长白山阔叶红松林土壤N2O排放通量的变化特征

采用静态密闭箱 /气相色谱分析方法对长白山阔叶红松林两个样地的N2 O排放通量进行了测定。结果表明 ,凋落物对林地土壤N2 O排放的影响是显著的 ,其对全年N2 O排放的平均贡献率是 36 89%。长白山阔叶红松林土壤是大气N2 O一个重要的源 ,但在极少的天气状况下也能吸收大气中的N2 O ,而起着汇的作用。其排放通量的变化范围是 - 4 1 4 8～ 2 91 84μgN2 O·m-2 ·h-1,平均通量是 6 8 7μgN2 O·m-2 ·h-1,高于其他类型林地的排放通量 ,且变动范围也较其他森林类型大。无凋落物林地土壤N2 O排放通量变化范围是 - 2 3 2 4～ 93 75 μgN2 O·m-2 ·h-1,平均通量为 33 79μgN2 O·m-2 ·h-1。两个样地N2 O排放通量的季节变化特征相似 :夏季N2 O的排放通量最高 ,春季次之 ,秋冬两季较低且趋于平稳。昼夜变化趋势也相似 :N2 O排放通量的最大值都出现在 18∶0 0 ,最小值都出现在 12∶0 0和 14∶0 0。研究还表明 ,林地土壤N2 O的排放通量与地表温度和地下 5cm温度的相关性较好 ,无凋落物的样地N2 O的排放通量仅与地下 5cm温度的相关性较好。     

作物对黄土性土壤氧化亚氮排放的影响——根系与土壤氧化亚氮排放

以冬小麦田耕作层原状土为研究对象,采用了室内培养实验的方法,观测了小麦生长期不同阶段根系对土壤N2O排放的影响,及对土壤N2O排放的水、热效应的影响。结果表明,在实验的各个时期土壤N2O平均排放通量麦田均高于休耕地,在孕穗期麦田N2O排放通量出现最大值;而随根系质量和活性下降,生殖后期N2O排放量减少。小麦主根区与行间土壤N2O排放量存在差异,其主要表现在孕穗期,行间N2O排放通量是主根区的5.64倍,但开花期和成熟期差异表现并不明显。在小麦开花期和成熟期土壤N2O排放温度效应受作物根系的影响显著,而孕穗期不明显。小麦根系对水分效应影响主要集中表现在15～20cm的土层。同时,研究还发现种植小麦使土壤中N2O排放的主要区域扩大。     

全球森林土壤N2O排放通量的影响因子

森林生态系统在全球变暖格局下的地位和作用,尤其是土壤氮库对大气氮沉降增加的响应逐渐成为全球变化研究的热点。本文通过对已有文献资料的调研和整理,分析了1984—2009年间全球38个森林土壤N2O排放通量的野外原位观测结果的分布特征,评估了森林土壤N2O年排放累积通量对大气氮素沉降量和水热条件等因子变化的响应。结果表明,全球森林土壤N2O排放通量的平均值为0.47kgN·hm-2·a-1,而且土壤N2O释放通量随着纬度增加逐渐降低。作为一个复杂的生态过程,土壤N2O累积释放量同样受到年均温、年降水量以及土壤属性的显著影响。其中全球森林土壤N2O释放温度敏感性系数(Q10值)约为1.5。另外,森林土壤N2O排放通量也随着氮沉降量的增加而显著增大,大气氮沉降量可解释土壤N2O排放通量在不同区域之间53%的差异;土壤pH、年均温和大气氮沉降量可以解释区域森林土壤N2O排放通量变化的55%。     

