博斯腾湖人工和天然芦苇湿地土壤CO2、CH4和N2O排放通量

为研究干旱区淡水湖泊人工、天然芦苇湿地土壤温室气体源汇强度及其影响因素,采用静态箱-气相色谱法,于2015年1月—12月对博斯腾湖人工和天然芦苇湿地土壤CO_2、CH_4和N_2O通量进行全年观测。结果表明,人工芦苇湿地土壤CO_2、CH_4和N_2O排放通量变化范围分别为:10.1—588.4mg m~(-2)h~(-1)、2.9—82.4μg m~(-2)h~(-1)和1.32—29.7μg m~(-2)h~(-1),天然芦苇湿地土壤CO_2、CH_4和N_2O排放通量变化范围分别为10.3—469.6mg m~(-2)h~(-1)、3.1—64.8μg m~(-2)h~(-1)和1.9—14.3μg m~(-2)h~(-1)。人工和天然芦苇湿地夏季土壤CO_2排放通量均明显高于其他季节,而土壤CH_4和N_2O排放通量较大值多集中在春末夏初。全年观测期间,人工芦苇湿地土壤CO_2、CH_4和N_2O排放通量高于天然芦苇湿地(P0.05);温度是影响人工、天然芦苇湿地土壤CO_2和N_2O排放通量的关键因素,近地面温度和5cm土壤温度与CO_2和N_2O排放通量呈现极显著的正相关关系(P0.01)。土壤CH_4排放通量是温度和水分二者共同影响的,由近地表温度、5cm土壤温度和土壤含水量共同拟合的方程可以分别解释人工、天然芦苇湿地土壤CH_4排放通量的71%、74.5%;土壤有机碳、pH、盐分、NH_4~+-N、NO_3~--N也是人工、天然芦苇湿地土壤CO_2、CH_4和N_2O排放通量的影响因素;人工和天然芦苇湿地土壤均是CO_2、CH_4和N_2O的"源"。基于100年尺度,由3种温室气体计算全球增温潜势得出,人工芦苇湿地全球增温潜势大于天然芦苇湿地(15150.18kg/hm~212484.21kg/hm~2)。     

缓/控释尿素对稻田周年CH4和N2O排放的影响

通过田间试验研究了不同缓/控释尿素对水稻产量和稻田周年温室气体排放的影响,评估生产单位质量水稻的温室气体排放量.结果表明: 优化施肥(OPT)处理在减氮(N)21.4%条件下产量与习惯施肥(FFP)处理持平,同时减少了稻田周年CH₄和N₂O的排放,其中水稻季CH₄和N₂O分别减排12.6%和12.5%,休闲季N₂O减排33.3%.与OPT处理相比,控释尿素(CRU)处理在水稻季CH₄减排28.9%,休闲季CH₄零排放;硝化抑制剂(DMPP)处理在水稻季CH₄和N₂O分别减排41.6%和85.7%,休闲季CH₄和N₂O分别减排76.9%和6.5%.休闲季节N₂O排放占周年N₂O排放的76.8%～94.9%,是评价整个稻田温室气体排放不容忽视的因素.OPT、CRU和DMPP处理生产1.0 kg稻谷的温室气体排放强度分别为0.50、0.41和0.33 kg·kg^-1,综合考虑周年的温室气体排放总量和产量,尿素和硝化抑制剂配合施用可以在保证水稻产量的情况下,减少温室气体的排放.     

日本长期不同施肥稻田N2O和CH4排放特征及其环境影响

观测了75年长期连续不施肥、施硫酸铵、施熟制水稻秸秆与豆饼混合堆肥、施绿肥苜蓿4种处理下日本单季稻田温室气体N₂O和CH₄的排放特征及其环境影响.结果表明： 在水稻生长季节,不同处理间N₂O排放无显著差异,但CH₄排放差异显著;长期连续施用有机肥虽然没有增加N₂O排放却促进了CH₄排放.各系统排放N₂O和CH₄所产生的累积全球增温潜势（GWP）以绿肥处理最大（310.7 g CO₂e·m^-2）,熟制有机堆肥次之（151g CO₂e·m^-2）,硫酸铵处理最小（60.6 g CO₂e·m^-2）.稻田系统的GWP主要来自CH₄排放,控制和减少稻田系统CH₄排放是稻田温室气体减排的核心问题.长期连续施用熟制有机堆肥既能增加土壤有机质,改善地力,满足水稻高产,又能实现CH₄减排,是实践中值得推荐的水稻生产模式.     

