太湖流域源头溪流氧化亚氮(N_2O)释放特征

采用密闭箱法研究太湖流域源头溪流N2O释放特征及其影响因素。结果显示:南苕溪N2O释放通量范围在-18.11—397.42μg.m-.2h-1,平均值为(30.37±10.87)μg.m-.2h-1。溪流N2O释放呈现明显的季节模式。冬季释放通量最低,仅为(9.69±7.10)μg.m-.2h-1,夏季释放通量较高,为(17.17±17.35)μg.m-.2h-1;而释放高峰发生于汛期,其N2O释放通量可达(125.97±90.77)μg.m-.2h-1。持续降雨带来的山洪爆发及大量径流输入是造成汛期N2O大量释放的主要原因。从上游源头区至下游农田与城区,N2O释放通量逐渐升高;流域污染梯度对N2O释放通量影响显著。统计分析表明:水体硝态氮负荷是控制流域N2O释放通量变化的主导因素,其他因素如磷含量、溶解氧、地势因素对通量也具有倾向性的显著影响。估算苕溪干流临安段N2O年释放通量可达到0.38 t/a。结果显示:河流人为污染负荷增加时可显著促进河流N2O的释放。     

垃圾填埋场N_2O排放通量及测定方法研究进展

氧化亚氮(N2O)是第三大温室气体和最主要的臭氧层破坏气体.填埋是目前城市生活垃圾处理处置的主要方式,而垃圾填埋场是N2O的排放源之一.实验室研究和现场测定均表明,生活垃圾填埋场可以有高的N2O释放通量,但不同填埋场测定数据差异很大.目前,对生活垃圾填埋场N2O排放量的原位准确测定以及排放机理和重要性的认识仍有很多不足.本文概述了生活垃圾填埋场N2O排放研究现状,从垃圾堆体和覆土层两部分探讨了传统厌氧卫生填埋场的N2O产生和排放机理,并就此对新型脱氮型生物反应器填埋场做了相应探讨.最后,就静态箱法、涡度相关法等N2O通量测定方法在填埋场的适用性进行了讨论,并展望了填埋场N2O排放的研究方向.     

若尔盖高原沼泽湿地N_2O排放通量研究

应用静态箱/气相色谱法,测定了若尔盖高原沼泽N2O排放能量,测定期为该地植物生长期,即2004年4 月末至10月初。结果表明,若尔盖高原沼泽湿地N2O排放通量平均值为0.010 mg·m-2h-1,最大值为0.079 mg·m-2h-1, 最小值为-0.051mg·m-2h-1。高峰排放期为5月,最低排放期为地表水深最大的6月。沼泽湿地N2O排放通量季节变化与沼泽湿地水深呈负相关关系。沼泽湿地N2O排放通量日变化与大气温度呈正相关关系,排放高值出现在午后。若尔盖高原沼泽湿地在植物生长期的年排放总量约为0.159Gg·a-1。     

句容水库农田小流域N_2O浓度特征

为了解句容水库农田小流域N2O浓度时空变化特征,于2015年10月至2016年9月进行为期1年的流域水样采集,采用顶空平衡-气相色谱仪法检测顶空气体中N2O浓度,计算出水体N2O浓度,并结合水质参数,分析水体N2O浓度的影响因素。结果表明:句容水库小流域水体N2O浓度的变化范围为5.04~61.83 nmol·L-1;河流、池塘、水库3类水体的N2O浓度在冬季出现峰值,分别是(30.26±12.33)、(21.28±5.98)、(18.56±2.27)nmol·L-1;不同类型水体N2O平均浓度从高到底依次是河流(25.93±11.60)nmol·L-1、池塘(20.03±9.57)nmol·L-1、水库(16.17±4.72)nmol·L-1;水体N2O的浓度与溶解氧(DO)、氧化还原电位(ORP)、铵态氮(NH4+-N)、硝态氮(NO3--N)、亚硝态氮(NO2--N)、溶解性无机氮(DIN)呈显著正相关,与pH呈显著负相关。     

