不同氮水平下秸秆和酚类、有机酸对土壤碳含量的影响

利用采集自FACE(Free Air Carbon Dioxide Enrichment)技术平台上田间培养的土壤样品,通过温室培养的方法,研究不同CO₂浓度下导致作物生物量增加和更多酚类、有机酸输入对土壤碳含量的影响. 结果表明,CO₂浓度升高时,通过根系分泌的酚类、有机酸对土壤各粒级分配的影响受秸秆加入和氮水平的调控. 在有无秸秆加入条件下,酚类、有机酸的加入主要增加了粒径>250和<53 μm土壤的碳含量. 单位土壤各粒级的碳含量均增加,粒径>53 μm增加幅度较大;在没有秸秆加入的常规氮水平与有秸秆加入的低氮水平下,碳含量变化幅度较大. 表明来自高CO₂浓度条件下秸秆和酚类、有机酸对土壤碳的固定具有重要的作用和意义.      

土壤CO2浓度变化特征及其对岩溶碳循环的影响

为探究土壤CO₂浓度变化特征及其对岩溶碳循环的影响,于2018年6—12月对重庆市南川区后沟泉水化学及泉域上覆土壤CO₂(监测点土地利用类型为玉米-油菜轮作地)进行为期7个月的连续监测和采样,并结合1—5月的监测数据,定量分析旱雨季土壤CO₂浓度与岩溶碳汇量的季节性演变特征及二者的相互关联性. 结果表明:①土壤CO₂浓度具有显著的季节性变化特征,主要表现为雨季较高、旱季较低,其最高值和最低值分别出现在9月(13 316 μmol/mol)和1月(2 262.63 μmol/mol). ②温度与土壤CO₂浓度之间存在较强的正相关关系(R2=0.82,0.0012浓度之间不具相关性(R2=0.17,P>0.5),说明土壤CO₂浓度主要受温度的影响. ③泉水Ca2++Mg2+、HCO₃?浓度在雨季明显高于旱季,而水体CO₂净消耗量在旱雨季无较大差异,这可能是由于受土壤CO₂效应、降水稀释效应和H₂SO₄/HNO₃释放CO₂的共同影响. 研究显示,土壤CO₂浓度的变化特征表现为季节性差异,但在土壤CO₂浓度及外部环境的多重影响下,岩溶碳循环的季节性变化并不明显.      

干湿交替下生物炭添加对灰漠土CO2排放的影响

为探究干湿交替条件下，农田土壤CO₂排放对生物炭添加的响应特征及其影响因素，通过室外土柱模拟试验，在灰漠土中添加不同粒径棉花秸秆生物炭(<0.25 mm, M1; 0.25～1 mm, M2; 1～5 mm, M3;>5 mm, M4)和葡萄藤生物炭(<0.25 mm, P1; 0.25～1 mm, P2; 1～5 mm,P3;>5 mm, P4)，研究干湿交替下生物炭的类型、粒径对土壤CO₂排放特征的影响.结果表明，添加生物炭改变了土壤CO2排放速率，土壤CO₂累积排放量随棉花秸秆生物炭粒径的增加而降低，不同生物炭类型对土壤CO₂排放速率的影响存在极显著差异(p <0.001).在湿润阶段，棉花秸秆生物炭处理土壤CO₂累积排放量为20.67～28.26 g·m-2·d-1，与其相比，同一粒径下葡萄藤生物炭处理土壤CO₂累积排放量显著降低，降低了13.18%～28.83%；在干旱阶段，与对照处理相比，葡萄藤生物炭处理下土壤CO...     