施硅对增温稻田CH4和N2O排放的影响

夜间增温幅度大于白天是气候变暖的显著特征。夜间增温影响水稻生产及CH4和N2O排放。硅是作物有益元素,施硅可提高产量,减少稻田CH4排放。增温或施硅单因子对稻田CH4和N2O排放影响已有报道,但二者耦合如何影响水稻生产及稻田CH4和N2O排放,尚不清楚。通过田间模拟试验,研究了夜间增温下施硅对水稻生长、产量及温室气体持续增温/冷却潜势和排放强度的影响。采用铝箔反光膜夜间(19:00-6:00)覆盖水稻冠层进行模拟夜间增温试验。增温设2水平,即常温对照(CK)和夜间增温(NW);施硅量设2水平,即Si0(不施硅)和Si1(钢渣硅肥,200 kgSiO2/ha)。结果表明,施硅可缓解夜间增温对水稻根系活力的抑制作用,降低夜间增温对水稻地上部、地下部干重和产量的抑制作用。夜间增温显著提高CH4累计排放量,而施硅显著降低CH4累计排放量。夜间增温下施硅处理稻田CH4累计排放量在分蘖期、拔节期、抽穗-扬花期和灌浆成熟期比未施硅处理分别低48.12%、49.16%、61.59%和39.13%。夜间增温或施硅均促进稻田N2O排放,夜间增温下施硅在上述生育期以及全生育期的累计排放量依次比对照高78.17%、51.45%、52.01%、26.14%和40.70%。研究认为,施硅可缓解夜间增温对稻田综合增温潜势和排放强度的促进作用。     

再生稻田温室气体排放特征及碳足迹

研究中国东南区域不同稻作方式对水稻生产过程中稻田温室气体排放特征及其碳足迹的影响,对促进水稻可持续生产有重要意义。本研究以当前推广的常规稻‘佳辐占'和杂交中稻‘甬优2640'为材料,构建4种适合福建不同生态类型区的稻作模式: 1) 双季稻,早稻和晚稻均种植佳辐占(D-J);2) 早熟再生稻,头季稻和再生季稻均种植佳辐占(R-J);3) 中熟再生稻,头季稻和再生季稻均种植甬优2640(R-Y);4) 单季晚稻,与中熟再生季稻同期抽穗的单季晚稻,种植甬优2640(S-Y)。采用密闭静态暗箱观测法和气相色谱法分别收集并检测稻田土壤温室气体排放量,借用生命周期法对不同稻作方式产生的直接和间接温室气体排放总量(即碳足迹)进行数据采集与比较分析。结果表明: 不同稻作方式稻田温室气体排放特征均表现为生育前期排放量较低,到孕穗期前后达到高峰后又下降,即全生育期呈前高后低的双峰曲线,其中早稻或头季稻达到的第1个峰值较相应晚稻或再生季稻的第2个峰值高。不同稻作模式稻田温室气体排放总量差异显著。各种植模式全球增温潜势(GWP)表现为:R-Y>D-J>S-Y>R-J,温室气体排放强度(GHGI)表现为:D-J>S-Y>R-Y>R-J;与双季稻模式相比,佳辐占再生稻模式GWP和GHGI分别降低26.1%和14.1%;与同期抽穗的单季晚稻相比,甬优2640再生季稻稻田GWP和GHGI分别降低74.3%和56.7%。不同稻作模式下水稻单位产量碳足迹为0.38~1.08 kg CO₂-eq.·kg^-1,其中双季稻模式下最高,再生稻模式下甬优2640的单位产量碳足迹最低。不同稻作模式产生的碳足迹主要来源于CH₄,其贡献率高达44.2%~71.5%。可见,再生稻种植模式能显著降低水稻全球增温潜势和碳排放强度。选用高产低碳排放的水稻优良品种并配套科学栽培技术,是有效降低稻田CH₄排放量和碳足迹、促进再生稻生产可持续发展的关键。     

