黔中地区不同植被类型土壤氧化亚氮的释放特征及影响因素

利用密闭箱-气相色谱法于2006—2007年对黔中地区退耕荒草地、灌丛、马尾松林和阔叶林土壤氧化亚氮的释放通量进行原位观测,初步研究了我国南方喀斯特地区不同植被类型土壤N₂O释放量的季节变化.结果表明:除个别月份土壤表现为大气N2O的吸收汇,各观测点均为N₂O的源,植被条件和土壤类型对土壤N₂O的释放具有明显影响.退耕荒草地、灌丛N₂O释放量具有明显的季节变化规律, 春夏季节高于秋冬季节,通量范围分别在-20.7～103.0 μg N·m^-2·h^-1和 -33.0～67.3 μg N·m^-2·h^-1.马尾松林、阔叶林春季土壤N₂O释放量最高,其他季节变化规律不明显,通量范围分别在-5.3～35.0 μg N·m^-2·h^-1和-14.4～152.8 μg N·m^-2·h^-1.相关性分析表明,土壤水分与N₂O释放通量显著负相关,是影响土壤N₂O释放通量季节变化的主要驱动因素.温度通过影响土壤水分而间接影响土壤N₂O的释放通量.     

渗滤液负荷和灌溉深度对土壤氧化亚氮与二氧化碳释放的影响

采用预设取样器和静态箱气相色谱法,对渗滤液灌溉条件下,土柱土壤不同深度剖面 N₂O的浓度以及N₂O和CO₂的表面释放通量进行了监测.结果表明: 渗滤液灌溉可促进N₂O的生成和释放,灌溉后24 h内土柱N₂O的释放通量与表土下10 cm（r=0.944,P< 0.01）、20 cm（r=0.799,P<0.01）、30 cm（r=0.666,P<0.01）和40 cm（r=0.482,P<0.05）处所生成的N₂O浓度呈显著相关,且相关程度依次递减.渗滤液灌溉还促进了CO₂的释放,但N₂O与CO₂释放通量之间无显著相关性（P>0.05）.渗滤液的灌溉负荷主要决定温室气体释放总量的强弱（N₂O和CO₂,以CO₂当量计）,灌溉负荷为6 mm·d^-1条件下温室气体释放总量为灌溉负荷2 mm·d^-1的3倍多.采用表土下20 cm处灌溉方式可比表土下10 cm处灌溉方式削减47%的温室气体释放总量.渗滤液灌溉土壤14 d内,N₂O释放量约占温室气体释放总量的57.0%～91.0%.     

川中丘陵区冬灌田甲烷和氧化亚氮排放研究

采用静态暗箱/气相色谱法对川中丘陵区冬灌田CH₄和N₂O排放特征进行连续一年的田间原位测定.结果表明,种植水稻区(种植区)在水稻生长季平均CH₄排放速率为22.76±2.76 mg·m^-2·h^-1,休闲期平均为1.43±0.20 mg·m^-2·h^-1,全年平均为9.64±1.17 mg·m^-2·h^-1;全年CH₄排放主要集中在水稻生长季,其累计CH₄排放量占全年总CH₄排放量的91.2%未种植水稻区(对照区) 全年CH₄平均排放速率为2.03±0.18 mg·m^-2·h^-1,水稻生长季CH₄排放量占全年总排放量的86.2%.N₂O的排放在稻田落干时呈现脉冲排放.在水稻生长季,对照区CH₄和N₂O的季节排放速率分别为4.53±0.38mg·m^-2·h^-1和32.01±5.02 μg·m^-2·h^-1,而种植区则分别为22.76±2.76 mg·m^-2·h^-1和73.04±5.03 μg·m^-2·h^-1,植株参与导致CH₄和N₂O排放速率分别增加302%和128%.CH₄和N₂O的排放随土水分条件的变化呈互为消长关系.在冬灌田中,即使考虑500年的时间尺度,全年N₂O排放产生的全球增温潜势也只有CH₄的7.9%,与CH₄相比,冬灌田排放的N₂O所产生的温室效应很小.     