土壤溶解性有机物对CO_2和N_2O排放的影响

农田土壤是温室气体的重要排放源,溶解性有机物作为土壤微生物容易利用的基质,其含量变化与温室气体的产生和排放密切相关。基于室内培养试验,对溶解性有机物影响土壤CO2、N2O的排放过程进行了分析。设置空白(CK)、单施秸秆(S)、单施氮肥(N)、秸秆和氮肥(S+N)4个不同的处理,对添加不同物质条件下土壤溶解性有机碳(DOC)、溶解性有机氮(DON)和CO2、N2O的排放动态进行了研究,对DOC和DON影响CO2、N2O的排放过程进行了探讨。结果表明:不同处理的温室气体排放通量和土壤DOC、DON含量差异显著;各处理的CO2排放通量和DOC动态随培养时间的延长呈现逐渐减小的趋势,S和S+N处理的N2O排放和DON动态呈现先增大后减小的趋势;S+N处理的CO2排放量最高,DON含量也显著高于其他处理,单施秸秆(S)处理的N2O排放量和DOC含量显著高于其它处理,单施氮肥(N)对土壤CO2的排放量和DOC含量的影响较小;土壤CO2和N2O的排放通量与土壤DOC和DON含量呈显著的相关性,相关系数(R2)达0.6以上,说明溶解性有机物的含量和动态对CO2、N2O的排放过程产生显著影响。     

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。     

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。     

东北典型旱作农田N_2O和CH_4排放通量研究

应用封闭式箱法技术测定了玉米、大豆田中Ｎ２Ｏ和ＣＨ４全年的通量变化．指出Ｎ２Ｏ排放有明显的季节变化和明显的日变化．大量的Ｎ２Ｏ排放发生在作物生长季节中．在冰雪溶化期和收割作物后也有一定量的Ｎ２Ｏ从土壤中排放．此外,实验结果也指出,玉米和大豆田作为大气ＣＨ４源或汇的作用不明显．     

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。     

牲畜排泄物返还对草地土壤氮转化和氧化亚氮(N2O)排放的影响研究进展

牲畜排泄物返还被认为是对草地的一种天然的施肥措施,也是草地养分归还的一种重要途径,对于维持土壤肥力和植被生产力具有十分重要的生态学意义。论述了放牧牲畜粪便和尿液自身降解及其氮素变化、粪尿返还对草地土壤氮转化和氧化亚氮(N₂O)排放的作用机制及影响效应,指出排泄物氮输入使粪尿斑块成为草地土壤氮转化和N₂O排放的活跃点,且不同排泄物类型、土壤理化特性和气候条件等使土壤氮素矿化、固持、硝化及反硝化等关键过程具有复杂性和差异性,进而导致不同类型草地生态系统N₂O排放对牲畜排泄物返还的响应不尽相同。建议未来在全球气候变化背景下,应加强草地牲畜排泄物-植被-土壤体系氮素生物地球化学循环过程的系统研究,进一步加深天然草地关键氮素转化过程和N₂O排放的微生物作用机制方面的认识,从而有助于为优化放牧牲畜排泄物的管理模式、制定科学合理的草地土壤养分调控策略和维持草地生态系统可持续发展提供科学有效的理论指导。     

葡萄糖添加对室温和冻结过程土壤N_2O排放特征影响

为明确外源葡萄糖添加对典型耕作土壤室温和冻结过程N_2O排放特征,应用控制室温和冰柜模拟土壤培养方法,研究室温和冻结过程葡萄糖添加(0、1.5、2.5 mg·g~(–1))对3种典型地带性耕作土壤(黑土、潮土、黄土)N_2O排放的影响。结果表明,室温条件下1.5和2.5 mg·g~(–1)外源葡萄糖添加黑土N_2O排放通量分别比不添加处理增加604.3%和1198.5%,均达5%显著性差异;外源葡萄糖添加显著抑制潮土N_2O排放;3种葡萄糖水平下黄土N_2O排放通量始终处于极低的水平。随冻结过程的进行,黑土和不添加葡萄糖的潮土N_2O排放通量逐渐降低并维持零排放速率;添加葡萄糖处理的潮土N_2O排放通量始终维持零排放速率的水平;黄土N_2O排放通量始终维持在–25-20μg·(m~2·h)~(–1)范围内,甚至出现负排放。与潮土和黄土相比较,常温和冻结过程中添加葡萄糖的黑土需更关注N_2O的排放。     

