系统N_2O排放对增温的响应

土壤氧化亚氮(N_2O)排放是大气N_2O不可忽视的来源。然而,目前学术界在气候变暖对土壤N_2O排放影响方面的认识仍存在较大争议,且调控土壤N_2O排放的微生物机制尚不明确。为此,该研究以青藏高原高寒草原生态系统为研究对象,使用透明开顶箱(OTCs)模拟气候变暖,并基于静态箱法测定了2014和2015年生长季(5–10月)的土壤N_2O通量,同时利用定量PCR技术测定了表层(0–10 cm)土壤中氨氧化古菌(AOA)和氨氧化细菌(AOB)的基因丰度。结果显示:增温处理导致2014和2015年生长季表层(0–10 cm)土壤温度分别升高了1.7℃和1.6℃,土壤体积含水量下降了2.5%和3.3%,其他的土壤理化性质没有发生显著变化。土壤N_2O通量呈现年际差异,2014和2015年生长季的平均值分别为3.23和1.47μg·m~(–2)·h~(–1),然而,增温处理并没有显著改变土壤N_2O通量。2014年生长季主导硝化作用的AOA和AOB的基因丰度分别为5.0×10~7和4.7×10~5拷贝·g~(–1),2015年为15.2×10~7和10.0×10~5拷贝·g~(–1)。尽管基因丰度存在显著的年际差异,但在两年中与对照相比并未发生显著变化。在生长季尺度上,增温导致的土壤N_2O变化量与其引起的土壤水分变化量之间显著正相关,而与土壤温度的变化量之间没有显著相关关系。以上结果表明,增温导致的土壤干旱会抑制土壤N_2O通量对增温的响应,意味着未来评估气候变暖情景下土壤N_2O排放量时需考虑增温引发的土壤干旱等间接效应。     

植被恢复对库布齐沙漠非生长季土壤CH4、N2O通量的影响

荒漠土壤温室气体排放是陆地碳氮循环的重要组成部分,目前人工建植促进植被恢复对非生长季荒漠土壤CH_4、N_2O通量的影响尚不明确。本研究采用静态暗箱-气相色谱和时空替代法,分析非生长季库布齐沙漠东部不同植被恢复阶段土壤CH_4、N_2O通量特征及其与环境因子之间的关系,探讨植被恢复对非生长季荒漠土壤温室气体排放的影响。结果表明:非生长季荒漠土壤是CH_4的吸收汇,也是N_2O的排放源。不同植被恢复阶段CH_4平均吸收量和N_2O排放量均表现为:苔藓结皮固定沙地(47.6μg CH_4 m~(-2) h~(-1), 13.5μg N_2O m~(-2) h~(-1))地衣结皮固定沙地(32.2μg CH_4 m~(-2) h~(-1), 9.1μg N_2O m~(-2) h~(-1))藻结皮固定沙地(23.7μg CH_4 m~(-2) h~(-1), 8.7μg N_2O m~(-2) h~(-1))半固定沙地(22.4μg CH_4 m~(-2) h~(-1), 5.0μg N_2O m~(-2) h~(-1))流动沙地(18.7μg CH_4 m~(-2) h~(-1), 3.9μg N_2O m~(-2) h~(-1))。荒漠土壤在不同冻结时期温室气体排放存在较大差异,融冻期CH_4吸收贡献率最大,在结冻期N_2O排放贡献率最大。非生长季荒漠土壤存在明显的水热同期现象,土壤水热因子对N_2O通量的影响较小,仅半固定沙地土壤温度与N_2O通量呈显著正相关;而在藻类、地衣和苔藓结皮固定沙地中,土壤温度和含水量均与CH_4通量呈显著负相关。植被恢复过程中,生物量的积累和土壤理化性质的改善,能够显著影响荒漠土壤CH_4、N_2O通量的变化。因此,人工建植促进植被恢复实现沙漠化逆转可改变荒漠生态系统的温室气体排放格局。     