新疆古尔班通古特沙漠土壤N_2O、CH_4和CO_2通量及其对氮沉降增加的响应

沙漠土壤在全球土壤主要温室气体通量中扮演着重要角色,但是在环境变化条件下的通量估算结果存在很大的不确定性。在新疆古尔班通古特沙漠设定N0、N0.5、N1、N3、N6和N24 6个样方,以0、0.5、1.0、3.0、6.0和24.0 g·m~(–2)·a~(–1) 6个不同模拟氮(N)沉降浓度进行N处理,两年后开始对施N样方进行为期两个生长季的N_2O、CH_4和CO_2通量测定。研究表明生长季对照样方(N0)的N_2O、CH_4和CO_2的平均通量分别为4.8μg·m~(–2)·h~(–1)、–30.5μg·m~(–2)·h~(–1)和46.7 mg·m~(–2)·h~(–1),季节变化显著影响3种气体的通量。N0、N0.5和N1在春季和夏季具有相似的N_2O排放速率,排放速率高于秋季,而N6和N24的N_2O排放主要受N输入时间影响;CH_4的吸收在春季和夏季相对较高,秋季较低;CO_2的排放量在第一年春季和夏季之间变化较小,但高于秋季排放量,第二年CO_2动态与N浓度相关。N增加通常能显著促进N_2O的排放,但受测定季节和年度的影响,且各处理的N_2O排放因子大小无明显规律;CH_4的吸收受N增加影响不显著;CO_2的排放在第一年不受N增加的影响,第二年高浓度N增加对春季和夏季CO_2排放具有限制作用,对秋季影响不显著。结构方程模型的研究表明,对N_2O、CH_4和CO_2的动态变化影响较大的因子分别是施N浓度、土壤温度或土壤含水量和植株密度。整个生长季由N带来的净通量和增温潜力非常小。     

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.     

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.     

模拟酸雨对南亚热带典型森林土壤N2O排放的影响

基于长期模拟酸雨森林样地,利用箱式法同步测定了不同酸雨强度处理下森林土壤N2O排放通量,研究了模拟酸雨对我国南亚热带针阔叶混交林和季风常绿阔叶林两种代表性森林土壤N2O排放的影响.结果 表明:连续5年(2014-2018年)观测周期内,两种林型土壤N2O排放通量在各模拟酸雨处理下均表现出明显的季节变化特征,湿季排放通量...     

不同施肥措施对黄河上游灌区油葵田土壤N2O排放的影响

农田土壤已成为大气氧化亚氮(N2O)最大的人为释放源,为了解长期有机肥与无机肥配施对后茬作物土壤N2O排放的影响,本研究基于宁夏河套地区典型冬小麦-油葵复种农田生态系统,利用静态箱-气相色谱法对后茬作物(油葵)种植期内土壤N2O通量特征进行了测定.结果表明:前茬施肥对后茬油葵土壤N2O排放具有显著的刺激效应,N300-OM(210kg N·hm-2无机肥、90 kg N·hm-2有机肥)、N240-OM1/2(195 kg N·hm-2无机肥、45 kg N·hm-2有机肥)、N300(300 kg N·hm-2无机肥)和N240(240 kg N·hm-2无机肥)处理下土壤N2O生长季平均通量为(34.16!9.72)、(39.69!10.70)、(27.75!9.57)和(26.31!8.52)μg·m-2·h-1,分别是对照样地的4.09、4.75、3.32、3.15倍.施肥处理下油葵生长季内N2O总累积排放量高达1242.5~796.7 g·hm-2,是对照组的4.67~2.99倍;在整个生长季,有机肥与无机肥配施处理N2O排放速率都维持在较高水平,各月累积排放量间无显著差异;而单施化肥处理N2O排放速率逐渐下降,生长季初期为主要排放阶段,7月累积排放量占总排放量的41.3%~41.8%;不同施肥方式下,有机肥与无机肥配施处理N2O总累积排放量显著高于单施化肥,但相同施肥方式下高氮量处理与减氮优化处理(N300-OM与N240-OM1/2,N300与N240)间差异不显著.受干旱影响,土壤水分是控制油葵田土壤N2O排放的主要环境因素.有机肥与无机肥配施处理下N2O排放速率与NH4+-N含量呈显著正相关,而所有处理下N2O排放速率与土壤NO3--N含量均不相关,表明添加有机肥会持续改善土壤NH4+-N供给进而增加N2O排放.     