CO2浓度对微藻-真菌共生体生物净化沼液沼气的影响

以微藻-真菌(小球藻-灵芝菌)共生体系为研究对象,并在2种浓度(10-7,10-9 mol/L)合成独角金内酯(GR24)的诱导下,探究6种CO₂浓度对该体系同步净化沼液和沼气的影响。在GR24的诱导下,微藻-真菌系统的代谢和微藻的光合作用增强,使藻-菌共生体快速生长,进一步增强了系统的净化性能。此外,GR24通过提高微藻细胞碳酸酐酶活性,增强了共培养体系的CO₂去除性能。结果表明:最佳的GR24浓度为10-9 mol/L,最适宜藻-菌共生体系的CO₂浓度为45%,在此最优条件下,小球藻-灵芝菌共生体系对沼液的COD、TN和TP的平均去除率分别为(83.37±8.04)%、(82.07±7.74)%和(85.43±8.26)%,沼气中CO₂的平均去除率为(62.07±5.94)%。     

长江口崇西湿地生态系统的二氧化碳交换及潮汐影响

河口湿地具备不同于其他生态系统的典型的生物化学特征. 利用开路式涡度相关系统,对长江口崇西湿地净生态系统CO₂交换(NEE)进行了初步研究. 结果表明,生长季CO₂交换呈V字型特征,平均CO₂交换量为-0.06 mg/(m2>/sup>·s);非生长季无明显特征,平均CO₂交换量为0.025 mg/(m2>/sup>·s). 这与其他生态系统CO₂交换特征相符合,主要是生长季的植被光合固碳作用所致. 非生长季的净生态系统CO₂交换比生长季受土壤温度的影响更大. 大潮期和小潮期的CO₂交换表明,无论是生长季还是非生长季,小潮期从生态系统释放到大气的CO₂均高于大潮期,潮汐高度与CO₂释放量呈负相关,暗示着高水位抑制生态系统呼吸和阻碍CO₂的传输,从而减少了CO₂的释放. 通过分析大潮期和小潮期的植被净光合速率发现,同一地点的植被固碳过程受潮汐的影响不很明显. 潮汐对净生态系统CO₂交换的影响主要是减少了土壤呼吸释放CO₂的过程. 总体而言,崇西湿地在年周期内表现为CO₂的汇.      

金沙江河谷大气二氧化碳浓度变化特征及影响因子

大气CO₂是重要的温室气体,其浓度变化与气候变化、植物生长、人类活动等密切相关.为了解高原地区近自然状态下大气CO₂浓度变化及其影响因子,选取气象要素变化较明显、人为干扰较少的金沙江河谷为研究对象,在谷底江岸边的稀树草坪上设置观测点,对大气CO₂浓度和主要气象要素进行连续对照观测,经数据计算并采用Pearson相关系数对其相关性进行分析.结果表明:①研究区大气c（CO₂）日变化和年变化均具有波动性,日最高值（316.2 μmol/L）和最低值（291.0 μmol/L）分别出现在09:00和13:00左右,年最高值（338.9 μmol/L）和最低值（228.5 μmol/L）分别出现在10月和7月;季节性变化呈春、夏两季低于秋、冬两季的特征.②研究区大气c（CO₂）与温度呈显著负相关（r=-0.97,P < 0.01）,即白天温度高而大气c（CO₂）低,夜间温度低而大气c（CO₂）高.研究区大气c（CO₂）与相对湿度呈显著正相关（r=0.97,P < 0.01）,00:00-07:00大气c（CO₂）和相对湿度均缓慢上升,09:00-12:00大气c（CO₂）和相对湿度均快速下降.研究区大气c（CO₂）与风速呈显著负相关（r=-0.93,P < 0.01）,其与风对大气c（CO₂）有扩散作用相关;不同季节大气c（CO₂）最高值或最低值所对应的风向有所不同.研究显示,金沙江河谷大气c（CO₂）的时间变化特征明显,其与温度、相对湿度、风速、风向等气象要素的变化密切相关.      

基于多源碳卫星融合产品的中国地区XCO2与人为CO2排放时空变化

准确评估大气CO₂浓度和人为CO₂排放时空变化对于减缓温室气体排放导致的气候变化至关重要,因此,本文基于GOSAT和OCO-2卫星数据融合生成的全球长时间序列、时空连续的Mapping-XCO₂产品,研究2010～2020年中国大气CO₂柱浓度(XCO₂)时空变化特征以及卫星监测人为CO₂排放能力.结果表明:Mapping-XCO₂与中国大气本底站观测存在较高的一致性,具有良好的适用性;2010～2020年中国XCO₂呈现东高西低的空间分布,年均XCO₂为400.4×10^-6,年增长速率为2.47×10^-6;非生长季XCO₂异常可刻画人为CO₂排放时空变化,各省级行政区非生长季XCO₂异常与人为排放清单EDGAR和ODIAC的相关系数分别为0.71、0.67;2010～2020年京津...     

