天然草地利用方式改变对土壤排放CO2 和吸收CH4的影响

1997年～ 1998年在内蒙古达拉特旗中国农业科学院草原研究所草原生态试验站对天然草地、天然草地转变为人工草地、玉米和土豆地后 ,土壤 CO2 排放和 CH4 吸收通量进行了测定。天然草地、人工草地和旱地农田均为大气中甲烷的吸收汇 ,天然草地转变为农田后 ,增强了土壤的 CO2 排放量 ,减少了土壤对大气中甲烷的吸收。天然草地和玉米地的 CO2 排放通量与 5cm处土壤温度呈线性相关 ,土壤对甲烷的吸收率与土壤含水量呈线性负相关 ,与土壤温度没有相关关系     

华北平原典型农业区土壤甲烷通量研究

利用静态箱法原位测定了华北农田不同施肥处理夏玉米和冬小麦生长季土壤甲烷的通量。结果表明 ,施肥农田夏玉米和冬小麦生长季甲烷通量分别为 -79.8和 -2 1.6μg·(m2 ·h) - 1 ,年平均通量为 -4 3 .1μg·(m2 ·h) - 1 。未施肥农田夏玉米和冬小麦生长季甲烷通量分别为 -110 .0和 -88.2 μg·(m2 ·h) - 1 ,年平均通量为 -95 .2 μg·(m2 ·h) - 1 。在不同生长季 ,各处理农田土壤甲烷通量均为负值 ,即土壤为大气甲烷的吸收“汇” ,在各个生长季施肥农田对甲烷的吸收量均低于未施肥农田 ,各处理冬小麦生长季土壤对CH4 的吸收量均低于同一处理的夏玉米生长季的吸收量 ;各处理甲烷通量具有较明显的季节变化 ,5月上旬至 9月中旬 ,土壤的甲烷吸收能力较强 ,其他时间吸收量较低 ;施肥土壤约比未施肥土壤对甲烷的氧化吸收能力降低 2 7%～ 76% ;试验区域内较大降水在一定时期内促进了土壤对甲烷的氧化     

稻田施用沼渣对甲烷排放通量的影响

通过网室小区试验，观测得出：（１）４种沼渣处理和单施化肥处理的一季稻田平均甲烷排放通量为０．５６９～２．１８８ｍｇ０￣２·ｈ，两者无显著差异；农家肥处理稻田的平均甲烷排放通量为４４．１８ｍｇ／ｍ￣２·ｈ显著高于前两种处理，表明施用沼渣和化肥比施用农家肥能显著减少稻田甲烷排放量；（２）各处理稻田甲烷排放通量峰值期部出现在水稻蘖期至拔节初期，表明这一时期是控制稻田甲烷排放总量的关键时间；（３）各处理甲烷排放通量分别与淹水前各处理土壤及供试有机肥的易矿化碳含量、ＣＨ＿４－Ｃ含量呈显著正相关关系，这表明土壤易矿化碳含量是形成稻田甲烷的重要条件；（４）各处理之间水稻产量没有明显差异。     

玉米地氮肥释放N_2O的研究

测定了３种施氮肥处理的玉米地Ｎ＿２Ｏ的排放通量，计算了氮肥以Ｎ＿２Ｏ形式排放成的氮损失率。在玉米生长期内，对照田、施化肥田和施混合肥田排放Ｎ＿２Ｏ通量分别是８．５±２．２、１８．９±１１．７和１５．４±５．９μｇＮ／ｍ￣２·ｈ，尿素和有机肥释放出的Ｎ＿２Ｏ占其相应施肥量的０．１９％和０．１２％。     

单一汞同位素示踪大气与农田作物汞的交换过程

汞是引人注目的全球性污染物,植被叶片吸收是大气汞的主要去除途径之一.然而,当前对于大气-植被叶片汞通量交换过程及吸收后的汞在植被体内的归趋等认识尚有不明确之处.本文利用单一大气汞同位素标记技术,测定了大气汞浓度为0、2、5、10 ng·m~(-3)时,C3植物水稻与C4植物玉米叶片汞交换通量的变化特征,并分析了标记的汞同位素在植被体中根-茎-叶的分布比例.结果表明:(1)水稻和玉米叶片汞的沉降通量与大气汞浓度呈显著正相关关系;(2)植物叶片汞的沉降通量有明显的昼夜变化,水稻和玉米的吸收通量白天均高于晚上;(3)玉米对大气汞的补偿点白天为0.63 ng·m~(-3),夜间为2.85 ng·m~(-3);水稻白天为1.24 ng·m~(-3),夜间为1.32 ng·m~(-3),水稻对大气汞的富集能力强于玉米,但二者的补偿点均显著低于国内大气汞浓度;(4)植被从大气吸收的汞主要集中在植物地上部,水稻叶片分布88.92%,茎中分布11.08%,而玉米叶片分布90.95%,茎中分布7.09%,根中分布1.96%.这些结果表明,农田系统的植被能富集大气中的汞,并主要贮存在叶片内部,向茎、根迁移量较少,是大气汞的重要汇.上述结论为进一步估算中国农田系统的大气汞汇与认识汞在大气-叶片-茎-根-土壤中循环提供了科学依据.     

