稻麦轮作生态系统中土壤湿度对N2O产生与排放的影响

通过对太湖地区稻麦轮作生态系统的N₂O排放及土壤湿度进行系统观测和开展一系列模拟实验,研究了降雨和土壤湿度对N₂O排放和产生过程的影响.结果表明,春季和秋季麦田N₂O排放与降雨量呈明显正相关,但水稻田和冬季麦田的N₂O排放不受降雨影响.稻麦轮作周期内的N₂O排放较强烈地受土壤湿度制约,土壤湿度为田间持水量的97～100%或84～86%WFPS(土壤体积含水量与总孔隙度的百分比)时,N₂O排放最强,低于此湿度范围时,N₂O排放通量与土壤湿度呈正相关,反之,则呈负相关.田间N₂O排放随土壤湿度的变化形式与模拟条件下培养土壤样品的N₂O产生率变化非常相似,但前者的最佳湿度范围比后者窄,而且偏小.     

土壤含水量与N2O产生途径研究

土壤含水量变化对Ｎ２Ｏ产生和排放影响的研究表明,不同含水量情况下,Ｎ２Ｏ排放也不相同．特别是用乙炔抑制技术证明了在播种前后,气候干燥而土壤含水量较低的情况下,Ｎ２Ｏ产生主要来自于硝化过程;降雨后,土壤含水量较高时,Ｎ２Ｏ主要是通过反硝化过程产生;而在农田中等含水量情况下,土壤微生物的硝化和反硝化作用产生的Ｎ２Ｏ大约各占一半．指出旱作农田Ｎ２Ｏ产生途径主要取决于土壤水分的控制和调节．     

玉米植株对大田温室气体N2O排放的影响

利用封闭式箱法对玉米田Ｎ２Ｏ排放通量的观测表明,大田种植玉米后,对Ｎ２Ｏ排放产生了很大影响,玉米土壤系统的Ｎ２Ｏ排放通量大于不种玉米的土壤．此外,植物根系能明显促进土壤中Ｎ２Ｏ的排放,特别是在玉米生长后期尤为明显．从播种开始到年底,施尿素导致Ｎ２Ｏ排放为３．３ｋｇ·ｈｍ－２,玉米植株为０．６９ｋｇ·ｈｍ－２,占总排放量的１７．３％．     

土壤水分状况和氮肥施用及品种对稻田N2O排放的影响

土壤水分状况和氮肥施用及品种对稻田Ｎ２Ｏ排放有明显影响．当稻田持续淹水时，几乎没有Ｎ２Ｏ排放，而当稻田经历干湿交替循环特别是烤田时，有较高的Ｎ２Ｏ排放通量．稻田持续淹水、干湿交替及烤田期间５个处理的平均Ｎ２Ｏ排放通量分别为１．０２、２３．８７和４７．９９μｇ·ｍ－２·ｈ－１．化学氮肥的施用增加了稻田Ｎ２Ｏ的排放量，且硫铵能比尿素排放更多的Ｎ２Ｏ．施用硫铵氮１００和３００ｋｇ·ｈｍ－２引起的Ｎ２ＯＮ损失率分别为０．０４％和０．２６％，而施用尿素氮的分别为０．０３％和０．１５％．     

草原土壤N2O释放及全球变暖影响下土壤养分变化的反馈效应

对草原土壤Ｎ２Ｏ释放及其受全球变暖土壤养分变化的影响研究表明,以沼泽泥炭土Ｎ２Ｏ释放量最大,生长季节为１３～１２．２ｋｇＮ·ｈｍ－２·ａ－１,其次灰壤土,为１．５～２．４ｋｇＮ·ｈｍ－２·ａ－１,酸性棕壤最小,为０～３．２ｋｇＮ·ｈｍ－２·ａ－１;Ｎ２Ｏ的释放层灰壤土在０～５ｃｍ,其它２种土壤为０～１０ｃｍ;施肥试验表明,Ｎ、Ｐ肥在生长季节对土壤Ｎ２Ｏ释放量影响不显著,但在生长季末期,Ｎ肥对酸性棕壤及灰壤土Ｎ２Ｏ影响显著,施肥后第３天酸性棕壤由对照的１．３提高到４４．２ｋｇＮ·ｈｍ－２·ａ－１,灰壤土则由对照的１．９提高到３１．１ｋｇＮ·ｈｍ－２·ａ－１,说明全球变暖对土壤有机质分解的影响不会诱发Ｎ２Ｏ释放量的大幅度增加．     

土壤中反硝化酶活性变化与N2O排放的关系

研究施肥条件下，土壤反硝化酶活性硝酸还原酶（ＮＲ）活性、亚硝酸还原酶（ＮｉＲ）活性及羟胺还原酶（ＨｙＲ）活性在玉米生长季节中的变化及其与土壤含水量、硝态氮含量、Ｎ２Ｏ排放之间的关系．结果表明，３种还原酶都有明显的季节变化规律并受土壤水分含量及施肥的影响．通过研究３种反硝化酶活性与土壤含水量及Ｎ２Ｏ排放量之间的关系后指出，反硝化酶活性变化可作为一个区分旱田Ｎ２Ｏ产生途径的指标     