CO2倍增和施氮对水稻不同生长期土壤反硝化细菌丰度的影响

随着全球气候变化的不断加剧,大气CO₂浓度呈明显增加趋势,这将间接影响土壤-植物-微生物系统的氮循环过程.为研究典型水稻土壤反硝化细菌对CO₂浓度升高的响应规律和机制,借助水稻密闭培养箱,运用实时荧光定量聚合酶链式反应（Real-Time qPCR）分子技术,设置不施氮（0 mg/kg）和常规施氮（100 mg/kg）2个处理,研究CO₂倍增对水稻不同生长期土壤关键反硝化功能细菌（narG、nirK和nirS型）丰度的影响.结果表明:①在2种施氮水平,CO₂倍增显著促进了水稻分蘖期、孕穗期、扬花期和成熟期水稻根系生长（增幅为2.96%~28.4%）、地上部生物量增加（增幅为7.1%~107.3%）以及成熟期籽粒干质量的增加（增幅为19.5%和38.0%）,具有显著的增产效应.②反硝化细菌丰度对CO₂倍增的响应与生育期及施氮水平有关,CO₂倍增在2个施氮水平均抑制分蘖期反硝化细菌的繁殖,显著增加孕穗期反硝化细菌数量;在水稻扬花期,CO₂倍增促进了施氮处理narG和nirS型反硝化细菌数量的增加,在成熟期抑制未施氮处理下narG、nirK和nirS型反硝化细菌的生长.另外,narG、nirK、nirS型反硝化细菌丰度整体表现为narG > nirS > nirK,且随水稻的生长,其在成熟期的丰度均呈降低趋势.nirK和nirS基因同属亚硝酸还原酶,但nirS基因丰度高于nirK,且对CO₂倍增和施氮的响应有所差异.研究显示,CO₂倍增可显著增加水稻生长和产量,不同施氮水平对稻田土壤反硝化细菌丰度的影响存在差异.      

生物可降解地膜覆盖对关中地区小麦-玉米农田温室气体排放的影响

为探究生物可降解地膜覆盖对冬小麦-夏玉米轮作农田生态系统温室气体排放的影响,布设了普通地膜覆盖（PM）、生物可降解地膜覆盖（BPM）和无覆盖（CK）这3个处理,采用静态暗箱-气相色谱仪法监测了2018～2019年土壤CO₂、 CH₄和N₂O的排放通量,并用水分利用效率（WUE）、温室气体排放强度（GHGI）和净生态系统经济预算（NEEB）指标评估覆膜对作物产量、农田环境和经济效益的影响.结果表明,与CK相比,PM和BPM增加了玉米季土壤CO₂的排放,PM处理下CO₂排放总量高于BPM处理（P>0.05）.PM和BPM处理均能够显著减少土壤对CH₄的吸收,CH₄的年吸收量较CK处理分别减少了42.0%和24.2%（P<0.05）.与CK相比,PM和BPM增加了小麦季N₂O排放总量（P>0.05）,而显著降低了夏玉米季N₂O排放（P<0.05）.覆膜能够提高作物产量和水分...     

准好氧填埋结构填埋气的空间变异性研究

建立了准好氧填埋模拟装置,对其中心剖面内的填埋气进行网格采样.采用经典统计学和地统计学相结合的方法,研究了剖面内ψ(CH₄)和ψ(CO₂)的空间分布及其变异性.结果表明:ψ(CH₄)和ψ(CO₂)的变异系数分别为0.64和O.30;剖面内从上到下ψ(CH₄)和ψ(CO₂)呈上升趋势,其空间分布均表现出较大的变异性和较强的空间自相关性,且呈各向异性变化,即竖直方向填埋气空间变异性和自相关性均强于水平方向;ψ(CH₄)的空间分布变化比ψ(CO₂)更易受填埋场结构的影响,其空间变异性和自相关性均大于ψ(CO₂).      