持续施用缓/控释尿素条件下水田土壤NH_3挥发与N_2O排放特征

以持续9年施用不同缓/控释尿素的水田棕壤为试验对象,以普通大颗粒尿素为对照,研究了持续施用不同缓/控释尿素条件下水田土壤NH_3挥发与N_2O排放特征.结果表明:与普通大颗粒尿素(U)相比,除1%3,4-二甲基吡唑磷酸盐(DMPP)+U处理NH_3挥发增加了25.8%外,其他缓/控释尿素肥料处理对NH_3有明显的减排效果.树脂包膜尿素(PCU)对NH_3减排效果最明显,为73.4%,硫包膜尿素(SCU)为72.2%,0.5%N-丁基硫代磷酰三胺(NBPT)+1%DMPP+U为71.9%,1%氢醌(HQ)+3%双氰胺(DCD)+U为46.9%,0.5%NBPT+U为43.2%,1%HQ+U为40.2%,3%DCD+U为25.5%,1%DMPP均与施用普通大颗粒尿素差异显著;所有缓/控释尿素处理与对照相比均可显著减少N_2O排放.1%DMPP+U对N_2O减排效果最明显,为74.9%,PCU为62.1%,1%HQ+3%DCD+U为54.7%,0.5%NBPT+1%DMPP+U为42.2%,3%DCD+U为35.9%,1%HQ+U为28.9%,0.5%NBPT+U为17.7%,SCU为14.5%,均与施用普通大颗粒尿素差异显著.比较0.5%NBPT+1%DMPP+U、SCU、PCU对NH_3和N_2O减排的综合效果,3种肥料作用相近,且均明显优于其他处理,但包膜材料的成本较抑制剂高数倍.因此,同时添加脲酶和硝化抑制剂的缓释尿素是减少水田氮素损失及环境污染的首选氮肥.     

间作对旱地CO2和N2O排放影响的研究进展

农田温室气体排放是近年来科学界的研究热点,采用合适的种植模式是减少农田温室气体排放的有效途径之一.本文综述了作物间作对旱地土壤CO₂和N₂O排放的影响及机理.合理间作能够提高土壤有机碳(SOC)含量、促进不同作物秸秆向SOC转化、降低SOC矿化速率,从而减少CO₂排放.禾本科与豆科作物间作能够在维持作物产量的情况下,减少化学氮肥投入、土壤有效氮残留及还田秸秆产生的无机氮,降低N₂O排放.间作作物的互作、田间小气候环境的改善也是影响土壤温室气体排放的重要因素.今后,要增加土壤温室气体监测时长并对影响因子进行综合、全面的分析,尤其是从分子水平探究间作模式下土壤微生物对温室气体产生过程的作用机理,为构建环境友好型农业模式提供科学依据.     

Resonance Raman studies of the peroxotitanate(IV) complexes K2(Ti(O2)(SO4)2)·5H2O and K2(Ti(O2)(C2O4)2)·3H2O

The resonance Raman spectra of K₂(Ti(O₂)(SO₄)₂)·5H₂O and K₂(Ti(O₂)(C₂O₄)₂)·3H₂O are recorded. The results are consistent with the triangular structure of the peroxotitanium unit, Ti(O₂), with C_2ν symmetry. The ν(OO), ν_s(TiO) and ν_as(TiO) are observed around 890, 610 and 535 cm⁻¹, respectively. The resonance effects are shown to be associated with the 425 nm absorption band. This band is assigned to the O₂²⁻ → Ti(IV) charge-transfer transition. The calculated force constant values for the O₂²⁻ and TiO bonds are 320 and 275 N m⁻¹, respectively.     

秸秆不同还田方式对棕壤N_2O排放和土壤理化性质的影响

通过田间试验,采用静态箱-气相色谱法研究秸秆炭化还田和直接还田对棕壤旱田氧化亚氮(N2O)排放和相关土壤理化性质的影响。试验设单施化肥(对照CK)、化肥+玉米秸秆直接还田(CS)、化肥+玉米秸秆炭化还田(BC)3个处理,各处理均施用等量化肥。结果表明:(1)各处理土壤N2O排放量差异显著,表现为CKCSBC,BC和CS处理分别比CK降低38.9%和24.0%;(2)BC处理N2O排放强度显著降低,分别比CS和CK处理降低35.0%和39.2%,而CS与CK处理N2O排放强度差异不显著;(3)CS和BC处理均可显著降低土壤容重和氨氧化潜势,增加土壤p H、速效钾和有机碳含量;(4)相关分析结果表明,N2O排放量与土壤温度、土壤容重和氨氧化潜势均呈显著正相关,与土壤p H、硝态氮含量和土壤有机碳含量呈负相关。     