农田和森林土壤中氧化亚氮的产生与还原

采用土壤淤浆方法对丹麦农田和山毛榉森林土壤反硝化过程中Ｎ２Ｏ的产生与还原进行了研究。同时考察了硝酸根和铵离子对反硝化作用的影响。结果表明,森林土壤反硝化活性大于农田土壤,但农田土壤中Ｎ２Ｏ还原活性大于森林土壤,表现在农田和森林土壤中Ｎ２Ｏ／Ｎ２的产生比率分别为０．１１和３．６５。硝酸根和铵离子能促进两种土壤中的Ｎ２Ｏ产生,但可降低农田土壤中的Ｎ２Ｏ还原速率,与农田土壤相比,硝酸根可降低森林土壤Ｎ２     

华东稻麦轮作生态系统的N2O排放研究

根据对华东稻麦轮作周期的N2 O排放及其影响因子的连续观测结果 ,分析了N2 O排放时间变化以及施肥、灌溉、温度、土壤湿度和土壤速效N素含量对N2 O排放的影响 ,同时还比较分析了稻田N2 O和CH4排放 .研究结果表明 ,稻麦轮作周期内 ,水稻生长季的N2 O排放量仅占 30 % ,稻田持续淹水可比常规灌溉增加CH4排放量 2 6% ,减少N2 O排放量 1 1～ 2 6% .     

华东稻麦轮作生态系统冬小麦田NO排放观测研究

在采用基于箱法的自动观测技术对华东稻麦轮作生态系统的整个小麦生育期进行了ＮＯ排放全天候连续观测基础上,本文讨论了华东麦田ＮＯ排放的季节变化和变化特征以及温度、土壤湿度、施肥和植物生长的影响,华东冬小麦田的ＮＯ排放很明显地表现为”春高、秋低、冬无“的季节变化趋势,温度是决定其季节变化基本形式的首要因素,尽管施氮肥可以增加当季ＮＯ排放５－７倍,但却能不改变ＮＯ排放的季节变化格局,在植物生长活动较弱的情     

氢醌和双氰胺对种稻土壤N2O和CH4排放的影响

通过盆栽试验,研究了脲酶抑制剂氢醌（ＨＱ）、硝化抑制剂双氰胺（ＤＣＤ）及二者的组合（ＨＱ＋ＤＣＤ）对种稻土壤Ｎ２Ｏ和ＣＨ４排放的影响．结果表明,在未施麦秸粉时,所有施抑制剂的处理均较单施尿素的能显著减少水稻生长期供试土壤Ｎ２Ｏ和ＣＨ４的排放．特别是ＨＱ＋ＤＣＤ处理,其Ｎ２Ｏ和ＣＨ４排放总量分别约为对照的１／３和１／２．而在施麦秸粉后,该处理的Ｎ２Ｏ排放总量为对照的１／２,但ＣＨ４排放总量却较少差别．不论是Ｎ２Ｏ还是ＣＨ４的排放总量,施麦秸粉的都比未施的高出１倍和更多．因此,单从土壤源温室气体排放的角度看,将未腐熟的有机物料与尿素共施,并不是一种适宜的施肥制度．供试土壤的Ｎ２Ｏ排放通量,与水稻植株的ＮＯ－３Ｎ含量和土表水层中的矿质Ｎ量分别呈显著的指数正相关和线性正相关;ＣＨ４的排放通量则与水稻植株的生长量和土表水层中的矿质Ｎ量呈显著的线性负相关．在Ｎ２Ｏ与ＣＨ４的排放间,未施麦秸粉时存在着定量的相互消长关系;施麦秸粉后,虽同样存在所述关系,但难以定量化．     

几种旱地农作物在农田N2O释放中的作用及环境因素的影响

用封闭箱法原位观测几种旱田Ｎ２Ｏ的排放通量,并与裸地Ｎ２Ｏ通量比较,评价植物在农田Ｎ２Ｏ释放中的作用．田间观测与室内模拟实验结合,考察环境因子对Ｎ２Ｏ通量的影响．结果表明１ｄ内大豆田Ｎ２Ｏ通量有两个释放高峰,而菠菜田和春小麦田只有１个释放高峰．种植大豆较大地提高了农田Ｎ２Ｏ的排放通量．农田裸地为一较弱的Ｎ２Ｏ释放源,且在１年的一定时期内表现为大气Ｎ２Ｏ的汇．光照变化对植物Ｎ２Ｏ通量影响很大,在较弱的光照条件下,植物释放Ｎ２Ｏ的通量较高．     

土壤释放的 N_2O 的原位测定

N_2O 是大气成分之一,它由微生物的硝化-反硝化作用、燃烧和大气闪电等过程产生,其中土壤微生物反硝化作用是最主要的来源。土壤微生物反硝化作用产生N_2O,不仅导致土壤中肥料氮素的损失,而且由于其“温室效应”和对臭氧层的破坏,受到国内外研究者     