不同氮水平下秸秆和活性碳对土壤不同粒级碳的影响

利用采集自FACE(Free Air Carbon Dioxide Enrichment)技术平台上田间培养的土壤样品,通过温室培养的方法,研究不同CO₂浓度下导致作物生物量增加和更多碳输入对土壤含碳量的影响. 结果表明, CO₂浓度高(即通过秸秆还田和根系进入土壤的含碳量增加)时,其显著影响碳在不同粒级土壤中的转化,粒径>53 μm土壤的含碳量增加,粒径<53 μm土壤的含碳量降低;在没有秸秆加入的常规氮水平下与有秸秆加入的低氮水平下,含碳量变化幅度较大;单位土壤各粒级的含碳量均有增加,有秸秆加入,活性碳(葡萄糖)量越大,含碳量增加幅度越大;没有秸秆加入,活性碳量越大,总碳含量增加幅度越小. 而不同氮水平下秸秆的分解代谢对土壤不同粒级碳的影响还不明确,有待继续研究.      

Effects of elevated atmospheric CO2 concentration and temperature on the soil profile methane distribution and diffusion in rice–wheat rotation system

The aim of this experiment was to determine the impacts of climate change on soil profile concentrations and diffusion effluxes of methane in a rice–wheat annual rotation ecosystem in Southeastern China. We initiated a field experiment with four treatments: ambient conditions (CKs), CO₂ concentration elevated to ~ 500 μmol/mol (FACE), temperature elevated by ca. 2°C (T) and combined elevation of CO₂ concentration and temperature (FACE + T). A multilevel sampling probe was designed to collect the soil gas at four different depths, namely, 7 cm, 15 cm, 30 cm and 50 cm. Methane concentrations were higher during the rice season and decreased with depth, while lower during the wheat season and increased with depth. Compared to CK, mean methane concentration was increased by 42%, 57% and 71% under the FACE, FACE + T and T treatments, respectively, at the 7 cm depth during the rice season (p < 0.05). Mean methane diffusion effluxes to the 7 cm depth were positive in the rice season and negative in the wheat season, resulting in the paddy field being a source and weak sink, respectively. Moreover, mean methane diffusion effluxes in the rice season were 0.94, 1.19 and 1.42 mg C/(m²·hr) in the FACE, FACE + T and T treatments, respectively, being clearly higher than that in the CK. The results indicated that elevated atmospheric CO₂ concentration and temperature could significantly increase soil profile methane concentrations and their effluxes from a rice–wheat field annual rotation ecosystem (p < 0.05).     

强还原与生物炭对土壤酶活性和温室气体排放的影响

本研究设置未修复对照（CK）、土壤强还原处理（RSD）、生物炭修复（BC）以及RSD与生物炭联合修复（RSD+BC）,采用培养实验对比研究不同修复处理对设施蔬菜地土壤酶活性和温室气体（CO₂和N₂O）排放的影响.结果表明：相比CK,RSD和RSD+BC处理显著提高了β-葡萄糖苷酶（βG）、纤维二糖水解酶（CBH）、过氧化物酶（PEO）、β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶（NAG）和酸性磷酸酶（AP）的活性以及酶C：P与酶N：P值（P<0.05）,而BC处理对上述5种胞外酶活性的影响并不显著.同CK相比,RSD、BC和RSD+BC处理的CO₂排放量分别提高了10.6、1.1和12.2倍;RSD处理的N₂O排放量亦显著增加,但BC和RSD+BC处理的则显著降低（P<0.05）.与RSD相比,RSD+BC处理的N₂O排放量和综合温室效应（GWP）显著减少了86.9%和37.8%.结构方程模型分析表明：βG与土壤可溶性有机碳（DOC）对CO₂累积排放量具有直接正效应,且βG与CBH通过影响DOC含量间接影响CO₂排放;NO₃^--N和NH₄⁺-N对N₂O累积排放量具有直接显著负效应.综合考虑土壤酶活性和温室气体减排,RSD+BC联合修复效果更佳.     