不同种植年限人工苜蓿地土壤N_2O排放通量

以半干旱区不同种植年限人工苜蓿地(1、3、4、5和8年)为研究对象,利用静态箱-气相色谱法研究不同种植年限人工苜蓿地土壤系统、土壤-植被系统的N2O排放通量规律,探讨影响土壤N2O排放通量的主要因素。结果表明:(1)苜蓿种植年限影响苜蓿地土壤-植被系统、土壤系统的N2O排放通量,不同种植年限苜蓿地N2O排放通量规律为:4年5年3年8年1年。不同种植年限苜蓿地土壤-植被系统、土壤系统的N2O排放通量季节趋势均呈"春夏季高、秋季低",在5月和8月中旬各出现了N2O排放峰值,表现出N2O的源效应。土壤-植被系统的N2O排放通量大于土壤系统的N2O排放通量。(2)苜蓿地土壤系统N2O排放通量与土壤有机碳、C∶N、铵态氮、全氮、硝态氮含量及0~5 cm土层的土壤温度呈显著正相关,与0~10 cm土壤含水量呈极显著二次负相关。土壤-植被系统N2O排放通量与地上生物量呈极显著正相关。因此,土壤全氮、硝态氮含量、0~10 cm土壤含水量及地上生物量是制约N2O排放通量的关键因子。     

施加秸秆和蚯蚓活动对麦田N2O排放的影响

蚯蚓是农田生态系统的重要组成部分,对土壤的碳氮循环和N2O排放起着重要作用。为了研究接种蚯蚓（威廉腔环蚓,Metaphire guillelmi）对农田土壤特性及N2O排放通量的影响,分析蚯蚓在土壤N2O排放中的作用,于2007-2008年冬小麦生长季采用静态箱-气相色谱法,对施用秸秆（表施和混施）并接种蚯蚓后土壤N2O排放通量的变化进行了监测,结果显示接种蚯蚓增加了土壤N2O的排放量。在秸秆表施的情况下,接种蚯蚓处理N2O的排放量最大,全生育期达14.26 kg?hm-2,显著高于未接种蚯蚓处理11.59 kg?hm-2（p<0.05）。在秸秆混施时,接种蚯蚓与未接种蚯蚓的两个处理间N2O排放量在栽培后期差异不显著。接种蚯蚓处理土壤N的矿化作用加强,矿质N含量提高,铵态氮含量比较稳定,硝态氮含量显著提高,表施秸秆接种蚯蚓处理硝态氮含量比未接种处理提高了20.1% （p<0.05）,达到21.13 mg?kg-1,而混施秸秆后接种蚯蚓的硝态氮含量为21.21 mg?kg-1,较未接种处理提高了11.7%。分析表明,硝态氮含量与N2O排放密切相关,接种蚯蚓后N2O排放潜力的提高与蚯蚓活动促进土壤氮素矿化特别是硝态氮含量的增加有关,农田生态系统中蚯蚓对N2O排放的贡献主要体现在促进秸秆混入土壤,从而改变秸秆分解的微域环境,促进反硝化作用并增加N2O的排放。     

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.     

Denitrification and N2O emission from urine-affected grassland soil

Denitrification and N₂O emission rates were measured following two applications of artificial urine (40 g urine-N m^–2) to a perennial rye-grass sward on sandy soil. To distinguish between N₂O emission from denitrification or nitrification, urine was also applied with a nitrification inhibitor (dicyandiamide, DCD). During a 14 day period following each application, the soil was frequently sampled, and incubated with and without acetylene to measure denitrification and N₂O emission rates, respectively.Urine application significantly increased denitrification and N₂O emission rates up to 14 days after application, with rates amounting to 0.9 and 0.6 g N m^–2 day^–1 (9 and 6 kg N ha^–1 day^–1), respectively. When DCD was added to the urine, N₂O emission rates were significantly lower from 3 to 7 days after urine application onwards. Denitrification was the main source of N₂O immediately following each urine application. 14 days after the first application, when soil water contents dropped to 15% (v/v) N₂O mainly derived from nitrification.Total denitrification losses during the 14 day periods were 7 g N m^–2, or 18% of the urine-N applied. Total N₂O emission losses were 6.5 and 3 g N m^–2, or 16% and 8% of the urine-N applied for the two periods. The minimum estimations of denitrification and N₂O emission losses from urine-affected soil were 45 to 55 kg N ha^–1 year^–1, and 20 to 50 kg N ha^–1 year^–1, respectively.     

