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。     

等氮滴灌对宿根蔗产量及土壤氧化亚氮排放的影响

为得到合理的水肥管理措施,研究等氮量下不同滴灌施肥比例对宿根蔗产量以及不同生育期蔗田土壤氧化亚氮(N2 O)通量和无机氮含量的影响,并分析蔗田土壤N2 O通量与无机氮含量之间的关系.该文以自然降雨W0为对照,设置2种滴灌灌水量水平W1(田间持水量的75％)和W2(田间持水量的85％),等量氮肥(N 300 kg·hm-...     

加气灌溉对不同施氮水平的设施甜瓜土壤CO2和N2O排放的影响

为探讨不同加气灌溉施氮模式下设施甜瓜土壤CO₂和N₂O排放的动态变化规律及其与土壤温度、湿度的关系,本研究采用密闭静态箱-气相色谱法对加气灌溉不同施氮水平下土壤CO₂和N₂O排放进行监测,并分析了加气灌溉对不同施氮量下土壤CO₂和N₂O排放的影响.试验采用加气灌溉(AI)和不加气灌溉(CK)两种灌溉方式,施氮量设不施氮(N₁)、传统施氮量的2/3(150 kg·hm^-2,N₂)和传统施氮量(225 kg·hm^-2,N₃)3个施氮水平.结果表明:加气灌溉土壤CO₂和N₂O排放量高于不加气灌溉处理,但是差异不显著;相同灌溉模式下,CO₂和N₂O排放量随施氮量的增加而显著增加,施氮量是土壤CO₂和N₂O排放的主要影响因素.加气灌溉条件下,不同施氮处理N₂O排放通量与土壤温度和湿度呈显著正相关,CO₂排放通量与土壤温度呈显著正相关.加气减氮处理在氮肥减少1/3的情况下,甜瓜产量提高了6.9%,温室气体排放引起的增温潜势值从9544.82 kg·hm^-2下降到9340.72 kg·hm^-2.综上,通过加气灌溉减少氮肥施用量来抑制农业生产系统中温室气体排放是可行的.     

模拟氮沉降降低亚热带米槠天然林土壤氧化亚氮排放潜势

我国亚热带地区大气氮沉降量逐年上升,对森林土壤生物地球化学循环造成严重影响。本研究设置了对照(不添加氮)、低氮(40 kg·hm^-2·a^-1)和高氮(80 kg·hm^-2·a^-1)处理,分析了亚热带米槠天然林土壤反硝化功能基因丰度和N₂O排放潜势对氮沉降的响应。结果表明: 高氮处理显著降低土壤N₂O排放潜势。长期(8年)氮沉降对nirS、nirK、nosZ Ⅰ和nosZ Ⅱ基因丰度均无显著影响,但nosZ Ⅰ丰度均显著高于nosZ Ⅱ丰度,表明nosZ Ⅰ在酸性森林土壤中占主导。与对照相比,高氮处理显著降低(nirK+nirS)/(nosZ Ⅰ+nosZ Ⅱ)值。(nirK+nirS)/(nosZ Ⅰ+nosZ Ⅱ)值与土壤pH值呈显著正相关。长期高氮沉降可能通过降低土壤pH值使得土壤(nirK+nirS)/(nosZ Ⅰ+nosZ Ⅱ)值下降,从而降低森林土壤N₂O排放潜势。     

