植物排放N2O和CH4的研究

N₂O和CH₄是2种重要的温室气体, 但其排放源尚未得到充分鉴别。1990年和2006年先后报道植物能排放N₂O和CH₄, 并日益受到广泛的关注。然而, 迄今为止对植物排放这2种气体的研究均是分开单独进行的。该文以8种陆生草本植物为研究对象, 首次同步考察了新鲜离体植物地上部排放N₂O和CH₄的通量。研究结果表明: 8种植物均能排放这2种气体。其中, 黑麦草(Lolium perenne)、抱茎苦荬菜(Ixeridium sonchifolium)和菠菜(Spinacia oleracea)的CH₄通量较高, 分别为165.38、 52.28和21.64 ngCH₄·g^–1dw·h^–1; 抱茎苦荬菜、蒙古蒿(Artemisia mongolica)、大豆(Glycine max)和菠菜的N₂O通量较高, 分别为7.19、6.92、5.44和4.05 ngN₂O·g^–1dw·h^–1。研究结果不仅为植物本身既能排放N₂O又能排放CH₄在植物中可能具有普遍性提供了进一步的实验依据, 而且为深入研究其机理找到了几种适宜的植物种(如抱茎苦荬菜、菠菜)。     

开放式空气CO2增高对稻田CH4和N2O排放的影响

在FACE(free aircarbondioxideenrichment)平台上 ,采用静态暗箱 气相色谱法观测研究了大气CO2 浓度增加对稻田CH4和N2 O排放的影响 .结果表明 ,在 15 0和 2 5 0kgN·hm-2 两种氮肥水平下大气CO2 浓度增加 2 0 0 μmol·mol-1均明显促进水稻生长 ,水稻生物量积累 .大气CO2 浓度增加对 15 0和 2 5 0kgN·hm-2 两种氮肥水平下稻田CH4排放均无显著影响 ,并简要分析了与现有文献报道结果不一致的原因 .大气CO2 浓度增加也未导致 15 0和 2 5 0kgN·hm-2 两种氮肥水平下稻田N2 O排放的明显变化 ,与大多数研究结果一致 .     

黑土稻田CH4与N2O排放及减排措施研究

通过对黑土稻田CH₄和N₂O排放的观测,发现水稻生长季CH₄和N₂O排放量低于全国其它地区稻田CH₄和N₂O排放之间存在互为消长关系(r=-0．513,P<0．05),但在同样施肥水平条件下,间歇灌溉与长期淹灌相比,CH₄排放明显减少而N₂O略有增加,其相对综合温室效应被大大减少且水稻产量未受影响。为此,间歇灌溉可作为减少稻田温室气体排放的水分管理措施。另外,通过对CH₄和N₂O排放的相关微生物过程探讨,揭示产甲烷菌数与CH4排放问呈显著性正相关(R²=0．82,P<0．05),硝化菌数和反硝化菌数与N2O排放有重要关系。     

长效氮肥施用对黑土水旱田CH4和N2O排放的影响

通过在黑土玉米地与水稻田施用长效氮肥后发现 ,长效碳酸氢铵 (长碳 )与长效尿素(长尿 )能显著减少黑土玉米地N2 O的排放。与施用普通尿素相比 ,其排放量分别减少了5 9 2 %和 73 3%。长碳和长尿还能促进黑土玉米地对CH4的吸收作用。黑土水稻田施用长尿后 ,N2 O的排放减少了 6 1%。而CH4的排放却略有增加     

外源氮对沼泽湿地CH4和N2O通量的影响

三江平原沼泽湿地受到大气沉降、地表径流、农业排水等外源氮素的输入,对湿地生态系统CH4和N2O通量有重要影响。采用野外原位施肥试验模拟外源氮输入,设0,60,120,240kgN·hm^-24种试验处理,探讨外源氮对沼泽湿地CH4和N2O通量的影响。结果表明,外源氮促进了CH4和N2O排放。与对照处理比较,各施氮水平CH4平均排放通量分别增加了181％,254％和155％,N2O排放通量分别增加了21％,100％和533％。外源氮输入对CH4排放的季节变化形式影响不大,而N2O的季节变化形式随着氮输入表现出波动变化的趋势。不同施氮水平对CH4排放的促进作用与植物生长阶段和产CH4的微生物过程密切相关,N2O排放通量随氮输入量呈指数增加（R^2=0．97,P〈0．01）。外源氮通过影响湿地微生物过程来进一步影响CH4和N2O的排放。     

