水肥用量对玉米季土壤CO2排放的综合影响

为揭示水肥用量对农田生态系统土壤CO_2排放的综合影响,试验设高水W1(90 mm)、中水W0.85(76.5 mm)、低水W0.7(63 mm)这3个灌水水平,300、255、210和0 kg·hm~(-2)这4个施氮水平和90、76.5、63和0 kg·hm~(-2)这4个施磷水平,采用静态暗箱-气相色谱法对夏玉米地土壤CO_2排放进行原位观测,分析土壤CO_2排放对水肥调控的动态响应.结果表明,玉米季农田土壤CO_2排放呈双峰曲线,主峰值出现在拔节期至抽雄期,次峰出现在抽雄至灌浆期,其他阶段排放通量较低.W1在高肥F1(N 300 kg·hm~(-2),P2O590 kg·hm~(-2))和低肥F0.7(N 210 kg·hm~(-2),P2O563 kg·hm~(-2))水平下全生育期土壤CO_2平均排放通量均显著高于W0.7(P0.05);中肥F0.85(N 255 kg·hm~(-2),P2O576.5 kg·hm~(-2))和F0.7水平下,W0.85与W0.7差异不显著(P0.05).W1水平下,F1比F0.7显著增大14.82%(P0.05);W0.85水平下,F0.85比F0.7显著增大8.03%(P0.05);而W0.7水平下各施肥水平间无显著性差异.单施氮(N 210 kg·hm~(-2))或磷(P2O563 kg·hm~(-2))、氮磷配施(N 210 kg·hm~(-2)、P2O563kg·hm~(-2))较不施肥处理分别显著增加23.70%、19.00%和12.30%,且氮磷交互作用极显著(P0.01).方差分析表明,供应水平相差15%时,水肥交互作用对全生育期土壤CO_2平均排放通量影响不显著(P0.05),而对土壤CO_2累计排放量影响显著(P0.05);供应水平相差30%时水肥交互作用对全生育期土壤CO_2平均排放通量和累计排放量均影响显著(P0.05).可见,灌水量、施氮量、施磷量单因素均显著促进土壤CO_2排放,而氮磷配施起抑制作用.土壤CO_2排放与水、肥供应水平均有密切关系,水肥交互显著促进了土壤CO_2排放,通过水肥联合调控可有效调节土壤CO_2排放.     

秸秆添加对长期施肥旱地红壤N2O和CO2排放的影响

秸秆还田作为农田土壤培肥的一种重要措施,显著影响N₂ O和CO₂ 等温室气体排放.为探明长期施肥土壤N₂ O和CO₂ 排放对秸秆添加的响应规律及关键影响因素,采集对照（CK,不施肥）、当地推荐化肥施用量（F）、200 %当地推荐化肥施用量（2F）、猪粪（M）和化肥配施猪粪（FM）这5种长期施肥（30 a）处理的旱地红壤,分别设置添加秸秆和不添加秸秆处理,在恒温恒湿条件下培养（65 %田间持水量,25 ℃）20 d.结果表明,施肥显著促进了N₂ O排放.相较不施肥处理[（22.05 ±2.09） μg·kg^-1,以N计,下同],施化肥处理N₂ O累计排放量显著增加了119 %~195 %[F和2F处理分别为（48.38 ±20.81） μg·kg^-1和（65.13 ±12.55） μg·kg^-1],施粪肥处理N₂ O累计排放量显著增加了275 %~399 %[M和FM处理分别为（82.72 ±12.73） μg·kg^-1和（1 101.99 ±425.71） μg·kg^-1].土壤硝态氮（NO₃ ^--N）、可溶性有机碳（DOC）和可溶性总氮（DTN）是影响不同施肥处理N₂ O排放的主要因素.相较未添加秸秆,添加秸秆对CK、F和FM处理的N₂ O累计排放无显著影响,显著增加了2F（345 %）和M处理（247 %）的N₂ O累计排放.秸秆添加通过增加DOC和消耗DTN从而影响N₂ O排放.施肥显著促进了CO₂ 排放.相较不施肥处理,施粪肥处理CO₂ 累计排放量显著增加了120 %~130 %[M和FM处理累计排放量（以C计,下同）,分别为（122.11 ±4.3） mg·kg^-1和（116.47 ±4.55） mg·kg^-1],2F处理CO₂ 累计排放量显著增加了28 %[（65.13 ±12.55） mg·kg^-1].微生物量碳（MBC）、DOC和DTN是影响不同施肥处理CO₂ 排放的主要因素.相较未添加秸秆,添加秸秆条件下CO₂ 累计排放量显著增加了660 %~1 132 %.秸秆添加后DOC和MBC含量显著提高,促进了CO₂ 排放.综上,秸秆添加通过增加土壤DTN消耗和DOC含量显著促进施肥处理的N₂ O和CO₂ 排放.在施用粪肥的旱地红壤中应合理考虑秸秆还田,以平衡肥力提升与温室气体排放的综合效益.     