施氮时期对玉米土壤硝态氮含量变化及氮盈亏的影响

在“郑单 95 8”(9株 / m2 )组成的土 -植系统 ,研究了不施氮、基施氮 10叶展追氮、基施氮 吐丝期追氮和基施氮 乳熟期追氮共 4个处理下 0～ 2 0 0 cm的土壤 NO- 3- N含量在夏玉米生长期间的变化和土壤氮素的表观盈亏量 ,结果表明 :2 0 cm以上的土壤 NO- 3- N含量以大口期为界、2 0 cm以下的土壤 NO- 3- N含量以吐丝期为界前降后升。在 0～ 2 0 cm土层 ,与不施氮相比 ,施氮能增加土壤 NO- 3- N含量 ,而且吐丝期和乳熟至成熟阶段的 NO- 3- N含量在 10叶展期和吐丝期各自追氮后均显著增加。在 2 0～4 0 cm土层 ,乳熟期的 NO- 3- N含量施氮后明显比不施氮高。在 80 cm以下土层 ,施氮后的土壤 NO- 3- N含量明显比不施氮高 ;追氮期相比 ,后一追氮处理在乳熟期和成熟期的 NO- 3- N含量均比前一追氮处理明显增加 ,其中成熟期基施氮 乳熟期追氮处理在 16 0～ 2 0 0 cm土层的 NO- 3- N含量比基施氮 吐丝期追氮处理 (为 2 5 .3m g N/ kg(干土 ) )高 16 %。土壤氮素的表观盈余发生在吐丝期之前且 80 %以上盈余量出现在大口期前 ,表观亏损出现在吐丝期以后且其亏损量在乳熟期前后各占一半。经玉米季后 ,本试验中不施氮处理出现表观盈余 (为 5 6 .3kg N/ hm2 ) ;施氮后表观盈余量增加 ,主要是施氮减少了吐丝以后     

加气灌溉对不同施氮水平的设施甜瓜土壤CO2和N2O排放的影响

为探讨不同加气灌溉施氮模式下设施甜瓜土壤CO₂和N₂O排放的动态变化规律及其与土壤温度、湿度的关系,本研究采用密闭静态箱-气相色谱法对加气灌溉不同施氮水平下土壤CO₂和N₂O排放进行监测,并分析了加气灌溉对不同施氮量下土壤CO₂和N₂O排放的影响.试验采用加气灌溉(AI)和不加气灌溉(CK)两种灌溉方式,施氮量设不施氮(N₁)、传统施氮量的2/3(150 kg·hm^-2,N₂)和传统施氮量(225 kg·hm^-2,N₃)3个施氮水平.结果表明:加气灌溉土壤CO₂和N₂O排放量高于不加气灌溉处理,但是差异不显著;相同灌溉模式下,CO₂和N₂O排放量随施氮量的增加而显著增加,施氮量是土壤CO₂和N₂O排放的主要影响因素.加气灌溉条件下,不同施氮处理N₂O排放通量与土壤温度和湿度呈显著正相关,CO₂排放通量与土壤温度呈显著正相关.加气减氮处理在氮肥减少1/3的情况下,甜瓜产量提高了6.9%,温室气体排放引起的增温潜势值从9544.82 kg·hm^-2下降到9340.72 kg·hm^-2.综上,通过加气灌溉减少氮肥施用量来抑制农业生产系统中温室气体排放是可行的.     

不同施氮量对麦田土壤水稳性团聚体和N2O排放的影响

过量施氮可破坏农田土壤结构,增加温室气体排放量。为揭示不同施氮量对土壤团聚体和N₂O排放的影响,于2018—2020年基于氮肥定位试验,设置秸秆原位还田条件下施氮 0 (N₀)、120 (N₁₂₀)、180 (N₁₈₀)、240 (N₂₄₀)、300 (N₃₀₀)、360 kg·hm^-2 (N₃₆₀) 6个处理,研究不同施氮量对麦田土壤N₂O排放、土壤充水孔隙度(WFPS)、土壤温度、硝态氮、铵态氮含量、水稳性团聚体的组成及稳定性的影响。结果表明: 土壤N₂O排放量与氮肥用量之间呈显著正相关关系,WFPS与施氮量之间无显著相关关系,0~10 cm土壤温度随氮肥施用量的增加而显著降低,土壤硝态氮、铵态氮含量与氮肥施用量间存在显著正相关关系。随氮肥施用量的增加,直径>2 mm的水稳性团聚体含量降低,直径<0.5 mm的水稳性团聚体含量增加,土壤水稳性团聚体的粒径也逐渐减小。氮肥施用量与团聚体平均重量直径(MWD)、几何平均直径之间呈显著负相关关系,但与分形维数之间并无显著相关性。MWD (x)与N₂O排放通量(y)之间的拟合方程为:y=3928.3e^-2.171x (R²=0.55,P<0.001),表明当MWD减小时,N₂O排放量将会剧烈升高。可见,麦田施氮量的增加会降低0~10 cm土壤温度,增加土壤硝态氮和铵态氮含量,减小耕层土壤水稳性团聚体的平均粒径,降低团聚体的稳定性,增加N₂O的排放量。     