稻鸭共作对甲烷排放的影响

利用密闭箱技术,于2006和2007年研究了稻鸭复合系统CH₄的排放规律及影响因素.结果表明：与常规淹水稻田（CK）相比,由于鸭子的活动,养鸭稻田（RD）的田面水溶解氧浓度(DO)增加,CH₄的排放显著减少.2006年RD的平均CH₄排放通量为（6.84±1.49） mg·m^-2·h^-1,比CK的（10.17±1.25）mg·m^-2·h^-1降低32.7%,CH₄排放总量为（19.34±1.15） g·m^-2,比CK的（26.25±2.17） g·m^-2减少26.3%; 2007年RD的平均CH₄排放通量为(7.68±0.74) mg·m^-2·h^-1,比CK的（9.53±0.40）mg·m^-2·h^-1降低19.0%, CH₄排放总量为（18.41±1.05）g·m^-2,比CK的（22.81±0.75） g·m^-2减少19.3%.在水稻全生育期,各处理CH₄的排放通量分别在分蘖期和抽穗期出现2个排放高峰;CH₄排放通量的季节变化与土壤温度和土壤水溶性有机碳含量呈显著正相关,但与土壤总有机碳含量相关不显著.     

华南丘陵区冬闲稻田二氧化碳、甲烷和氧化亚氮的排放特征

采用静态箱 气相色谱法对收获后冬闲稻田CO₂、CH₄和N₂O排放进行了田间原位测定,探讨了越冬稻田3种温室气体的排放规律.结果表明,残茬稻田和裸田的CO₂的排放峰值分别出现在18:00和16:00左右.日间CH₄排放为净值,夜间表现为弱吸收.残茬稻田和裸田N₂O夜间排放分别为日间平均的1.79和1.58倍.残茬稻田的昼夜CO₂平均排放通量显著高于裸田(P＜0.05).在测定期间,残茬稻田CO₂排放随温度升高而增高.相关分析表明,CO₂排放与土温、地表温度和气温均呈显著相关,表明温度是影响收获后稻田CO₂排放的主要因素.在11月10日至翌年1月18日测定期间,残茬稻田的CO₂和CH₄平均排放通量分别为(180.69±21.21) mg·m^-2·h^-1和(-0.04±0.01) mg·m^-2·h^-1,CO₂排放通量较裸田高13.06％,CH₄吸收增高50%.残茬稻田的N₂O排放通量为(21.26±19.31) μg·m^-2·h^-1,较裸田低60.75％.由此说明华南丘陵区冬闲稻田是大气CO₂和N₂O的源,CH₄的汇.     

三峡库区不同土地利用方式下土壤氧化亚氮排放及其影响因素

采用静态箱-气相色谱法对菜地、旱地、林地、果园、水改旱土壤N₂O排放特征及其相关影响因子进行研究.结果表明：不同土地利用方式下土壤N₂O的排放通量在-21～435 μg·m^-2·h^-1之间变化,N₂O年排放总量为菜地>果园>旱地>水改旱>林地,分别为447.14、313.57、167.00、124.87和7.24 mg·m^-2.土壤N₂O排放通量呈现明显的季节性变化,以春夏季最高,秋季次之,冬季最低,并与对应的大气及土壤温度的变化趋势基本一致.N₂O排放通量与5 cm土壤温度及土壤硝态氮含量呈显著或极显著正相关,与土壤水分及土壤铵态氮含量无明显相关关系.     