外源盐对盐碱土壤CO2吸收的影响

为探明盐碱土壤CO₂吸收机理及影响因素,通过室内实验,利用外源盐调节土壤电导率（electrical conductivity,EC）,探究盐碱土壤CO₂吸收速率的变化趋势、累积吸收量和土壤EC之间的关系。结果表明：培养期间,土壤样品在36 h出现吸收现象,且EC值高的土壤达到CO₂吸收速率峰值时间短。回归分析显示,土壤CO₂累积吸收量随EC增加而增加（R²=0.8637）。单因素方差分析发现,不同电导率土壤,CO₂累积吸收量均具有显著差异（p＜0.001）。土壤EC是影响盐碱土壤CO₂吸收变化的重要因素,土壤EC值升高,增加盐碱土壤对CO₂的吸收速率和土壤CO₂累积吸收量。     

施肥量对福州平原稻田CO2排放及其温度敏感性的影响

为了阐明施肥量对稻田CO_2排放及其温度敏感性的影响,采用静态箱-气相色谱法,对福州平原稻田对照(CK)、常规施肥组(CG)和倍增施肥组(BZ)的CO_2排放及其温度敏感性进行了测定和分析.结果表明,CK、CG和BZ的CO_2排放通量变化范围分别为32.33~3181.97、30.68~3701.05和32.81~3206.29 mg·m~(-2)·h~(-1),CG的CO_2排放通量比较CK增加了14.16%,BZ的CO_2排放通量较CK增加了8.04%,CK、CG和BZ之间CO_2排放通量差异不显著(p0.05);稻田CO_2排放与土温(r=0.683,p0.01)、株高(r=0.820,p0.01)及含水量(r=0.309,p0.05)具有显著的正相关关系;CK、CG和BZ的CO_2排放通量与土温和气温均具有显著的正相关关系(n=42,p0.01);CK、CG、BZ的Q_(s10)值和Q_(a10)值分别为28.13、18.88、13.24和9.86、7.64、6.35,CK的温度敏感性显著高于CG和BZ(p0.05),施肥显著降低了稻田CO_2排放的温度敏感性(p0.05).     