南京市郊区集约化大棚蔬菜地N2O的排放

采用静态暗箱-气相色谱法,研究了南京市郊区集约化生产管理下,芹菜-空心菜-小白菜-苋菜轮作菜地与休闲裸地的N2O排放通量的动态变化,及其与土壤温度、湿度以及NO3--N和NH4+-N含量的关系.结果表明： 轮作菜地的N2O累积排放量达1372 kg N·hm-2,显著大于休闲裸地(29.2 kg N·hm-2);轮作菜地生态系统N2O-N的排放系数高达46%.4种蔬菜地中,空心菜地对轮作菜地的周年累积排放量贡献最大,为53.5%,小白菜地次之,为31.9%,芹菜地和苋菜地最小,分别为4.5%和4.8%.轮作菜地的N2O排放通量与土壤温度呈显著正相关,Q10为2.80;土壤湿度以及NO3--N和NH4+-N含量与轮作菜地的N2O排放通量之间的相关性不显著.     

等氮滴灌对宿根蔗产量及土壤氧化亚氮排放的影响

为得到合理的水肥管理措施,研究等氮量下不同滴灌施肥比例对宿根蔗产量以及不同生育期蔗田土壤氧化亚氮(N2 O)通量和无机氮含量的影响,并分析蔗田土壤N2 O通量与无机氮含量之间的关系.该文以自然降雨W0为对照,设置2种滴灌灌水量水平W1(田间持水量的75％)和W2(田间持水量的85％),等量氮肥(N 300 kg·hm-...     

Increased nitrous oxide emissions from a drained organic forest soil after exclusion of ectomycorrhizal mycelia

The aim of this study was to determine how roots and their ectomycorrhizal symbionts affect the fluxes of nitrous oxide (N₂O) from nutrient-rich drained organic forest soils. Specifically, the relative impacts of roots and mycorrhizal mycelia on N₂O fluxes were investigated using two different trenching treatments, excluding (a) roots or (b) roots and mycorrhizal mycelia, from the soil. N₂O fluxes were measured at the soil surface, for 1 year before and 2.5 years after trenching, within the two trenching treatments and on untreated controls. While the exclusion of roots alone did not affect N₂O emissions, the simultaneous exclusion of roots and mycorrhizal mycelia doubled N₂O emissions, compared to the control plots. Two probable explanations for the increased fluxes were identified: (1) a decreased uptake of nitrogen (N) from the soil, through the mycorrhizal fungi, which increased N availability for the N₂O-producing microorganisms, and (2) a decreased uptake of water from the soil, through the mycorrhiza, which increased the soil water content and thus the N₂O emissions from denitrification. If the trenching reduced any potential stimulation of N cycling, through rhizodeposition, this mechanism did not outweigh the effects of a discontinued mycorrhizal N and/or water uptake on N₂O fluxes. The results of the study emphasise the importance of ectomycorrhiza in regulating N₂O emissions from forested organic soils.     

N2O emission in a Norway spruce forest due to soil frost: concentration and isotope profiles shed a new light on an old story

In mountain regions of Central Europe an increase of soil frost periods is predicted for this century due to reduced snow fall. To investigate the effects of freezing and thawing on soil N₂O fluxes in a mature Norway spruce forest in the mountainous Fichtelgebirge, Germany, the natural snow cover on three experimental plots was removed to induce soil frost. Three plots with natural snow cover served as controls. Soil N₂O fluxes were recorded in biweekly to monthly intervals during the frost and subsequent thawing period of the below-average cold winter in 2005/2006 and in the above-average warm winter in 2006/2007. In addition, N₂O concentrations and isotope signatures in soil air were measured along soil profiles in six different depths (from 6 to 70 cm). The soil of the snow removal plots was frozen down to 15 cm depth from January to April 2006 while the soil of control plots remained unfrozen under snow cover. Both soil freezing and thawing resulted in almost tenfold enhanced N₂O fluxes on snow removal plots contributing 84% to annual N₂O emissions. In the subsequent winter without soil frost no effects were observed. Vertical gradients of N₂O concentrations together with isotope abundance suggest that the subsoil of all plots was a probably weak, but continuous N₂O source throughout the year. Isotope signatures and N₂O concentration gradients in the soil profile indicate that microbial N₂O production and reduction of N₂O to N₂ did not or just marginally occur in frozen soil layers of the snow removal plots. Consequently, elevated N₂O fluxes in the late winter were attributed to the release of accumulated N₂O originating from the subsoil. At unfrozen soil, however, N₂O emissions were reduced due to a shift of the N₂O production-consumption ratio towards more consumption in the topsoil of both the control and snow removal plots. These findings contradict the general assumption that N₂O production in the organic layer is responsible for bursts of N₂O due to soil frost.     