三江平原典型沼泽湿地氧化亚氮通量

2002～2004年利用静态箱-气相色谱法对三江平原3种具有代表性的湿地类型(常年积水的毛果苔草沼泽、季节性积水的小叶章湿草甸和常年土壤过湿的灌丛湿地)进行了为期两年半的N₂O现场观测研究.结果表明,三江平原3种类型湿地N₂O通量均有明显的季节变化和年际变化,一般在非冰冻期表现为排放,冰雪覆盖期表现为微弱的吸收.生长季的N₂O通量以灌丛湿地N₂O排放通量最大,毛果苔草沼泽最小.全年平均N₂O交换通量: 毛果苔草沼泽为53.928 mg·m^-2·yr^-1,小叶章湿地为21.408 mg·m^-2·yr^-1,灌丛湿地为657.120 mg·m^-2·yr^-1,证明沼泽湿地是大气N₂O的源.3种类型湿地生长季N₂O通量无明显的日变化,与温度的相关性不大.     

双氢胺对土壤裂缝产生过程中N2O释放的影响

模拟稻田土壤在加入不同量的 (NH₄)₂SO₄和双氢按(DCD)抑制剂的溶液后先进行淹水培养,然后让土壤自然蒸发变干,直至土壤产生裂缝到裂缝稳定,最后在裂缝稳定后的复水的连续培养试验。通过模拟对土壤进行复杂的、动态的水分含量变化过程中试验,探讨双氢胺抑制剂对其N₂O释放的影响。每天监测土体释放的N₂O通量,以及渗漏液中溶解的N₂O浓度和pH值。这些监测结果表明：在相同的水分管理条件下,土壤中没有氮肥加入,只有DCD加入的A处理释放N₂O气体最少,其平均释放通量为340.91 μg m^-2 h^-1; 土壤中有高剂量的氮肥和DCD加入的E处理释放N₂O最多,其平均释放通量为9280.23 μg m^-2 h^-1。裂缝产生稳定后的复水能减少N₂O向空气中的释放。渗漏液中的N₂O浓度都是过饱和的。当土壤中肥料(NH₄)₂SO₄加入量(每千克土壤中外加N≤3g)相对较少的情况下,DCD抑制剂能抑制裂缝产生过程中的N2O释放;当土壤中肥料(NH₄)₂SO₄加入量(每千克土壤中外加N≥6g)相对较多的情况下,DCD抑制裂缝产生过程中的N₂O释放效果不明显。此外还得出(NH₄)₂SO₄和DCD的加入量比是10:1 时,其抑制N₂O排放的效果比(NH₄)₂SO₄和DCD的加入量比分别是10∶1.5和10∶2要好。土体释放的N₂O通量和渗漏液中溶解的N₂O浓度之间不存在相关性,土体释放的N₂O通量和渗漏液中的pH值之间也不存在相关性。但是渗漏液中的N2O浓度和pH值之间存在显著的正线性相关关系。     

湿地生态系统土壤温度对气温的响应特征及对CO2排放的影响

通过2年的野外定位观测,研究了沼泽湿地土壤温度对气温变化的响应特征,以及土壤温度对沼泽湿地植物 土壤系统CO₂排放的影响,并对CO₂排放的季节性变化进行模拟计算.结果表明,随融冻作用开始,沼泽湿地土壤温度对气温变化的响应强度不断增大,根层土壤温度与气温间呈显著指数关系（R²=0.94,P<0.01）,但不同深度土壤温度对气温变化的响应强度存在一定的差异,表现为随土壤深度的增加,二者之间的相关系数变小,土壤温度对气温的响应强度减弱.沼泽湿地植物 土壤系统CO₂排放与根层土壤温度有关,二者呈显著指数相关关系（R²=0.84,P<0.01）,利用模型模拟计算出沼泽湿地2003年生长季植物 土壤系统CO₂排放通量平均值为664.5±213.9 mg·m^-2·h^-1,野外定位观测值为634.0±227.7 mg·m^-2·h^-1,二者之间差值不大,表明利用此方法可以对沼泽湿地生长季CO₂排放进行估算.     