黄绵土中碳酸钙含量和有机肥施用对土壤有机碳组分及CO2排放的影响

为探讨碳酸钙(CaCO_3)和有机肥对土壤有机碳矿化和CO_2排放的影响,本研究通过向一种黄绵土中分别添加0、30、50 g·kg~(-1)CaCO_3模拟陕西省境内具有不同CaCO_3含量(9%~15%)的黄绵土,随后再添加0、20 g·kg~(-1)有机肥(M),交互组合设L0、L0-M、L30、L30-M、L50和L50-M等6个处理进行室内培养试验(105 d),测定了土壤pH、微生物量碳(MBC)、水溶性有机碳(DOC)、颗粒碳(POC)、易氧化有机碳(ROC)和CO_2释放量.结果表明:未施用有机肥时,土壤pH和MBC含量随CaCO_3含量的增加而增加,但CaCO_3含量对DOC、POC、ROC和有机碳氧化稳定性(Kos)无显著影响,其差异亦不会对土壤CO_2排放产生显著影响.当施用有机肥后,随着土壤CaCO_3含量增加,土壤pH上升、活性有机碳(MBC、DOC、POC和ROC)含量增加、Kos降低,土壤CO_2排放也随之增加.CaCO_3不仅能促进有机肥的矿化分解,而且它和有机肥会对土壤CO_2排放产生显著的交互效应,其效果与CaCO_3含量密切相关.低量CaCO_3和有机肥对土壤CO_2的释放具有负的表观交互效应,但高量CaCO_3和有机肥对其产生正的表观交互效应.因此,CaCO_3对土壤有机碳转化的影响不能一概而论,它与土壤中CaCO_3含量密切相关.在农业管理中,根据土壤CaCO_3含量合理施用有机肥对土壤碳素循环和温室气体(CO_2)排放都具有重要意义.     

生物炭对农田土壤CO2排放的影响研究进展

生物炭是生物质在缺氧或者限氧条件下经热解后产生的富碳产物。目前,生物炭被广泛应用于农业生产领域,可改善土壤质量,提高农田土壤碳汇。生物炭还田后,使土壤物理、化学和生物学等性质发生变化进而影响土壤CO₂的排放。本文从生物炭理化特性、土壤性质以及生物炭稳定性等角度综述生物炭对土壤CO₂排放的影响。主要内容包括不同炭化温度和生物质来源的生物炭特性(pH、比表面积、孔径、挥发分和灰分等)及其对土壤CO₂排放的影响;生物炭还田土壤特性变化及其对土壤CO₂排放的影响;生物炭稳定性及其对土壤CO₂排放的影响。本文基于以上三个方面综述了生物炭对农田土壤CO₂排放的影响,并在此基础上对生物炭的固碳减排效应进行展望,以期为生物炭的合理施用、农田固碳减排等提供基础和参考。     

高寒草甸不同土地利用格局土壤CO2的释放量

分析高寒草甸不同土地利用格局下土壤CO₂的释放量大小表明,在植物生长季的5～9月,土壤CO₂释放量大小排序为:金露梅灌丛草甸(1871.40g/m²)＞矮嵩草草甸(1769.63g/m²)＞退化金露梅灌丛草甸(1495.60g/m²)＞退化矮嵩草草甸(1191.26g/m²);而在植物非生长季的10月到翌年4月,其土壤CO₂释放量大小与植物生长季略有差异,表现出矮嵩草草甸(661.46g/m²)＞金露梅灌丛草甸(550.90g/m²)＞退化矮嵩草草甸(502.50g/m²)＞退化金露梅灌丛草甸(384.50g/m²)的特点;全年内表现为矮嵩草草甸(2431.09g/m²)＞金露梅灌丛草甸(2422.30g/m²)＞退化金露梅灌丛草甸(1880.10g/m²)＞退化矮嵩草草甸(1694.06g/m²).高寒草甸地区不同土地利用格局土壤CO₂释放数量的差异及季节变化,不仅与各利用格局的土壤生物活性及土壤物理化学性状有关,而且与气象条件(特别是温度)及其土壤冬季冻结期长短关系极为密切.     