不同光强条件下树木释放N2O的研究

首次采用封闭罩法,对阳生树木（水曲柳,红松和赤杨）及阴生树木（椴树）的连体及离体枝叶在不同光强下的N2O释放进行了野外原位观测。结果表明,阳生树木与阴性树木的N2O释放对光的反应不同,阳生树木的N2O释放受光强的调节规律同以往对农作物等的研究结果一致;而阴生树木椴树的N2O速率在强光下N2O释放较多,弱光下释放减少甚至吸收大气N2O,其N2O释放速率与光强呈显著线性正相关关系。     

我国北方几种玉米和设施菜地土壤的N2O和N2排放特征

为了探究旱地土壤施入氮肥后的气态氮(N₂O和N₂)损失规律,本研究通过室内好氧培养试验(60 d,25 ℃,80%孔隙含水量),运用¹⁵N同位素示踪技术,研究了4个玉米地土壤(哈尔滨、沈阳、栾城、寿光)和2个设施菜地土壤(沈阳、寿光)在施入尿素后的氮转化、N₂O和N₂排放动态。试验中尿素添加量为167 mg N·kg^-1,以模拟田间氮肥施用量200 kg N·hm^-2。结果表明: 在4个玉米地土壤中,尿素施用60 d内N₂O累积排放量为寿光(20 mg N·kg^-1)>栾城(14 mg N·kg^-1)>沈阳(5 mg N·kg^-1)>哈尔滨(0.5 mg N·kg^-1),N₂累积排放量为栾城(176 mg N·kg^-1)>沈阳(106 mg N·kg^-1)>寿光(75 mg N·kg^-1)>哈尔滨(12 mg N·kg^-1);在2个设施菜地土壤中,寿光土壤N₂O累积排放量(21 mg N·kg^-1)是沈阳(2 mg N·kg^-1)的10倍,而两个站点N₂累积排放量分别为28和24 mg N·kg^-1。不同土壤N₂O排放占两种气体排放总量的5%～40%,其中寿光土壤(30%～40%)显著高于其他样地土壤(1%～10%)。在土壤排放的N₂O和N₂中,土壤氮库分别贡献了56%和61%,高于添加当季氮肥的贡献率。相关分析表明,N₂O累积排放量与本底土壤pH呈正相关,说明土壤本底pH可能是调控不同旱地土壤N₂O和N₂排放的重要环境因子。在华北碱性土壤区,采用能降低土壤pH值的措施可能具有较好的气态氮减排效果。     

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.     

Rate of accumulation and emission of N2, N2O and CH4 from a flooded rice soil

In a field experiment using microplots, a flooded Crowley silt loam (Typic Albaqualfs) rice soil was fertilized with ¹⁵N labelled (60–74 atom %) urea and KNO₃. Emission of N₂, N₂O and CH₄ and accumulation in soil were measured for 21 d after fertilizer application.Emission of ¹⁵N₂-N measured from the urea and KNO₃ treated plots ranged from <15 to 570 and from 330 to 3,420 g ha^–1 d^–1, respectively. Entrapped ¹⁵N₂-N in the urea treated microplots was significantly lower (<15 g to 2.1 kg ha^–1) on all sampling dates compared to the ¹⁵N₂-N gas accumulation in the KNO₃ treated plots (6.4 to 31.5 kg ha^–1). Emissions of N₂O-N were low and did not exceed 4 g ha^–1 d^–1. Fluxes of CH₄ from the fertilizer and control plots were low and never exceeded 33 g ha^–1 d^–1. Maximum accumulation of CH₄ in the flooded soil measured 460 and 195 g ha^–1 for the urea and KNO₃ treatments, respectively.     

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N₂ON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%.     

控释肥料对稻田氧化亚氮排放的影响

采用静态箱法研究了控释肥料和常规肥料处理对华南赤红壤发育的稻田N2O排放的影响．结果表明,施用控释肥处理与非包膜复合肥处理,在水稻移栽后10d内水层中NH4^+-N和NO3^--N浓度问差异达极显著水平,各处理水层中NO3^--N浓度与2d后或当天N2O排放量间的偏相关系数达极显著水平．包膜型控释肥比未包膜复合肥能极显著地降低稻田N2O的排放量．在施肥后100d内,控释肥的N2O累积排放量仅为未包膜型复合肥料的13．45％～21．26％,是尿素处理的71．17％～112．47％．复合肥处理的N2O排放主要集中在施肥后1～25d和水稻晒田期间,控释肥在此时期的排放量显著降低,尿素处理则延缓并减小了N2O排放峰．控释肥一次施用和尿素分次施用都能减少N2O排放．