土壤氧气可获得性对双季稻田温室气体排放通量的影响

为探讨土壤氧气可获得性(SOA)对双季稻田温室气体排放的影响,利用静态箱气相色谱法对多种管理措施影响下稻田温室气体排放通量和土壤氧化还原电位(Eh)、pH值及田间淹水深度(H)等3种SOA因子进行了观测。结果表明,甲烷(CH₄)排放最集中的Eh值、pH值和H范围分别为-100-0mV、5 < pH < 6和1-5cm,3个范围内分别观测到48.8%、61.1%和77.0%的CH₄排放,其中H对CH₄排放影响最明显,单独由其就可解释37.8%的CH₄排放通量(P < 0.0001)。对于氧化亚氮(N₂O),观测到较多的负通量,其纯排放最密集的3种SOA因子的范围分别是:0-100mV、5 < pH < 6和1-5cm,而200-300mV是其排放的临界Eh范围,高于此范围N₂O排放极少。厌氧的反硝化过程是双季稻田N₂O产生的主导过程。可为水稻田温室气体排放机理研究提供基础数据。     

Nitrous oxide fluxes from a grain–legume crop (narrow‐leafed lupin) grown in a semiarid climate

Understanding nitrous oxide (N₂O) fluxes from grain–legume crops in semiarid and arid regions is necessary if we are to improve our knowledge of global terrestrial N₂O losses resulting from biological N₂ fixation. N₂O fluxes were measured from a rain‐fed soil, cropped to a grain–legume in a semiarid region of southwestern Australia for 1 year on a subdaily basis. The site included plots planted to narrow‐leafed lupin (Lupinus angustifolius; ‘lupin’) and plots left bare (no lupin). Fluxes were measured using soil chambers connected to a fully automated system that measured N₂O by gas chromatography. Daily N₂O fluxes were low (?0.5 to 24 g N₂O‐N ha^?1 day^?1) and not different between treatments, culminating in an annual loss of 127 g N₂O‐N ha^?1. Greatest daily N₂O fluxes occurred from both treatments in the postharvest period, and following a series of summer and autumn rainfall events. At this time of the year, soil conditions were conducive to soil microbial N₂O production: elevated soil water contents, increased inorganic nitrogen (N) and dissolved organic carbon concentrations, and soil temperatures generally > 25 °C; furthermore, there was no active plant growth to compete for mineralized N. N₂O emissions from the decomposition of legume crop residue were low, and approximately half that predicted using the currently recommended IPCC methodology. Furthermore, the contribution of the biological N₂ fixation process to N₂O emissions appeared negligible in the present study, supporting its omission as a source of N₂O from the IPCC methodology for preparing national greenhouse gas inventories.     

线虫和蚯蚓对土壤微量气体排放的影响

线虫和蚯蚓是农业中广泛存在的土壤动物,由于它们与微生物的相互作用及对土壤生态系统能量传递和养分转化的影响,可能影响土壤微量气体代谢和温室气体的排放.通过在不同土壤线虫密度下接种蚯蚓的15d培养试验结果表明,土壤动物对土壤微量气体(CO2和N2O)代谢有显著促进作用.与灭线土相比,高密度线虫土壤处理与高密度线虫土壤加蚯蚓的处理导致CO2排放量分别增加了4.3倍和5.2倍,相应的N2O排放量增加了1.8倍和2.7倍.与低密度线虫土壤处理比较时,高密度线虫土壤处理导致CO2和N2O排放量分别增加了19%和21%.接种蚯蚓在高密度线虫土中较接种在低密度线虫土壤中的CO2和N2O排放量分别增加了12%和27%.5个处理中,除了低密度线虫加蚯蚓的处理和高密度线虫处理间差异不显著外,其余各处理间均达到极显著差异(P<0.01).两种气体的排放速率呈极显著正相关(R2=0.9414).高密度线虫土壤较低密度线虫土壤显著提高了土壤的DOC含量,不同线虫密度土壤中DOC显著性的差异与CO2和N2O排放密切相关(P<0.05).     