气候变化对土壤微生物多样性及其功能的影响

以同时模拟未来大气CO₂浓度和温度升高的田间开放式气候变化平台为依托,研究CO₂浓度升高（CE）、升温（WA）以及两者同时升高（CW）对麦田土壤基础呼吸和微生物丰度、群落结构的影响.结果表明：CE对土壤基础呼吸没有影响,但是WA显著提高了土壤基础呼吸,在抽穗和成熟期分别增加了51.6%和38.5%.在分蘖期,土壤细菌和真菌丰度没有显著变化;而在抽穗和成熟期,CW和WA处理显著降低了真菌丰度,降低幅度分别达到32.1%~50.2%和32.0%~37.4%.通过对T-RFLP数据分析发现,CE、CW和WA处理对麦田土壤真菌和细菌群落结构没有显著影响,但是在一定程度上改变了古菌群落结构.与对照相比,CE处理真菌多样性提高了7.1%~8.2%,CW和WA处理真菌多样性分别降低了5.3%~13.5%和22.1%~33.6%;在分蘖和抽穗期,CE、CW和WA处理土壤细菌多样性比对照显著提高.     

Methane emissions from rice fields under continuous straw return in the middle-lower reaches of the Yangtze River

A three-year experiment was conducted in the middle-lower reaches of the Yangtze River in China to study the influence of continuous wheat straw return during the rice season and continuous rice straw return in wheat on methane (CH 4 ) emissions from rice fields in which, the rice-wheat rotation system is the most dominant planting pattern. The field experiment was initiated in October 2009 and has continued since the wheat-growing season of that year. The analyses for the present study were conducted in the second (2011) and third (2012) rice growing seasons. Four treatments, namely, the continuous return of wheat straw and rice straw in every season (WR), of rice straw but no wheat straw return (R), of wheat straw but no rice straw return (W) and a control with no straw return (CK), were laid out in a randomized split-plot design. The total seasonal CH 4 emissions ranged from 107.4 to 491.7 kg/ha (2011) and 160.3 to 909.6 kg/ha (2012). The increase in CH 4 emissions for treatments WR and W were 289% and 230% in the second year and 185% and 225% in the third year, respectively, in relation to CK. We observed less methane emissions in the treatment R than in CK by 14%-43%, but not statistically significant. Treatment R could increase rice productivity while no more CH 4 emission occurs. The difference in the total CH 4 emissions mainly related to a difference in the methane flux rate during the first 30-35 days after transplant in the rice growing season, which was caused by the amount of dissolved oxygen in paddy water and the amount of reducible soil materials.     

巢湖二氧化碳排放特征及其潜在影响因素

为探讨浅水湖泊CO2排放的时空格局及与CDOM来源组成潜在关联机制,于1月(枯水期)、4月(平水期)、7月(丰水期)不同水文情景下富营养浅水巢湖进行野外观测,采用扩散系数—顶空瓶法观测表层水体CO2浓度(cCO2)和通量(FCO2),并探讨CO2排放的潜在驱动因素,尤其是对CDOM来源组成的响应机制.结果表明,巢湖全湖...     

CO2浓度倍增对湿地小叶章生理特性的影响

选择三江平原湿地典型草甸化小叶章（Calamagrostis angustifolia）为研究对象,利用开顶箱控制CO₂浓度,模拟CO₂浓度倍增对小叶章生理特性的影响. 结果表明,小叶章对CO₂浓度倍增的响应依赖于氮素供应状况. 缺氮 （0 kg/hm2） 条件下,CO₂浓度倍增使w（叶绿素）,w（游离氨基酸）和w（可溶性蛋白质）降低,w（可溶性糖）增加;而当氮素供应充足时,w（叶绿素）,w（游离氨基酸）和w（可溶性蛋白质）均显著增加. 施氮促进小叶章叶绿素、游离氨基酸和可溶性蛋白质合成,降低了w（可溶性糖）. 小叶章在高浓度（以摩擦尔分数计）CO₂（700 μmol/mol）熏蒸40 d,光合能力出现下降趋势. 施氮可以促进小叶章的生长,调节其对CO₂浓度升高的适应现象.