地表UV-B辐射增强对土壤-大豆系统N2O排放的影响

通过大田试验和室外盆栽试验,采用人工增加紫外辐射的方法模拟UV-B辐射增强,用静态箱-气相色谱法测定N_2O排放通量,研究地表UV-B辐射增强对土壤-大豆系统N_2O排放的影响.结果表明:在相同的气象条件和田间管理措施下,UV-B辐射增强没有改变土壤-大豆系统N_2O排放通量的季节性变化规律.但从植株结荚到成熟,UV-B辐射增强降低了土壤-大豆系统N_2O排放通量,进而降低了N_2O的累积排放量.收割实验发现,在分枝开花期,UV-B辐射增强对土壤N_2O排放影响明显,降低了土壤N_2O排放通量;从结荚至鼓粒期,UV-B辐射增强主要通过降低植株地上部分N_2O排放通量来降低土壤-大豆系统的N_2O排放.UV-B辐射增强显著降低了植株的生物量,并影响到植株的氮代谢和土壤NH_4~+-N与微生物氮.UV-B辐射增强可能会导致农田生态系统N_2O排放量降低.     

几种木本植物的N2O释放与某些生理活动的关系

使用带有开放气路的气体交换测定系统,同步测定了几种针、阔叶树种的光合作用、呼吸作用及气孔导度．结果表明,低光下树木针叶或叶片释放Ｎ２Ｏ的速率与光合速率无显著相关．伴随根、茎、叶的呼吸,检测到有Ｎ２Ｏ吸收现象,其通量与温度及呼吸强度呈正相关．气孔导度明显影响Ｎ２Ｏ的通量,表明气孔可能是木本植物释放Ｎ２Ｏ的主要途径．     

农田氧化亚氮排放系数的研究

通过调研多年来国内外农田N2O排放的研究结果,建立了农田N₂O年度排放数据库,并分析了N₂O排放与各环境因子之间的关系.相关分析表明, N₂O排放与温度及降水呈显著正相关,与土壤pH值、有机碳及氮含量无显著相关.依据政府间气候变化专门委员会对农田N₂O排放系数的定义和确定方法,用年平均气温及降水量对其进行修正.结果表明,经平均气温修正后的排放系数并不减小农田N₂O排放的估计误差,但用年降水量进行修正后能减小平均相对误差16%左右.     

华南丘陵地区农林复合生态系统晚稻田甲烷和氧化亚氮排放

采用静态箱-气相色谱法对晚稻田甲烷(CH4)和氧化亚氮(N2O)排放进行田间原位测定。结果表明,有植株参与的稻田CH4排放通量季节变化与地下5cm温度呈显著正相关关系。稻田CH4和N2O季节平均排放通量在有植株参与时分别为1.16±0.38mgm-2h-1和42.33±20.00μgm-2h-1,而无植株参与的分别为0.15±0.11mgm-2h-1和51.69±15.87μgm-2h-1。水稻种植对CH4的排放影响较大,对N2O的排放影响较小,有植株参与的稻田CH4平均排放量显著高于无植株参与的稻田,N2O的平均排放量无显著差异。     

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.     

丹麦森林土壤反硝化作用的动力学分析

本项研究将乙炔和氯霉素抑制技术结合起来 ,对丹麦一森林土壤的反硝化作用进行了研究 ,并考察温度对其还原酶活性的影响 .反硝化还原酶活性和合成过程受O2 的抑制 ,厌氧培养时 ,需要一定时间消耗系统中残余的O2 来解除这种抑制作用 .在无抗生素抑制蛋白质合成时 ,硝酸还原酶只有少量合成 ,而N2 O还原酶却显著地诱导产生 .这一结果对土壤吸收N2 O能力的研究具有重要意义 .在各处理下 ,系统中未发生亚硝酸盐的明显积累 ,表明亚硝酸还原酶活性大于硝酸还原酶 .外加葡萄糖加速了反硝化作用 ,并能促进酶的合成和消除还原过程中的电子竞争 .供试土壤表现出很强的厌氧呼吸作用 ,并受外加C源的促进 .反硝化作用的活化能低于土壤厌氧呼吸的活化能 ,因此反硝化作用的Q1 0值较低 ,CO2 和N2 O的产生比例随温度升高而加大 .     

植物释放N2O速率及施肥的影响

采用开放式箱法和乙炔抑制技术,研究了大豆、春小麦和谷子3种植物不同生育期的N_2O释放速率以及施肥对春小麦N_2O释放速率的影响。研究发现,3种植物N_2O释放速率不同,但都具有在生长发育的前期阶段逐渐增加,至开花期前后达到高峰,然后又迅速下降的相似变化规律。在相应生育期,大豆表现出比谷子和春小麦更高的N_2O释放速率。不同的施肥量造成春小麦不同的生长状况,其N_2O释放速率也随之不同,过量施肥引起N_2O释放速率增加。     

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.