三江平原生长季沼泽湿地CH4、N2O排放及其影响因素

 2003年6～9月采用静态箱_气相色谱法,对三江平原生长季不同淹水条件下沼泽湿地CH₄、N₂O的排放进行了同步对比研究,并探讨了影响气体排放的主要影响因素。结果表明, 生长季沼泽湿地CH₄和N₂O排放具有明显的时空变化特征。长期淹水的毛果苔草（Carex lasiocarpa）和漂筏苔草(Carex pseudocuraica)植物带CH₄的平均排放强度分别为259.2和273.6 mg•m^-2•d^-1,高于季节性淹水的小叶章(Deyeuxia angustifolia)植物带的排放强度(38.16 mg•m^-2•d^-1)（p<0.00 0 1）;而生长季N₂O的平均排放强度分别为0.969、0.932 和0.983 mg•m^-2•d^-1, 植物带间无显著差异（p=0.967）。相关分析表明,气温和5 cm深地温对沼泽湿地CH₄生长季排放通量的影响较大,而水位则是影响长期淹水沼泽N₂O排放通量的主要因素;不同类型湿地间CH₄平均排放强度的差异主要受水位的控制,而强烈的还原环境可能是导致不同类型湿地具有近似的N₂O排放强度的原因。     

Mediating N2O emissions from municipal solid waste landfills: Impacts of landfill operating conditions on community structure of ammonia-oxidizing bacteria in cover soils

Chemolithotrophic ammonia-oxidizing bacteria (AOB) can produce N₂O, a highly potent greenhouse gas. Denaturing gradient gel electrophoresis (DGGE) analyses of the ammonia monooxygenase structural gene (amoA) and 16S rDNA gene were used to investigate the AOB community structure in the cover soils of municipal solid waste (MSW) landfills under three operating conditions: (a) MSW with soil cover, (b) MSW with soil cover, irrigation piping and vegetation, and (c) MSW covered with high-density polyethylene (HDPE) liner, soil cover, irrigation piping and vegetation. AOB species in MSW cover soils were significantly distinguished by the operation of HDPE liner isolation. The community structures of the Nitrosomonas europaea-like AOB species dominated in soils without HDPE liner isolation, whether vegetation and irrigation with landfill leachate existed or not, whereas Nitrospira-like AOB species dominated in soils with HDPE liner isolation. Lower N₂O flux from the soils with HDPE liner isolation would be partially related to these special community structures.     

不同施肥方式对土壤氨挥发和氧化亚氮排放的影响

采用密闭室间歇通气法和静态箱法对不同施肥方式(撒施后翻耕、条施后覆土、撒施后灌水)下的土壤氨挥发和氧化亚氮排放进行了研究.结果表明:不同施肥方式显著影响了土壤中的氨挥发和氧化亚氮排放.撒施后灌水处理明显促进了氨挥发,其最大氨挥发速率明显高于其它处理,氨挥发累计达2.465 kg N·hm-2.不同施肥方式下氧化亚氮排放通量存在显著差异(P《0.05),且峰值出现时间也不同.施肥后第2天,撒施后灌水处理达到峰值,为193.66 μg·m-2·h-1,而条施后覆土处理在施肥后第5天才出现峰值,为51.13 μg·m-2·h-1,且其排放峰值在3种施肥方式中最低.撒施后灌水处理的氧化亚氮累积净排放量达121.55 g N·hm-2,显著大于撒施后翻耕和条施后覆土处理.撒施后翻耕和条施后覆土处理能有效抑制氨挥发和氧化亚氮排放损失,是较为合理的施肥方式.     

三江平原春小麦农田生态系统氧化亚氮通量特征

利用静态暗箱-气相色谱法对三江平原春小麦农田生态系统N2O排放通量进行连续2.5年的田间原位观测.结果表明:三江平原春小麦农田生态系统N2O排放通量具有较明显的季节变化和年际变化,并主要与年际间降水及田间水分管理差异有关;春小麦农田生态系统N2O排放日变化与气温及地下5 cm温度变化有关.生长期N2O的排放较强,休耕期N2O排放量显著下降,冰冻期N2O的排放较微弱,融冻时N2O排放缓慢增强.生长期N2O平均排放通量为0.190 mg.m-2.h-1,收割后到冰冻期间为0.077 mg.m-2.h-1,冻融期间为0.017 mg.m-2.h-1.     