吉林西部不同土地利用方式下的生长季土壤CO2排放通量日变化及影响因素

利用GXH-3051A红外线分析仪,采用动态闭合气室法对吉林西部4种土地利用方式下土壤CO2排放通量日变化进行了定位测量,系统分析了环境因子及土壤理化性质等因素对土壤CO2排放通量日变化的影响。结果表明,水田、旱田、草地和盐碱地土壤CO2排放通量日变化均呈单峰曲线,但排放通量的日均值有较大差异,其中水田和草地排放量较高,分别为1．69μmol·m-2．S-1和1．24μmaol·m-2s-1;旱田和盐碱地较低,为0．50μmol·m-2．S-1和0．63μmol·m-2．S-1。各地类土壤C02排放通量的日均值与其每天上午10：00土壤CO2排放通量值最为接近,即可用该时间测得的土壤CO2排放通量估测日平均值。土地利用方式和大气温度是造成土壤CO2日排放通量差异的主要因素,多年来该区土地利用方式的变化,改变了土壤表层10cm内的土层温度、土壤含水率、有机碳含量、水解氮含量,进而影响土壤呼吸和CO2排放通量;区内水田土壤CO2排放通量与温度的相关性最高（R2=0．8375）,其次为旱田和草地。     

吉林西部不同土地利用方式下的生长季土壤CO2排放通量日变化及影响因素

利用GXH-3051A红外线分析仪,采用动态闭合气室法对吉林西部4种土地利用方式下土壤CO2排放通量日变化进行了定位测量,系统分析了环境因子及土壤理化性质等因素对土壤CO2排放通量日变化的影响。结果表明,水田、旱田、草地和盐碱地土壤CO2排放通量日变化均呈单峰曲线,但排放通量的日均值有较大差异,其中水田和草地排放量较高,分别为1.69μmol.m-2.s-1和1.24μmol.m-2.s-1;旱田和盐碱地较低,为0.50μmol.m-2.s-1和0.63μmol.m-2.s-1。各地类土壤CO2排放通量的日均值与其每天上午10:00土壤CO2排放通量值最为接近,即可用该时间测得的土壤CO2排放通量估测日平均值。土地利用方式和大气温度是造成土壤CO2日排放通量差异的主要因素,多年来该区土地利用方式的变化,改变了土壤表层10 cm内的土层温度、土壤含水率、有机碳含量、水解氮含量,进而影响土壤呼吸和CO2排放通量;区内水田土壤CO2排放通量与温度的相关性最高(R2=0.837 5),其次为旱田和草地。     

施肥及秸秆还田处理下玉米季温室气体的排放

以华北地区冬小麦-夏玉米轮作农田为研究对象,在玉米整个生长季,运用静态箱法针对正常施肥及正常施肥结合秸秆还田处理进行了为期3年N2O排放通量的连续观测,并开展了1季CO2和CH4交换通量的研究.在玉米整个生长过程中施肥阶段N2O的排放量占到了总排放量的83%—96%,表明现有化肥的使用明显导致了农田N2O排放增加.与控制地相比,施肥和耕种可导致玉米田CO2排放明显增加,且正常施肥及秸秆还田样地CO2排放主要集中在苗期至吐丝期.控制地、正常施肥样地及施肥结合秸秆还田样地CH4的累积排放量均为负值,说明旱地土壤是CH4的一个汇.秸秆还田在一定程度上增加了玉米季N2O和CO2的排放量,但对CH4的吸收有所抑制.正常施肥样地和秸秆还田样地全球净增温潜势分别为-1392.8 kg C.hm-2和-179.2 kg C.hm-2,表明华北农田在现有耕作方式下是大气温室气体的一种重要汇.     