芦苇湿地温室气体甲烷(CH4)排放研究

用封闭式箱法对辽河三洲芦苇湿地温室气候CH4的观测结果表明,其排放有明显的季节规律。淹水前、土壤为CH4汇。淹水期间,有大量的CH4排放。排水后CH4排放明显减少。在测定期内,CH4排放通量为－968－2734μgCH4l/(m^2.h)。另外,土壤中中产生的CH4主要是通过芦苇植株的传输作用进入到大气中,试验结果还表明,有芦苇生长的湿地CH4排放是无芦苇生长的15倍,同时,建议芦苇田应采用间歇灌溉的水分管理措施,这样既促进植株生长,又能减少CH4排放。     

生物炭施用3年后对稻麦轮作系统CH4和N2O综合温室效应的影响

本试验对比观测研究了在稻田土壤中经3年陈化后的生物炭(B₃)和新施入生物炭(B₀)对稻麦轮作系统CH₄和N₂O综合温室效应和温室气体强度的影响,旨在明确生物炭对土壤温室气体排放的长期效应.田间试验设置4个处理,分别为对照(CK)、施用氮肥不施用生物炭(N)、施用氮肥和新生物炭(NB₀)以及施用氮肥和陈化生物炭(NB₃)处理.结果表明: NB₀和NB₃处理均显著提高了稻田土壤pH值、有机碳和全氮含量,并且显著影响与温室气体排放相关的微生物潜在活性.与N处理相比,NB₃处理显著增加了作物产量,增幅14.1%,并且显著降低了CH₄和N₂O排放,降幅分别为9.0%和34.0%;而NB₀处理显著增加作物产量,增幅9.3%,显著降低N₂O排放,降幅38.6%,但增加了CH₄排放,增幅4.7%;同时NB₀和NB₃处理均能降低稻麦轮作系统的综合温室效应和温室气体强度,且NB₃处理能更有效地减少温室气体的排放并提高作物产量.在土壤中经3年陈化后的生物炭仍然具有固碳减排能力,因此,施用生物炭对稻麦轮作系统固碳减排和改善作物生产具有长期效应.     

夜间增温品种混栽对稻田土壤CH4和N2O排放的影响

夜间增温幅度大于白天是气候变暖主要特征之一。夜间增温对水稻生产及CH₄和N₂O排放的影响备受关注。品种混栽可提高水稻产量,增强水稻植株抗性。增温或混栽单因子对稻田CH₄和N₂O排放影响已有报道,但二者耦合如何影响水稻生产及稻田CH₄和N₂O排放,尚不清楚。采用2因素随机区组设计,通过田间试验研究了夜间增温下品种混栽对水稻产量、CH₄和N₂O综合增温潜势和排放强度的影响。夜间增温设2水平,即对照（CK,control）和增温（NW,nighttime warming）;品种混栽设2水平,即混作（I,intercropping）,单作（M,monocropping）,混栽处理将主栽品种（超级稻南粳9108）与次栽品种（杂交稻深两优884）以3：1的比例种植。水稻生长期用铝箔反射膜覆盖水稻冠层进行被动式夜间增温试验（19：00-6：00）。结果表明,夜间增温或品种混栽均显著降低水稻植株分蘖数和生物量。品种混栽显著提高水稻产量,而夜间增温则显著降低产量。品种混栽可缓解夜间增温对水稻产量的抑制作用。夜间增温下品种混栽处理稻田CH₄累计排放量在分蘖期、拔节-孕穗期、抽穗-扬花期和灌浆-成熟期比单作对照分别高55.32%、45.89%、43.49和125.82%。夜间增温下品种混栽处理稻田N₂O累计排放量在分蘖期、拔节-孕穗期和抽穗-扬花期分别比单作对照高64.44%、46.26%和42.07%。研究认为,夜间增温下品种混栽显著提高稻田CH₄和N₂O排放通量和累积排放量,显著增加综合增温潜势（GWP）和排放强度（GHGI）。     