作物生长和氮含量对土壤-作物系统CO2排放的影响

为探讨作物生物学特征对土壤-作物系统CO₂排放的影响,本研究基于逐步收割法和静态暗箱-气相色谱技术,以冬小麦和水稻作物为研究对象,采用盆栽和大田试验的方法,在作物生长的主要生育期原位测定了土壤-作物系统CO₂排放速率,同时测定了作物生物量和氮含量.研究结果表明:①土壤-作物系统CO₂排放在生长季内呈现动态变化,土壤-水稻系统CO₂排放高于土壤-冬小麦系统.②作物暗呼吸速率与生物量呈显著线性相关.③作物暗呼吸系数(R_d)的季节变化可以用植株氮含量来描述.冬小麦R_d与N含量的关系可用线性方程R_d=0.0124N-0.0076(R²=0.9879,p<0.001)表示;水稻R_d与N含量的关系可用二次方程R_d=0.0085N2-0.0049NR²=0.9776,p<0.001)表示.④作物根系的参与极大地促进了土壤呼吸.冬小麦生长季土壤表观呼吸CO₂平均值为247.2 mg·(m²·h)^-1 ,高于未种作物土壤1.78倍,水稻生长季为215.3 mg·(m²·h)^-1 CO₂,高于未种作物土壤的3.38倍.冬小麦根系呼吸系数大于水稻,其根际呼吸对土壤表观呼吸的贡献高于水稻.     

鄂南4种典型土地利用方式红壤CO2排放及其影响因素

以湖北省咸宁地区分布的红壤为研究对象,采用静态箱法对4种典型土地利用方式（水稻-油菜轮作田,旱地,林地,果园）土壤CO₂的排放特征及其相关影响因子进行了观测研究.结果表明,4种利用方式土壤CO₂的年排放总量从高到低分别为水稻-油菜轮作田1 129 g/(m²·a),果园828 g/(m²·a),旱地632 g/(m²·a),林地533 g/(m²·a).土壤CO₂排放通量呈现明显的季节性变异,水田夏季淹水期排放低,而其它3种土壤都是夏季最高,春秋次之,冬季最低,并与对应的大气温度、土壤温度变化趋势基本一致.其中5 cm地温与4种土壤CO₂排放通量均成极显著的相关关系,且以林地的相关性最大.除水田外,其它土壤CO₂排放通量与大气温度均呈显著正相关关系.根据5 cm地温与CO₂排放通量的相关方程计算得出,4种利用方式红壤的Q₁₀分别为水田1.51,果园1.88,林地2.08,旱地2.7.土壤CO₂排放通量与土壤WFPS之间并没有明显的相关关系.土壤可溶性有机碳（DOC）含量与CO₂排放通量的变化趋势基本一致,且DOC在降水或淹水的情况下显著增大.     

黔中岩溶地区草地土壤CO2的稳定碳同位素组成

黔中岩溶地区草地土壤 CO₂ 的δ¹³C值在地 -气界面层上随土层深度的增加而降低 ,在地 -气界面层以下 ,土壤 CO₂ 的δ¹³C值基本不变 .土壤 CO₂ 的 δ¹³C值存在季节变化与昼夜变化的特征 .夏季 CO₂ 的 δ¹³C值最高 (-15.5‰ ) ,冬季 CO₂ 的 δ¹³C值最低 (-18.9‰) ;从夏季到冬季 ,土壤 CO₂ 的 δ¹³C稳定值逐渐降低 ,降低幅度超过 3‰ .在一天中 ,中午土壤 CO₂ 的 δ¹³C值最高(-14.0‰ ) ,早晚土壤 CO₂ 的δ¹³C值较低 (-15.4‰ )     

水稻秸秆生物炭对耕地土壤有机碳及其CO2释放的影响

为探究生物炭自身稳定性及其输入土壤后对于土壤本体有机碳的影响,本研究模拟自然条件,分别将500℃和700℃裂解的水稻秸秆生物炭(RBC500和RBC700)以0%(空白土壤)、3%、6%和100%(纯生物炭)的比例添加至耕地土壤进行室内培养实验,观测总有机碳(TOC)与易氧化态碳(EOC)含量的变化及CO2排放特征.结果表明,与空白土壤处理相比,土壤TOC、EOC含量均随水稻秸秆生物炭添加量的增加而升高;相同添加量条件下,RBC500对土壤TOC与EOC增加的贡献均高于RBC700.各处理土壤TOC含量在前30 d内均降低(最大降幅为15.8%),并于培养后期趋于稳定;土壤EOC含量在培养初30 d内均降低,当生物炭添加比例为3%和6%时,RBC500使土壤的EOC含量降幅分别为72.4%和81.7%,大于RBC700的61.3%和69.8%;培养结束时,添加相同裂解温度生物炭的土壤EOC值相近.培养前期土壤中EOC含量的下降可能与生物炭中易分解组分引起的矿化作用有关.在130 d培养期内,CO2累计排放量大小顺序为:土壤+生物炭混合处理<纯土壤处理<纯生物炭处理,可见,生物炭的土壤处理可以减少土壤CO2的排放,最大减排率可达41.05%.在一个长的时间尺度内,生物炭的土壤处理有利于土壤碳的固定.生物炭施用于土壤可作为碳储存载体.     