植物对沼泽湿地生态系统CO2和CH4排放的影响

利用静态暗箱/气相色谱法于2003~2005年在生长季对三江平原小叶章(Calamagrostis angustifolia)沼泽化草甸和毛果苔草(Carexlasiocarpa)沼泽地区CO2和CH4的排放通量进行野外对比观测实验。结果表明:2003~2005年生长季小叶章草甸土壤-植物系统CO2排放通量分别是土壤CO2排放通量的1.65、2.06和2.01倍,毛果苔草沼泽土壤-植物系统CO2排放通量分别是土壤CO2排放通量的2.58、2.27和4.21倍,表明沼泽湿地土壤-植物系统CO2排放通量的主要贡献者是植物地上部分的呼吸作用,且3个生长季小叶章草甸CO2排放通量均显著大于毛果苔草沼泽,主要是由于植物生物量的差异以及土壤微生物活性的不同。2003~2005年植物生长季,小叶章草甸土壤-植物系统CH4排放通量分别是土壤的4.84、3.55和6.45倍,毛果苔草沼泽土壤-植物系统CH4排放通量分别是土壤的2.60、1.25和3.22倍,且3个生长季小叶章草甸和毛果苔草沼泽CH4排放通量均具有显著差异,这主要是由于水位的差异以及植物对CH4排放能力的不同造成的。     

反刍家畜及其排泄物对N2O和CH4排放的贡献

了解反刍动物及其排泄物对温室气体的贡献以及主要影响因素对于认识全球气候变化及寻找减缓措施都具有重要的社会、经济和生态学意义.本文在综述了大量国内外相关文献的基础上,提出提高家畜营养水平和均衡营养,特别是在天然草原上增加豆科牧草的比例,并通过在饲料中适量添加中链脂肪酸等添加剂,是提高家畜的生产性能、降低CH4排放量的有效措施.同时指出,由于在家畜排泄物处理和利用过程中,降低一种温室气体的排放可能会增加另一种气体的排放,因此,应该根据它们对大气增温潜值的差异,将各种处理下温室气体换算成CO2-C,从而进行比较分析,通过调整综合措施以达到二者总释放量的最低水平;同时还应该考虑到所产生的NH3和亚硝酸盐/硝酸盐对大气和环境的污染.因此,如何提高反刍家畜的饲养与营养、调整放牧管理制度、改善草原群落结构,从而在提高个体生产性能的基础上达到降低家畜总饲养量,最终实现草原生态保护、家畜生产和温室气体排放综合考虑的折衷管理方案,是今后所要解决的科学问题.任何减缓温室气体排放的措施都应该以整个生产系统为基础,从而综合评价所采取措施的有效性.     

华南丘陵区2种土地利用方式下地表CH4和N2O通量研究

采用静态箱-气相色谱法对华南丘陵区马尾松林和果园地表CH4和N2O通量及其主要影响因子进行了观测(马尾松Pinus massoniana林为期16个月,果园15个月),比较和分析了不同土地利用方式下地表CH4,和N2O通量的季节变化,地表CH4和N2O通量与温度和土壤含水量的关系以及凋落物对地表CH4和N2O通量的影响.结果表明,在有凋落物覆盖下,马尾松林和果园年均地表CH4通量分别为-3.41±0.3和-3.24±0.44 kg CH,hm-2a-1;年均地表N2O通量分别为4.57±0.50和11.99±0.67 kg N2O-N hm-2a-1;去除凋落物情况下,马尾松林和果园年均地表CH4通量分别为-2.98±0.44和-1.93±0.53 kg CH4 hm-2a-1;年均地表N2O通量分别为3.12±0.28和9.42±0.56 kg N2O-N hm-2a-1.2种土地利用方式对地表CH4影响较小,对N2O通鼍的影响较大,果园地表N2O通量显著大于马尾松林(P<0.01).马尾松林和果园土壤对CH4的吸收在旱季(10～3月)高而雨季(4～9月)低,N2O排放雨季较高而旱季较低.土壤含水量对地表CH4和N2O通量的影响比温度要大.凋落物对地表CH4通量的影响较小,对N2O通量的影响较大,凋落物对马尾松林和果园N2O排放的贡献率分别为31.71%和21.40%.研究还表明,地表N2O)通量存在明显的降雨驱动效应.     

广州地区晚稻田CH4和N2O的排放通量及其影响因素

用密闭箱法同时研究了广州地区晚稻田CH4和N2 O的排放通量。结果表明 ,连续淹水、常规连作和水旱轮作等 3种处理的CH4平均排放通量分别为 1 7 63、2 84和0 36mg·m- 2 ·h- 1 ,而N2 O的平均排放通量分别为 6 74、1 1 69和 55 0 7μgN2 O N·m- 2 ·h- 1 ,表明稻田连续淹水显著增加CH4的排放而降低N2 O的排放。水旱轮作降低CH4排放而提高N2 O的排放 ,说明稻田CH4和N2 O排放之间存在着消长关系。讨论了这 2种温室气体排放的影响因素 ,并初步分析了它们对温室效应的相对贡献。     