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。     

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CH₄、N₂O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CH₄、N₂O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CH₄的吸收汇,也是N₂O的排放源。不同植被恢复阶段CH₄平均吸收量和N₂O排放量均表现为:苔藓结皮固定沙地(47.6μg CH₄ m^-2 h^-1, 13.5μg N₂O m^-2 h^-1)>地衣结皮固定沙地(32.2μg CH₄ m^-2 h^-1, 9.1μg N₂     

珍稀濒危植物金花茶的点格局分析

金花茶(Camellia nitidissima Chi)是一种珍稀濒危的观赏植物,为林下常绿灌木或小乔木,分布区非常狭小.基于广西防城金花茶自然保护区1 hm2次生林固定样地的调查数据,采用单变量和双变量成对相关函数分析了金花茶的空间分布格局及其与样地25个主要树种之间的空间关联性.结果表明:金花茶种群径级结构呈现倒“J”型分布,有小径级个体储备,种群较稳定;金花茶在空间上呈聚集分布,随着尺度的增大,聚集强度逐渐减小;金花茶对资源的利用和生境的适应性与群落中的其他主要树种差异较大;金花茶与样地25个主要树种之间的空间关联性达88％,其中与金花茶呈负相关的树种占60％,明显多于呈正相关的树种;25个主要树种中的6个群落中上层物种,在空间格局上与金花茶呈显著性正相关,恰好为金花茶的生存创造了适宜的林下环境.     

太湖地区不同轮作模式对稻田温室气体(CH4和N2O)排放的影响

通过田间试验,研究了太湖地区不同轮作模式下稻季温室气体排放规律.结果表明: 水稻生长季CH₄排放呈先升高后降低趋势,CH₄排放主要集中在水稻生育前期,烤田后至水稻收获期间CH₄排放量较低;N₂O的排放主要集中在3次施肥及烤田期.稻季排放的CH₄对全球增温潜势(GWP)的贡献远高于N₂O,各处理所占比例为94.7%～99.6%,是温室气体减排的主要对象.不同轮作模式下,稻季CH₄排放总量及其GWP存在显著差异,表现为小麦-水稻>紫云英-水稻>休闲-水稻轮作;稻季N₂O排放总量及其GWP没有显著性差异.与不施肥处理相比,紫云英-水稻轮作模式下施加氮肥显著降低了CH₄排放量和GWP,但不同氮肥用量下的CH₄排放量和GWP没有显著性差异,而紫云英还田稻季施氮240 kg·hm^-2下的水稻产量却最高.综合经济效益和环境效益,紫云英还田稻季施氮240 kg·hm^-2下的增产减排综合效果更好,是值得当地推广的耕作制度.     

Influence of nematodes and earthworms on the emissions of soil trace gases (CO2, N2O)

To determine effects of soil fauna on greenhouse gas emissions, soil inoculated with different populations of nematodes and earthworms was incubated for 15 d. Soil with greater populations of nematodes and earthworms enhanced CO₂ and N₂O emissions. Cumulative emission fluxes of the two gases in the treatment of greater populations of nematodes and the treatment of greater populations of nematodes and earthworms were increased by 4.3 and 5.2 times for CO₂, 1.8 and 2.7 times for N₂O, respectively in comparison of the nematode-killed treatment. The emission fluxes of CO₂ and N₂O in soil treated with greater populations of nematodes were 19% for CO₂ and 21% for N₂O higher than those in soil treated with lower populations of nematodes. Meanwhile, the emission fluxes of the two gases in soil treated with greater populations of nematodes and earthworms were 12% for CO₂ and 27% for N₂O higher than those in soil treated with lower populations of nematodes and earthworms. The two gas fluxes were significantly correlated (R² = 0.9414; p < 0.001). Cumulative emissions of CO₂ and N₂O from soil treated with different populations of nematodes were positively correlated with DOC (dissolved organic carbon) concentration measured at the start of gas sampling (p < 0.05).     