杉木幼林土壤垂直剖面CO2通量对土壤增温的响应

研究土壤垂直剖面CO_2通量的分布是了解生态系统碳循环的重要环节.本研究以亚热带杉木幼林为研究对象,于2014年5月至2015年5月,采用气井法结合Fick扩散法则和扩散系数模型计算15、30、60 cm各层土壤的CO_2通量,探讨增温对其影响.结果表明:杉木幼林土壤增温影响可至60 cm土层,增温显著降低了各层土壤含水量(p0.05).增温显著增加了杉木幼林土壤CO_2通量(p0.05),深层尤为显著;增温处理(W)后15、30、60 cm土层的土壤CO_2通量年均值分别为1.35、0.73和0.36μmol·m-2·s-1,比对照(CT)相应增加了36%、180%和192%,并且增温显著影响了土壤基础呼吸速率F10和土壤温度敏感性指数Q10(p0.05).土壤温度和含水量能够共同解释各层土壤CO_2通量季节变异的62%~87%,且增温处理后其R2增大.双因子模型拟合结果优于单因子模型.增温能够增加土壤呼吸,对全球大气CO_2浓度升高具有正反馈作用.     

北方典型设施菜地土壤CO2排放特征

为研究我国北方典型设施菜地的土壤CO₂排放特征及其影响因素,通过原位监测手段,研究山东省寿光市农田转变为不同种植年限（6、12 a）设施菜地及设施菜地荒废12 a后土壤CO₂排放规律及影响因素.结果表明:①种植6 a设施菜地较农田具有较高的土壤CO₂排放量,可能是由于设施菜地种植过程中大量施加有机肥造成的,并且设施菜地土壤温度及含水率较高,增加了土壤蔗糖酶活性,加剧土壤CO₂排放.②当种植年限超过10 a,设施菜地施肥量减少,降低了土壤微生物可利用底物的供应.因此,种植12 a设施菜地土壤CO₂排放量降至农田水平.③种植6 a设施菜地土壤的w（DOC）（DOC表示水溶性有机碳）比农田较高.④土壤CO₂排放年内分配不均匀,表现为农田及荒废设施菜地土壤CO₂排放主要集中在5—8月,其排放量占全年的75.09%、87.02%,峰值出现在7月.种植6 a设施菜地土壤CO₂排放主要集中在5—8月和11月—翌年2月,两阶段排放量分别占全年的48.48%、42.34%,峰值分别出现在7月、12月.研究显示,农田转变为设施菜地短期（种植6 a）内可显著促进土壤CO₂排放及DOC的输出,但随着种植年限延长至12 a,土壤CO₂排放降至农田水平.      