稳定性氮肥配合秸秆还田对水稻产量及N2O和CH4排放的影响

以中国科学院辽宁沈阳农田生态系统国家野外科学观测研究站连续两年的试验平台为依托,以潮棕壤为供试土壤,开展了稳定性氮肥配合秸秆还田对水稻产量及N₂O和CH₄排放的影响研究,设置对照(CK)、尿素(U)、尿素+脲酶抑制剂+硝化抑制剂(U+I)、秸秆还田(S)、秸秆还田+尿素(S+U)、秸秆还田+尿素+脲酶抑制剂+硝化抑制剂(S+U+I)6个处理.结果表明: 与CK相比,尿素显著提高了水稻产量、N₂O和CH₄累积排放及全球增温潜势.硝化抑制剂和脲酶抑制剂与尿素配施可显著减缓N₂O的累积排放.秸秆还田显著增加了N₂O和CH₄累积排放、全球增温潜势和温室气体排放强度.S+U+I处理水稻产量最高,但温室气体排放强度也显著高于其他处理;U+I处理产量略低于S+U+I,但温室气体排放强度最小.秸秆单独还田处理作物产量与对照相比无显著差异.在东北潮棕壤发育的水田中,S+U+I和U+I是相对较优的施肥模式.     

长白山北坡不同土壤N2O和CH4排放的初步研究

用箱法技术原位测定了长白山北坡不同土壤（苔原土、生草森林土、棕色针叶林土和暗棕色森林土）６—８月间的Ｎ２Ｏ和ＣＨ４排放．结果表明,这些土壤既是Ｎ２Ｏ的源,又同时是ＣＨ４的汇．Ｎ２Ｏ通量变化于６．１７—１２．３３μｇ·ｍ－２·ｈ－３之间（平均９．３７μｇ·ｍ－２·ｈ－１）,ＣＨ４通量为－８５．６３—－７．５８μｇ·ｍ－２·ｈ－１（平均－４１．４５μｇ·ｍ－３·ｈ－１）,并观察到在Ｎ２Ｏ排放和ＣＨ４吸收之间有着相互消长关系．实验室培养实验表明,最大反硝化作用活性存在于土壤上层（０—６ｃｍ）;不同土壤的反硝化作用活性明显不同．山地暗棕色森林土的ＣＨ４吸收作用也主要发生在土壤的上层（０—１２ｃｍ）．     

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。     

稻田CH4和N2O的排放及养萍和施肥的影响

用箱法对我国东北稻田ＣＨ４和Ｎ２Ｏ排放进行观测研究表明,东北稻田的ＣＨ４排放通量比南方稻田小,平均日排放通量和生长季节排放总量分别为０．０７和７．４ｇ·ｍ－２．稻田淹水期几乎没有Ｎ２Ｏ的净排放,但在非淹水期内却有大量Ｎ２Ｏ排放（平均通量５９μｇＮ２Ｏ·ｍ－２·ｈ－１）．稻田养萍和施肥明显促进ＣＨ４和Ｎ２Ｏ排放．稻田ＣＨ４和Ｎ２Ｏ排放之间存在消长关系．制定稻田温室气体减排技术措施时应充分注意这一关系．     

N2O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514.63、487.89、382.27 mgm-2h-1,1.88、1.03、0.04 mgm-2h-1,58.61、11.73、3.70µg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30~40 cm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CO2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。     

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。     

蚯蚓和三叉苦对亚热带人工林土壤N2O和CH4通量的短期效应

在广东鹤山大叶相思(Acacia auriculaeformis)人工林内设置外来蚯蚓西土寒宪蚓(Ocnerodrilus occidentalis)和乡土植物三叉苦(Evodia lepta)野外控制实验,用静态箱-气相色谱法对土壤N2O和CH4通量进行15 d的原位测定,研究蚯蚓和三叉苦对土壤N2O和CH4通量的影响。结果表明,三叉苦并未明显增加土壤N2O和CH4的通量,而假植物(模拟三叉苦的物理效应)则显著促进了土壤N2O的释放通量。整个实验阶段,蚯蚓效应分别使无植物对照和三叉苦处理土壤N2O通量增加了26.7%和66.3%,而在种假植物条件下,添加蚯蚓使土壤N2O通量降低了39.7%;同时,蚯蚓效应使对照处理土壤CH4吸收通量增加了10.3%,使假植物处理土壤CH4吸收通量降低了90.6%,而使三叉苦处理土壤CH4释放通量增加了301.8%。可见,蚯蚓能够促进人工林土壤N2O释放;同时促进人工林土壤从CH4“汇”向“源”转变。三叉苦的物理过程促进土壤N2O的释放,而三叉苦的生物过程抑制土壤N2O的排放。如何减缓人工林中土壤N2O和CH4的排放,必须综合考虑植物物理过程、生物过程以及蚯蚓对土壤N2O和CH4排放过程影响的独立效应和交互效应。