Emission of N2O, N2, CH4, and CO2 from constructed wetlands for wastewater treatment and from riparian buffer zones

We measured nitrous oxide (N₂O), dinitrogen (N₂), methane (CH₄), and carbon dioxide (CO₂) fluxes in horizontal and vertical flow constructed wetlands (CW) and in a riparian alder stand in southern Estonia using the closed chamber method in the period from October 2001 to November 2003. The replicates’ average values of N₂O, N₂, CH₄ and CO₂ fluxes from the riparian gray alder stand varied from −0.4 to 58 μg N₂O-N m⁻² h⁻¹, 0.02–17.4 mg N₂-N m⁻² h⁻¹, 0.1–265 μg CH₄-C m⁻² h⁻¹ and 55–61 mg CO₂-C m⁻² h⁻¹, respectively. In horizontal subsurface flow (HSSF) beds of CWs, the average N₂ emission varied from 0.17 to 130 and from 0.33 to 119 mg N₂-N m⁻² h⁻¹ in the vertical subsurface flow (VSSF) beds. The average N₂O-N emission from the microsites above the inflow pipes of the HSSF CWs was 6.4–31 μg N₂O-N m⁻² h⁻¹, whereas the outflow microsites emitted 2.4–8 μg N₂O-N m⁻² h⁻¹. In VSSF beds, the same value was 35.6–44.7 μg N₂O-N m⁻² h⁻¹. The average CH₄ emission from the inflow and outflow microsites in the HSSF CWs differed significantly, ranging from 640 to 9715 and from 30 to 770 μg CH₄-C m⁻² h⁻¹, respectively. The average CO₂ emission was somewhat higher in VSSF beds (140–291 mg CO₂-C m⁻² h⁻¹) and at the inflow microsites of HSSF beds (61–140 mg CO₂-C m⁻² h⁻¹). The global warming potential (GWP) from N₂O and CH₄ was comparatively high in both types of CWs (4.8 ± 9.8 and 6.8 ± 16.2 t CO₂ eq ha⁻¹ a⁻¹ in the HSSF CW 6.5 ± 13.0 and 5.3 ± 24.7 t CO₂ eq ha⁻¹ a⁻¹ in the hybrid CW, respectively). The GWP of the riparian alder forest from both N₂O and CH₄ was relatively low (0.4 ± 1.0 and 0.1 ± 0.30 t CO₂ eq ha⁻¹ a⁻¹, respectively), whereas the CO₂-C flux was remarkable (3.5 ± 3.7 t ha⁻¹ a⁻¹). The global influence of CWs is not significant. Even if all global domestic wastewater were treated by wetlands, their share of the trace gas emission budget would be less than 1%.     

辽宁东部山区落叶松人工林林冠降雨截留观测及模拟

利用2005-2008年辽东山区落叶松人工林林冠降雨截留观测数据,并选取Gash解析模型模拟林冠截留过程.结果表明：落叶松人工林林内穿透雨量与林外降雨量呈显著正相关关系(R²=0.98),年均穿透雨量占总降雨量的77.64%;林冠截留量与降雨量和降雨强度之间呈正相关关系;除2007年由于降雨间隔时间短导致模拟截留量大于实测截留量外,模型模拟的林冠截留量均小于实测林冠截留量;模型模拟的绝对误差与林外降水量呈负指数相关,为1.26%～68.96%,平均值为29.09%;模拟值与实测值之间的相关系数为0.91,模型模拟结果与实测结果相吻合.