厌氧条件下砂壤水稻土N2、N2O、NO、CO2和CH4排放特征

了解厌氧条件土壤反硝化气体(N2、N2O和NO)、CO2和CH4排放特征,是认识反硝化过程机制的基础,并有助于制定合理的温室气体减排措施.定量反硝化产物组成,可为氮转化过程模型研发制定正确的关键过程参数选取方法或参数化方案.本研究选取质地相同(砂壤土)的两个水稻土为研究对象,通过添加KNO3和葡萄糖的混合溶液,将培养土壤的初始NO-3和DOC含量分别调节到50 mg·kg-1和300 mg·kg-1,采用氦环境培养-气体及碳氮底物直接同步测定方法,研究完全厌氧条件下土壤N2、N2O、NO、CO2和CH4的排放特征,并获得反硝化气态产物中各组分的比率.结果表明,在整个培养过程中,两个供试土壤的N2、N2O和NO累积排放量分别为6~8、20和15~18 mg·kg-1,这些气体排放量测定结果可回收土壤NO-3变化量的95%~98%,反硝化气态产物以N2O和NO为主,其中3种组分的比率分别为15%~19%(N2)、47%~49%(N2O)和34%~36%(NO);但反硝化气体产物组成的逐日动态均显现为从以NO为主逐渐过渡到以N2O为主,最后才发展到以N2为主.以上结果说明,反硝化气体产物组成是随反硝化进程而变化的,在以气体产物组成比率作为关键参数计算各种反硝化气体产生率或排放率的模型中,很有必要重视这一点.     

等碳量添加秸秆和生物炭对土壤呼吸及微生物生物量碳氮的影响

为探究土壤呼吸、土壤微生物生物量碳氮及水热因子对生物炭和秸秆添加的响应,采用LI-8100 土壤碳通量测量仪(LI-COR,Lincoln,USA)测定了常规施肥(CK)、常规施肥+2.25 t·hm-2生物炭-C(T1)、常规施肥+2.25 t·hm-2秸秆-C(T2)、常规施肥+1.125 t·hm-2生物炭-C+...     

有机物料对紫色土微生物量碳、氮及氮素供应的影响

以猪粪沼渣(PM)、牛粪沼渣(CM)、污泥堆肥(SC)、农村生活垃圾堆肥(RWC1)、农村生活垃圾与污泥的堆肥产物(污泥比例20%,RWC2)为材料,采用培养试验和盆栽试验研究了有机物料对酸性紫色土和石灰性紫色土中微生物量碳(MBC)、氮(MBN)含量及玉米幼苗氮吸收的影响.结果表明,有机物料使酸性和石灰性紫色土MBC含量分别提高了53. 63%～102. 91%和12. 14%～137. 00%,有机物料分解愈慢、碳氮比(C/N)愈高,土壤MBC愈大;而MBN含量分别提高了23. 37%～150. 08%和35. 02%～160. 02%,受物料的有机氮形态影响.两种土壤MBC/MBN随物料C/N的升高总体降低,高C/N物料有利于MBN的长期维持.除牛粪沼渣外,有机物料均可提高两种紫色土中玉米幼苗的生物量及氮吸收量,提高幅度为SC PM RWC2 RWC1,但其对氮素吸收的促进效果不及化肥.牛粪沼渣对玉米幼苗氮吸收的抑制作用与其较高的C/N有关,而其余物料的促进作用随MBC/MBN降低而增高.因此,有机物料对氮素吸收利用的影响不仅与其性质有关,也与其对土壤MBC/MBN的作用有关.     

CO2泡沫混凝土碳封存潜力分析

CO₂捕集、利用与封存是碳中和技术体系的重要组成部分,混凝土在大规模吸收CO₂方面具有巨大的发展潜力.为了掌握CO₂泡沫混凝土的碳封存潜力,分析了CO₂泡沫混凝土的固碳机制,建立了CO₂泡沫混凝土固碳能力的数学模型,估算了CO₂泡沫混凝土的固碳和储碳能力.结果表明,CO₂泡沫混凝土碳封存能力的99%以上是由混凝土骨架的化学碳化方式完成的,而泡孔的储碳能力较弱;按照30%碳化率估算,我国每年生产的混凝土在全生命周期内的碳封存量平均为2.18亿t,超过大兴安岭林区森林1 a的碳汇;近5年,我国CO₂泡沫混凝土的碳封存潜力为5.80亿t ·a^-1,在煤电一体化矿区的固废和废气资源化利用方面具有很好的应用前景.CO₂泡沫混凝土在凝固前的稳定性是下一步要重点解决的技术难题.