湿地生态系统甲烷排放研究进展

湿地是大气CH4的主要自然来源。天然湿地每年向大气中排放的CH4占全球CH4排放总量的15％～30％。在厌氧环境条件下，CH4通过甲烷产生菌的作用而产生；在氧化条件下，CH4通过土壤中微生物的作用而被氧化和迁移。CH4从土壤中的排放和吸收经过几个生物和物理过程。湿地中CH4通量在时空两个方面都有较大变化，这种在空间上的变化与CH4产生、氧化和迁移过程有关，同时受不同地域的特殊因素如水文状况、植物群落、土壤温度等的影响。湿地水文条件是决定CH4排放的关键控制因子，表层土壤温度与CH4排放通量成正相关关系，土壤中氮含量也对CH4排放通量起作用。环境因子与CH4排放间的交互作用是非常复杂的，与CO2相比，CH4的产生在时空两方面更易于变化。目前关于湿地CH4排放的模型多为一维模型，主要模拟CH4在土壤中的产生过程，以及从上覆土壤、植被和水体进入大气的迁移过程；模型一般涉及不同深度的土壤温度、水位和净初级生产力。     

北亚热带红壤丘陵区3种土地利用方式下CH_4通量及其影响因素

以北亚热带红壤丘陵区林地、茶园、菜地为对象,采用静态箱-气相色谱法,对3种土地利用方式下CH4通量进行了研究,同时测定了土壤温度、含水量和无机氮含量。旨在探索不同土地利用方式下CH4"源"和"汇"的功能,对评估不同土地利用方式对全球气候变化的贡献具有重要意义。结果表明,不同土地利用方式下土壤甲烷平均通量有显著差异,分别为:林地-15.44μg·m-2·h-1,茶园-1.49μg·m-2·h-1,菜地7.11μg·m-2·h-1;菜地土壤甲烷平均通量最高,茶园其次,林地最低,CH4年累积通量分别为0.52、-0.31和-1.46 kg·hm-2,菜地土壤以排放CH4为主,而茶园和林地土壤是CH4的汇。茶园和菜地土壤CH4通量呈一定的季节性变化,春、秋季CH4通量较高。林地CH4吸收通量与土壤湿度呈显著的负相关关系(P0.05),且当土壤湿度(WFPS)高于70%时,林地土壤才以排放CH4为主;而茶园和菜地土壤CH4吸收通量与土壤含水量无显著相关关系。土壤CH4通量与土壤温度之间未呈显著的相关关系。不同土地利用方式下土壤CH4排放通量与铵态氮含量呈显著的负相关关系(P0.05),而与硝态氮含量未呈显著的相关性。     

同化箱装置在温带落叶阔叶林CO2交换研究中的应用

本文探讨了森林生态系统中植物－－土壤－－大气ＣＯ２气体交换测定装置。本装置在草原生态系统植物群落光合作用测定装置基础上改进而来，适用于森林地带无交流电源，效能运输不便的地区，利用便携式ＣＯ２红外线分析仪和粉尘采样器替代气泵，具有经济，轻便，实用等特点。     

温带湖泊周边湿地原生草地与人工林土壤碳释放差异性分析

采用红外气体分析法对东平湖湿地人工杨树林和自然草地土壤碳通量进行测定,分析了6:00到18:00两种生境下群落土壤碳通量日变化规律,及其对温度、水分等环境因子的响应。结果表明:(1)两种生境群落的土壤碳通量日动态都呈单峰曲线,但人为耕作过的土壤碳通量明显高于原生草地,土壤碳通量均在6:00达到最小值,杨树林土壤碳通量的最大值出现在12:00,而草地群落土壤碳通量最大值在14:00左右;(2)人工林土壤碳通量与近地面大气温度、土壤温度的相关性均低于草地,且两种生境群落土壤呼吸与近地面大气温度的相关性(P<0.01)均好于与土壤温度的相关性(P<0.05)。土壤碳通量对近地面大气温度的敏感性Q10值大于土壤温度的敏感性,人工林土壤呼吸温度敏感性Q10值小于草地。土壤碳通量与近地面大气相对湿度之间具有显著线性方程关系(P<0.01),人工杨树林和草地的相关系数分别为:0.399、0.29。杨树林土壤碳通量与土壤体积含水量相关性差(P<0.05),湿地草地土壤CO2释放量与土壤体积含水量的相关性不显著(P>0.05),这可能由于土壤体积含水量日变化较小,而不能很好的解释日变化尺度上的土壤呼吸变化;(3)对湿地地土壤碳通量的日变化与土壤养分和盐分相关分析得出,人工林土壤中的有机质和全盐与土壤碳通量具有显著关系(P<0.05),而草地土壤碳通量与土壤养分和盐分相关性均非常差,说明人工林生境土壤有机质和全盐是影响土壤碳通量的一个重要因素,而对草地的影响较小。该结果可以为华北平原东部地区以及温带湖泊湿地的土壤碳通量研究提供参考。     