浮床植物系统对富营养化水体中氮、磷净化特征的初步研究

以浮床空心菜(Ipomoea aquatica)、水芹(Oenanthe javanica)和无植物系统为对象,研究了其在富营养化水体中对N、P的去除及其N₂O的排放情况.结果表明,浮床植物系统对水体中N、P具有良好的净化效果,植物组织所累积的N、P量分别占各自系统去除量的40.32%～63.87%,说明植物的同化吸收作用是N、P去除的主要途径.换水周期内浮床植物系统中硝化反应进行充分,而反硝化反应相对缓慢,导致系统具有较高的NH₄⁺-N去除率,而产生NO₃--N累积.植物的存在降低了系统中N₂O的排放通量.生长较好的空心菜系统在换水前后平均N₂O排放量最低,为17.14μgN·m^-2h^-1,空白高达8.08μgN·m^-2h^-1,水芹为37.38μg N·m^-2·h^-1.     

Plant morphophysiological and anatomical factors associated with nitrous oxide flux from wheat (Triticum aestivum)

Experiments were conducted to study the dynamics of nitrous oxide (N?O) emission from wheat varieties viz., Sonalika, HUW 468, HUW 234 and DBW 14 grown in alluvial soils of North Bank Plain Agroclimatic Zone of Assam, India. Attempts were made to find out the relationship of N?O emission with plant morphophysiological, anatomical and soil properties. N?O fluxes from wheat varieties ranged from 40 μg N?O-N m?2 h?1 to 295 μg N?O-N m?2 h?1. Soil organic carbon and soil temperature have shown significant relationship with N?O flux. The rate of leaf transpiration recorded from the wheat varieties at different growth stages exhibited a positive correlation with N?O emission suggesting that movement of N?O along with the transpirational water flow may be an important mechanism of N?O transport and emission through wheat plants. Anatomical investigation by scanning electron microscope revealed that N?O emission has relationship with stomatal frequency of leaf and leaf sheaths. Variety HUW 234 with the highest stomatal frequency of leaf and leaf sheath also recorded higher seasonal N?O emission compared to other varieties. Seasonal N?O emission (E(sif)) of the varieties ranged from 3.25 to 3.81 kg N?O-N ha?1. Significant variations in E(sif) values were recorded within the varieties.     

Nitrogen management in a maize-groundnut crop rotation of humid tropics: effect on N2O emission

Development of appropriate land management techniques to attain sustainability and increase the N use efficiency of crops in the tropics has been gaining momentum. The nitrous oxides (N2Os) affect global climate change and its contribution from N and C management systems is of great significance. Thus, N transformations and N2O emission during maize-groundnut crop rotation managed with various N sources were studied. Accumulation of nitrate (NO3- ) and its disappearance happened immediately after addition of various N sources, showing liming effect. The mineral N retained for 2-4 weeks depending on the type and amount of N application. The chicken manure showed rapid nitrification in the first week after application during the fallow period, leading to a maximum N2O flux of 9889 g N2O-N m(-2) day(-1). The same plots showed a residual effect by emitting the highest N2O (4053 microg N2O-N m(-2) day(-1)) during maize cultivation supplied with a half-rate of N fertilizer. Application of N fertilizer only or in combination with crop residues exhibited either lowered fluxes or caused a sink during the groundnut and fallow periods due to small availability of substrates and/or low water-filled pore space (<40%). The annual N2O emission ranged from 1.41 to 3.94 kg N2O-N ha(-1); the highest was estimated from the chicken manure plus crop residues and half-rate of inorganic N-amended plots. Results indicates a greater influence of chicken manure on the N transformations and thereby N2O emission.