峡谷型水库温度分层期关键界面N_2O的产生和释放机理

温度分层期峡谷型水库不同界面上氮的动态转化过程对准确评价水体N_2O产生机理和释放通量具有重要的影响。通过采集乌江中上游梯级开发的洪家渡水库、东风水库和乌江渡水库的温度分层期水体样品,分析了氮形态和N_2O的含量。结果发现,洪家渡水库、东风水库和乌江渡水库剖面水体N_2O含量分别为14.3～64.4、16.5～35.7与17.0～70.8nmol·L~(-1),均表现为大气N_2O的释放源。东风水库全剖面和乌江渡水库均温层以上(0～58 m)的ΔN_2O与表观氧利用(AOU)之间具有显著相关关系,说明其N_2O的产生主要受控于硝化作用。乌江渡水库和洪家渡水库均温层的DO、NO_3~--N和N_2O剖面变化规律表明,乌江渡水库均温层主要为利用原位NO_3~-进行的反硝化作用,而洪家渡水库均温层反硝化作用则主要利用上层水体传输的NO_3~-。洪家渡、东风和乌江渡水库的水-气界面N_2O释放通量分别为0.4、0.5与0.4μmol·m~(-2)·h~(-1),均显著高于10年前同期的释放水平,说明随着水库库龄增大和水库自身蓄水调节方式的改变,水库N_2O释放潜能有逐渐增大的趋势。洪家渡、东风和乌江渡水库在7月份以下泄水方式释放的N_2O量分别为0.19×10~4、1.6×10~4与6.7×10~4mol,在梯级开发的河流-水库体系中,下泄水体排放的N_2O量受水库间的联合调度和蓄水调节方式的影响。     

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     

小兴安岭阔叶林沼泽土壤CO_2、CH_4和N_2O排放规律及其影响因子

采用野外静态箱-气相色谱法,研究了小兴安岭典型阔叶林沼泽生长季节土壤CO2、CH4和N2O排放季节变化规律、源/汇功能及主要影响因子。结果表明:①苔草沼泽、毛赤杨沼泽和白桦沼泽生长季节土壤CO2、CH4、N2O排放分别集中在夏季、夏秋季、春夏季,平均排放通量依次为487.89、382.27、514.63 mg.m-2.h-1,1.88、1.03、0.04 mg.m-2.h-1,3.70、58.61、11.73μg.m-2.h-1。②三者生长季节土壤CO2排放通量与气温和0-20 cm土壤温度均呈显著正相关;苔草沼泽CH4排放通量与30-40cm土壤温度呈显著正相关,毛赤杨沼泽CH4排放通量与地表温度呈显著负相关;白桦沼泽N2O排放通量与地表温度呈显著正相关。苔草沼泽N2O排放与水位呈显著负相关;毛赤杨沼泽CH4排放与水位呈显著正相关;白桦沼泽CO2排放与水位呈显著负相关。③三者生长季节土壤均为CO2、CH4、N2O排放源(17.56、13.76、18.53 t.hm-2;67.54、37.05、1.30 kg.hm-2;0.13、2.11、0.42 kg.hm-2),三者CO2排放量相近(5.5%-21.6%);苔草沼泽为CH4的强排放源,毛赤杨沼泽为中排放源,白桦沼泽为弱排放源;毛赤杨沼泽为N2O的强排放源,白桦沼泽为中排放源,苔草沼泽为弱排放源。     

控释肥及其与尿素配合施用对水稻生长期N_2O排放的影响

通过田间试验,采用静态箱法研究相同施氮量条件下,施用尿素、控释肥及尿素与控释肥配施(尿素与控释肥以3:7配合施用)对稻田N2O排放的影响.结果表明:与单施尿素处理相比,配施处理和控释肥处理水稻生长期N2O排放量分别减少40.4%和59.6%(P<0.05),其中烤田期分别减少65.1%和83.9%;与配施处理相比,施用控释肥处理N2O排放量略微减少(P>0.05),其中烤田期减少53.9%.施用控释肥可增加水稻产量,与尿素处理相比,施用控释肥和配施处理水稻产量分别增加7.8%和9.8%(P>0.05).施用控释肥使土壤无机氮峰值出现时间延后,烤田期N2O排放减少.水稻生长期N2O排放通量与土壤氧化还原电位(Eh)和土壤温度均无明显相关性(P>0.05).     

不同氮输入对湿地草甸沼泽土N_2O排放和有机碳矿化的影响

通过室内培养实验,研究了不同氮输入梯度下(N0:0mg·g-1,N1:0.1mg·g-1,N2:0.2mg·g-1,N3:0.5mg·g-1)湿地草甸沼泽土N2O排放和有机碳矿化特征,并分析了土壤微生物量碳、氮变化规律。整个培养期(23d)内,N0、N1、N2和N3处理N2O排放总量分别为91.12、133.02、147.75和303.45μg.kg-1,随氮输入量增大而增大,表明氮输入对N2O排放产生促进作用;氮输入处理的有机碳矿化速率在整个培养期除最后培养阶段外均低于对照,表明氮输入对有机碳矿化有一定的抑制作用;各氮输入处理土壤微生物量碳降低,与对照差异显著(P0.05),但各处理间差异未达到显著水平,土壤微生物量氮随氮输入量增大呈线性增加,各处理间差异显著(P0.05),表明氮输入影响土壤微生物结构和组成,具体影响机理须进一步探讨。