水田甲烷排放研究进展

本文对水田甲烷排放通量的研究进展及有关的土壤和环境因素作了综述。指出用于减少水田甲烷排放的措施不应导致水稻的减产和引起其它温室气体排放的增加。应开展落干期间水田作为大气甲烷汇的作用的研究。     

静态箱气相色谱法高估了实验初期若尔盖表层泥炭地甲烷排放通量

静态箱气相色谱法是最为普遍的温室气体监测方法,监测过程中埋放静态箱底座造成的土壤扰动可能会影响实验初期排放数据的准确性.为了解这一过程对泥炭地甲烷排放的确切影响,选取泥炭沼泽、沼泽草甸和高寒草甸为研究对象,利用静态箱气相色谱法监测不同类型泥炭地在模拟增温、节雨及其交互作用下的甲烷排放通量.结果表明,整个为期两年的实验中,甲烷平均排放通量为7.1 mg m~(-2) h~(-1),且甲烷在实验布设的前半年集中排放,其排放通量是下一年同一时期排放通量的37倍.对比实验初期(实验布设半年内)和实验后期(实验布设下一年同一时间段)的甲烷排放通量,发现增温和节雨交互作用显著降低了实验初期和实验后期甲烷排放通量,以整个若尔盖高原泥炭地面积来估算,其甲烷减排量在7-12月份分别为686 Gg和38 Gg,相差约18倍.可见,气相色谱法严重高估了实验初期泥炭地的甲烷排放通量,造成这一现象的主要原因可能是实验初期埋放静态箱造成了土壤扰动.因此,在后续的研究中应尽量减少野外甲烷监测过程中的土壤扰动,以优化最终的实验结果.(图5表3参25)     

甲烷排放通量及上海市排放量估算

本文介绍了甲烷主要人为排放源及各排放源的排放通量,甲烷在大气中的浓度及对温室效应的贡献,估算了上海市各人为排放源的甲烷排放通量。     

中国农田主要温室气体排放特征与控制技术

全球气候变化已成为不争的事实,已经引起了各国科学家和政府的高度重视。人类活动向大气中排放的二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）和氧化亚氮（N2O）等温室气体浓度的增加是导致气候变化的重要原因之一。农田土壤是这三种温室气体的重要来源。文章概述了农田土壤CO2、CH4和N2O三种主要温室气体的排放机制,系统总结了国内对这三种温室气体排放通量的观测研究,提出了相应的减排技术对策,并对目前的研究问题和未来的发展方向作了深入的探讨,以期为控制农田土壤温室气体排放、发展低碳农业提供参考依据。     

施肥与不施肥措施下小麦田的CO_2、CH_4、N_2O排放日变化特征

二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)、氧化亚氮(N2O)是对全球气候变化影响最大的温室气体。由于土壤与大气之间的水热交换需要一定的传导平衡时间,因此土壤温室气体与温湿度之间的关系存在不同的表现形式。目前,有关温室气体研究多集中于季节性排放特征,而关于CO2、CH4、N2O的日变化研究却少见报道。以北京小麦(Triticum aestivuml)农田土壤为研究对象,对施肥和不施肥条件下CO2、CH4、N2O交换通量和气温、土壤温度进行连续观测,来探讨3种温室气体的日变化特征。采用人工静态暗箱法对小麦田土壤进行连续48 h原位观测,每2 h测定1次,每次盖箱时间为30 min。气体样品中的CO2、CH4、N2O用气相色谱仪(Agilent 6890A,FID/ECD)测定。结果表明:施肥与不施肥条件下小麦生育后期麦田土壤CO2、CH4、N2O交换通量具有明显的日变化特征。土壤表现为CH4的吸收汇、CO2和N2O的排放源。CH4的吸收通量、CO2和N2O的排放通量均表现为施肥区对照区。CO2、CH4的交换通量的70%以上出现在白天,而施肥区和对照区的N2O白天排放通量分别达到全天的81.8%、91.1%。另外,相关性分析表明,CO2、N2O交换通量的日变化与气温和5 cm地温呈极显著(P0.01)或显著(P0.05)的正相关关系,且N2O交换通量日变化与10 cm地温呈现极显著的正相关关系,说明温度是影响CO2、N2O交换通量日变化的重要因素;而气温、5 cm地温、10 cm地温对CH4交换通量日变化不存在显著性影响。     