玉米间作和施氮对土壤微生物代谢功能多样性的影响

微生物功能多样性是土壤健康的重要指标,在多种生物地球化学过程中发挥关键作用.本研究基于多年田间小区定位试验,设置间作和单作2种种植模式和4个施氮水平(N0,0 kg·hm-2;N125,125 kg·hm-2;N250,250 kg·hm-2;N375,375 kg·hm-2),采用 Biolog-Eco微平板法,分析...     

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。     

温度和水分对草甸草原土壤氧化亚氮产生速率的调控

通过试验室模拟试验,研究了调控草甸草原黑钙土N₂O产生速率的因素.结果表明,土壤水分对草甸草原土壤N₂O产生速率有重要影响(F=6.149,P＜0.01).但相关性分析表明,草甸草原土壤含水量与N₂O的产生速率间线性相关不显著.就土壤N₂O的产生速率而言,温度的影响远低于土壤水分的影响(F=2.275,P=0.106).土壤水分和温度对不同生长阶段的草甸草原土壤N₂O产生速率的调控作用主要表现为阶段性的多阶多项式关系：y=ax³+bx²+cx+d,其中a、b、c、d是常数.     

三江平原典型小叶章湿地土壤硝化反硝化作用与氧化亚氮排放

应用C₂H₂抑制原状土柱培育法研究了三江平原典型小叶章湿地土壤N₂O排放速率及反硝化速率的变化,分析了它们与环境因子的关系,并估算了N₂O排放量及反硝化损失量.结果表明：草甸沼泽土和腐殖质沼泽土N₂O排放速率的变化基本一致,其范围分别为0.020～0.089 kg N·hm^-2·d^-1和0.012～0.033 kg N·hm^-2·d^-1,前者的N₂O排放速率均明显高于后者(平均为1.79±1.07倍),且其差异达到显著水平(P＜0.05);二者反硝化速率的变化并不一致,其范围分别为0.024～0.127 kg N·hm^-2·d^-1和0.021～0.043 kg N·hm^-2·d^-1,前者的反硝化速率一般也要高于后者(平均为1.67±1.56倍),但其差异并未达到显著水平(P＞0.05);硝化作用在前者N₂O排放和氮素损失过程中发挥了重要作用,而反硝化作用则是导致后者N₂O排放和氮素损失的重要过程;氮素物质基础不是影响二者硝化-反硝化作用的重要因素;温度对前者硝化 反硝化作用的影响比后者更为明显,其反硝化速率与5、10和15 cm地温均呈显著正相关(P＜0.05);二者所处湿地水分条件的差异是导致其N₂O排放速率及反硝化速率差异的重要原因.生长季内,前者的N₂O排放量和反硝化损失量分别为5.216 kg N·hm^-2和6.166 kg N·hm^-2,而后者分别为3.196 kg N·hm^-2和4.407 kg N·hm^-2;在二者的反硝化产物中,N₂O/N₂的比率最高,分别为5.49和3.76,表明N₂在后者反硝化产物中所占的比例明显高于前者,说明季节积水条件会导致N₂O/N₂比例降低.     

施氮对水稻土N2O释放及反硝化功能基因(narG/nosZ)丰度的影响

以紫潮泥和红黄泥两种不同质地的水稻土壤作为研究对象,通过室内培养试验,分析施用硝态氮肥对N2O释放和反硝化基因(narG/nosZ)丰度的影响,并探讨反硝化基因丰度与N2O释放之间的关系。结果表明,施用硝态氮显著增加两种水稻土的N2O释放量。在72h培养过程中,施氮改变了紫潮泥反硝化基因(narG/nosZ)的丰度,但并未明显影响红黄泥反硝化基因(narG/nosZ)丰度。通过双变量相关分析发现,除了紫潮泥narG基因外,其它的反硝化基因丰度和N2O释放之间并没有显著相关性。     

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%.     