黄河上游灌区稻田N2O排放特征

黄河上游灌区稻田高产区过量施肥现象十分突出,氮肥过量施用引起土壤氮素盈余,导致N₂O排放量增大,由此引起的温室效应引起广泛关注。采用静态箱-气相色谱法研究黄河上游灌区稻田不同施肥处理下N₂O排放特征。试验设置5个施肥处理,包括常规氮肥300 kg/hm²下单施尿素和有机肥配施2个处理,分别用N300和N300-OM代表;优化氮肥240 kg/hm²下单施尿素和有机肥配施2个处理,分别用N240和N240-OM代表;对照不施氮肥用N0代表。试验结果得出,灌区水稻生长季稻田土壤N₂O排放主要集中在水稻分蘖前及水稻生长的中后期,稻田氮肥施用、灌水及土壤温度的变化对N₂O排放通量影响较大,不同处理水稻各生育阶段N₂O累积排放量与稻田土壤耕层NO^-₃-N含量动态变化显著相关。稻田N₂O排放不是黄河上游灌区稻田氮素损失的主要途径,但灌区稻田N₂O排放的增温潜势较大;稻田氮肥过量施用会显著增加N₂O排放量,在相同氮素水平下,有机肥配施会显著增加稻田土壤N₂O的排放量(P＜0.01)。优化施氮能有效减少灌区稻田水稻生长季N₂O排放量。稻田不同处理的水稻整个生长季土壤N₂O排放总量为2.69-3.87 kg/hm²,肥料氮通过N₂O排放损失的百分率仅为0.43%-0.64%。在灌区习惯灌水和高氮肥300 kg/hm²时,N300-OM处理的稻田N₂O排放量达3.87 kg/hm²,在100 a时间尺度上的全球增温潜势(GWPs)为20.76×10⁷ kg CO₂/hm²;优化施氮240 kg/hm²水平下,N240和N240-OM处理的N₂O累计排放量较N300-OM处理,分别降低了1.18 kg/hm²和0.57 kg/hm²,在100 a尺度上每年由稻田N₂O排放引起的GWPs分别降低了6.33×10⁷ kg CO₂/hm²和3.06×10⁷ kg CO₂/hm²。     

雪被和土壤水分对典型半干旱草原土壤冻融过程中CO_2和N_2O排放的影响

土壤冻融期间的温室气体排放量会显著增加,并在全年总排放量中占有重要的份额。但目前开展的土壤冻融循环模拟实验大多是在土壤冻结之前调节土壤水分含量,而忽视了雪被在整个土壤冻融过程中的作用,因此导致室内模拟研究的结果与野外原位观测的结果差异较大。为探索开展室内模拟土壤冻融实验的优化方案,采用人工浇水和覆雪两种方式调节土壤水分含量,研究了雪被和土壤水分对内蒙古典型半干旱草原土壤冻融过程中CO2和N2O排放的影响。结果表明,浇水和覆雪两种处理对冻融循环过程中土壤CO2排放影响的差异不显著,CO2排放量在消融期都会明显增加并随着冻融循环次数的增加而逐渐减小。当土壤孔隙含水率达50%左右时,浇水处理中的N2O排放量在第1次土壤冻融循环中最高并随冻融循环次数增加而降低,但在覆雪处理中,N2O在第1次冻融循环中的排放较小,而在后两次冻融循环中的排放量更为显著。造成两种处理N2O排放规律出现显著不同的原因可能是土壤剖面水分动态变化过程和微生物性状等方面的差异。土壤冻融过程中CO2和N2O排放量随土壤含水量升高而增加,但N2O在土壤含水量较低时排放不明显,这表明可能只有当土壤含水量达到一定阈值时,冻融作用才会对N2O的排放产生显著影响。这些结果显示,雪被和土壤水分显著影响土壤冻融过程中的CO2和N2O排放,室内模拟土壤冻融实验应进一步优化。