短花针茅荒漠草原甲烷通量对增温和施氮的响应

全球变化是多个因子发生变化的过程,土壤CH_4通量对全球变化的响应是多个因子对土壤CH_4通量影响的综合体现。近年来,内蒙古地区大气温度不断升高,大气氮沉降量不断增加,因此,研究增温和氮沉降对草地生态系统土壤CH_4通量的影响对全球碳收支平衡具有重要意义。为了研究增温、氮沉降及其交互作用对短花针茅(Stipa breviflora)荒漠草原土壤CH_4通量的影响,2013─2014年生长季(5─10月)采用静态箱法,对长期(2006年以来)增温和施氮条件下土壤CH_4通量进行测定,同时连续监测了10 cm土壤温度和土壤湿度。结果表明:在增温区,土壤温度和土壤湿度均会显著增加,而在施氮区,土壤湿度则会显著降低(P0.000 1)。生长季短花针茅荒漠草原土壤CH_4的平均吸收量为40.2~50.5μg·m~(-2)·h~(-1),年份会对土壤CH_4的吸收产生显著影响(P=0.009 7),但增温、施氮及其交互作用对土壤CH_4的吸收均无显著影响(P0.05)。在年际间,土壤CH_4的吸收与土壤温度间的关系不同,2013年二者呈显著的线性相关(P=0.029 1),而2014年二者呈显著的二次多项式关系(P=0.039 6);土壤CH_4的吸收与土壤湿度仅在2013年呈显著的二次多项式关系(P=0.012 4),2014年二者之间没有明显关系。土壤温度和土壤湿度或月降水量共同对土壤CH_4吸收变化的解释能力(R~2:0.37~0.76)高于单因子(R~2:0.20~0.34)。该研究表明在生长季短花针茅荒漠草原大气CH_4以汇为主;大气增温和氮沉降对短花针茅荒漠草原土壤CH_4的吸收无影响。     

施肥与不施肥措施下小麦田的CO2、CH4、N2O排放日变化特征

二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）、氧化亚氮（N2O）是对全球气候变化影响最大的温室气体。由于土壤与大气之间的水热交换需要一定的传导平衡时间,因此土壤温室气体与温湿度之间的关系存在不同的表现形式。目前,有关温室气体研究多集中于季节性排放特征,而关于CO2、CH4、N2O的日变化研究却少见报道。以北京小麦（Triticum aestivuml）农田土壤为研究对象,对施肥和不施肥条件下CO2、CH4、N2O交换通量和气温、土壤温度进行连续观测,来探讨3种温室气体的日变化特征。采用人工静态暗箱法对小麦田土壤进行连续48 h原位观测,每2 h测定1次,每次盖箱时间为30 min。气体样品中的CO2、CH4、N2O用气相色谱仪（Agilent 6890A,FID/ECD）测定。结果表明：施肥与不施肥条件下小麦生育后期麦田土壤CO2、CH4、N2O交换通量具有明显的日变化特征。土壤表现为CH4的吸收汇、CO2和N2O的排放源。CH4的吸收通量、CO2和N2O的排放通量均表现为施肥区＞对照区。CO2、CH4的交换通量的70%以上出现在白天,而施肥区和对照区的N2O白天排放通量分别达到全天的81.8%、91.1%。另外,相关性分析表明,CO2、N2O交换通量的日变化与气温和5 cm地温呈极显著（P＜0.01）或显著（P＜0.05）的正相关关系,且N2O交换通量日变化与10 cm地温呈现极显著的正相关关系,说明温度是影响CO2、N2O交换通量日变化的重要因素;而气温、5 cm地温、10 cm地温对CH4交换通量日变化不存在显著性影响。     

渗漏对甲烷流向大气和底土的通量分布的影响

渗漏对甲烷流向大气和底土的通量分布的影响稻田的甲烷通量与温室效应的关系正日益受到人们的关注。但是，向大气的排放并不是稻田产生的甲烷的唯一去向。日本学者开展了水稻盆栽试验以分析渗漏速率和施用稻秆对流向大气和底土的甲烷通量的影响，估算了渗漏到底土的甲烷碳...