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.     

中国农田土壤N2O排放通量分布格局研究

中国作为世界上一个重要农业大国,对全球大气中N2O浓度的影响正在引起人们的普遍关注。该研究采用针对农业土壤痕量气体排放估算建立的,基于N2O的产生、传输和消耗机理的反硝化分解（DNDC）模型,在建立了有关中国气候、农业土壤和农业生产的分县数据库基础上,估计了我国各县农业土壤N2O的排放通量,发现我国农田土壤N2O排放通量有较明显的地区差异,西北地区较低,东南地区较高。还发现无论温度升高,还是施肥量变化,对我国农田土壤N2O排放通量的影响,都存在区域差异,表现为东南地区的变化幅度较西北地区大,这可能与我国气候的干湿变化有较密切的关系。     

双氢胺对土壤裂缝产生过程中N2O释放的影响

模拟稻田土壤在加入不同量的 (NH₄)₂SO₄和双氢按(DCD)抑制剂的溶液后先进行淹水培养,然后让土壤自然蒸发变干,直至土壤产生裂缝到裂缝稳定,最后在裂缝稳定后的复水的连续培养试验。通过模拟对土壤进行复杂的、动态的水分含量变化过程中试验,探讨双氢胺抑制剂对其N₂O释放的影响。每天监测土体释放的N₂O通量,以及渗漏液中溶解的N₂O浓度和pH值。这些监测结果表明：在相同的水分管理条件下,土壤中没有氮肥加入,只有DCD加入的A处理释放N₂O气体最少,其平均释放通量为340.91 μg m^-2 h^-1; 土壤中有高剂量的氮肥和DCD加入的E处理释放N₂O最多,其平均释放通量为9280.23 μg m^-2 h^-1。裂缝产生稳定后的复水能减少N₂O向空气中的释放。渗漏液中的N₂O浓度都是过饱和的。当土壤中肥料(NH₄)₂SO₄加入量(每千克土壤中外加N≤3g)相对较少的情况下,DCD抑制剂能抑制裂缝产生过程中的N2O释放;当土壤中肥料(NH₄)₂SO₄加入量(每千克土壤中外加N≥6g)相对较多的情况下,DCD抑制裂缝产生过程中的N₂O释放效果不明显。此外还得出(NH₄)₂SO₄和DCD的加入量比是10:1 时,其抑制N₂O排放的效果比(NH₄)₂SO₄和DCD的加入量比分别是10∶1.5和10∶2要好。土体释放的N₂O通量和渗漏液中溶解的N₂O浓度之间不存在相关性,土体释放的N₂O通量和渗漏液中的pH值之间也不存在相关性。但是渗漏液中的N2O浓度和pH值之间存在显著的正线性相关关系。     

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％．     

浮床植物净化生活污水中N、P的效果及N2O的排放

在温室内采用浮床无土栽培技术,研究了黑麦草(Lolium mutliflorum)、水芹(Oenanthe javanica)和香根草(Vetiveria Zizanioides)3种植物对生活污水中N、P的去除效果及净化过程中N2O的排放特征。结果表明,浮床植物系统对生活污水的TN、NH4 -N和TP具有良好的净化效果。同对照系统相比,浮床黑麦草、水芹和香根草系统对TN的平均去除率分别提高了26.2%,22.9%,4.1%;对NH4 -N的去除率分别提高了31.4%,14.5%,3.0%;对TP去除率分别提高了33.1%,54.2%,15.5%。净化周期内,浮床各系统的TN、NH4 -N和TP浓度随着污水停留时间的延长直线下降,而NO3-N浓度却因系统内硝化强度大于反硝化强度而产生了累积;植物的存在明显的促进了浮床系统的N2O排放,浮床黑麦草、水芹、香根草和对照系统N2O的平均排放通量分别为174.44μg/(m2.h),82.19μg/(m2.h),112.49μg/(m2.h)和44.81μg/(m2.h)。浮床系统N2O排放通量的日变化呈现出夜间下降而白天增加的规律,与温度的昼夜变化规律基本相同,表明温度的升降直接影响了N2O的生成及排放。