艾比湖湿地典型植物群落土壤剖面CO_2、CH_4和N_2O扩散通量研究

于2015年10月—2016年9月在艾比湖湿地鸟岛站,选取典型植物群落芦苇(Phragmites communis)、柽柳(Tamarix chinensis)和裸地对照组,每个月份通过气体原位采集系统对4个不同深度(0—10、10—20、20—40、40—60 cm)的土壤CO_2、CH_4和N_2O进行采集,利用气相色谱仪法分析其不同深度土层温室气体排放特征及其与环境因子的关系。结果表明,芦苇和裸地土壤剖面CO_2、CH_4和N_2O扩散通量呈现夏秋高于冬春特点,柽柳土壤剖面CO_2、CH_4和N_2O扩散通量季节变化小,而芦苇土壤夏季的CO_2、CH_4和N_2O扩散通量分别占年排放量的56.52%、86.90%和52.10%,但各季节之间无显著差异(P0.05)。芦苇、柽柳和裸地均表现出深层土壤CO_2和N_2O扩散通量高于浅层土壤的空间分布特征,20—40 cm土层显著高于其他土层,而土壤剖面CH_4扩散通量在各样地、各土层之间均无明显差异。土壤剖面CO_2、N_2O扩散通量在不同样地、不同土层之间存在显著的交互作用(P0.05),且不同样地之间芦苇土壤剖面CO_2、N_2O扩散通量显著高于柽柳和裸地。芦苇、柽柳和裸地土壤剖面CO_2、CH_4和N_2O与环境因子相关分析表明,土壤温度、土壤含水量、土壤有机碳对土壤CO_2、CH_4和N_2O扩散通量影响最大,其次为空气温湿度、土壤铵态氮和土壤硝态氮,而土壤盐分和土壤全磷对土壤CO_2、CH_4和N_2O扩散通量的影响则不明显。     

西双版纳不同演替阶段热带森林土壤N_2O排放的时间特征

氧化亚氮(N_2O)是导致全球变暖的一种重要温室气体。探明热带森林土壤N_2O排放动态及调控机制是全球变化及国际气候谈判的一个重要内容。为探明热带森林不同次生演替对土壤N_2O排放通量时间变化的影响,以西双版纳不同演替阶段热带森林[白背桐(Mallotus paniculatus)群落、崖豆藤(Mellettia leptobotrya)群落和高檐蒲桃(Syzygium oblatum)群落]为研究对象,采用静态箱-气相色谱法对土壤N_2O排放通量动态进行定位观测。探究这些变化与土壤温度和水分及理化性质之间的相互关系。结果表明:(1)不同次生演替阶段热带森林土壤N_2O排放通量存在显著差异,其大小顺序为:高檐蒲桃群落(462.4μg·m~(-2)·h~(-1))崖豆藤群落(378.93μg·m~(-2)·h~(-1))白背桐群落(310.68μg·m~(-2)·h~(-1));(2)不同次生演替阶段热带森林土壤N_2O排放通量月份变化趋势基本一致,均表现为6月显著高于12月,且各月份间差异显著;(3)土壤易氧化有机碳、水解氮、硝态氮和铵态氮显著影响土壤N_2O排放通量的时间变化,而土壤容重和pH值与土壤N_2O排放通量呈显著负相关。因此,土壤N_2O排放对西双版纳不同演替阶段热带森林群落具有敏感的响应,土壤温度、水分、易氧化有机碳、水解氮、硝态氮及铵态氮是土壤N_2O排放时间变化的主控因素。     

天津市海河温室气体排放特征与影响因素研究

河流生态系统是内陆水体温室气体重要的排放源,城市河流由于受人为活动干扰较大其温室气体排放特征及控制因子与自然河流不同。为探讨人为活动对城市河流温室气体的排放的影响,选择天津市海河为研究对象,于2019年12月(冬季)及2020年7月(夏季),对水体温室气体溶存浓度及扩散通量进行监测,分析海河温室气体排放时空特征及关键驱动因素。结果表明,冬季海河水体CH_4、CO_2、N_2O平均浓度分别为(0.32±0.42)μmol·L~(-1)、(102.19±64.07)μmol·L~(-1)、(63.78±34.21)nmol·L~(-1),其平均通量分别为(5.54±9.72)μmol·m~(-2)·h~(-1)、(865.85±394.74)μmol·m~(-2)·h~(-1)、(965.87±844.63) nmol·m~(-2)·h~(-1)。夏季海河水体CH_4、CO_2、N_2O平均浓度分别为(0.72±0.81)μmol·L~(-1)、(75.00±57.87)μmol·L~(-1)、(19.43±6.23) nmol·L~(-1),其平均通量分别为(27.99±29.60)μmol·m~(-2)·h~(-1)、(3 281.88±3 425.55)μmol·m~(-2)·h~(-1)、(558.73±298.67) nmol·m~(-2)·h~(-1)。在海河水体中CO_2浓度和通量呈现出上游大于下游的空间特征,而CH_4、N_2O浓度和通量呈现出上游小于下游的空间特征。海河二道闸的存在及人为调控对海河上下游水质及温室气体排放影响较大。在季节特征上,除CO_2通量、CH_4浓度和通量外,均呈现冬季大于夏季的季节分布特征。海河水体中DO、NO_3--N、DOC和CODMn是控制海河中温室气体浓度和通量的关键影响因子。海河水体中温室气体的产生不仅与水体中微生物功能有关,还与富含氮、磷等营养物质的工农业废水和生活污水的排放有关,人为活动影响和决定了海河温室气体排放模式及主要控制因子。     

陇东旱塬苜蓿草地N_2O排放特征及其对施氮的响应

采用LGR-N_2O/CO气体分析仪研究陇东旱塬苜蓿草地N_2O排放特征、影响因素及其对施氮的响应.试验设N0 kg hm~(-2)(N0)和150 kg hm~(-2)(N150)两个施氮处理.结果表明,监测期N0和N150处理的N_2O排放通量平均分别为-0.0036和0.0118 mg m~(-2) h~(-1),N150处理较N0处理明显增加.N_2O排放通量具有明显的日变化特征,表现为先降低后增加的趋势.回归分析表明,N_2O排放通量与表层10 cm土壤含水量表现为显著的正相关关系,降雨天N_2O排放通量较非降雨天值升高131.3%.同时,N_2O排放通量随着表层10 cm土壤温度的升高表现为减低的趋势.日排放特征表明,以9:00-11:00时测定的N_2O通量值为基础推算日尺度或更长时间尺度的N_2O排放通量时可能存在明显低估的现象.综上所述,陇东苜蓿草地N_2O排放受降水和施氮的深刻影响,且具有明显的日动态特征,建议通过仪器连续动态测定加强N_2O排放通量数据的准确性和代表性.     

黄河三角洲养殖塘水-气界面CO_2、CH_4和N_2O通量特征

随着经济的增长和人口的增加,沿海地区养殖业迅速发展,故养殖区水-气界面的CO_2、CH_4和N_2O交换通量对大气中温室气体浓度的影响不容忽视。以黄河三角洲神仙沟(桩11)南部的养虾塘为研究对象,于2013年6月—2014年4月,采用漂浮箱-气相色谱法对养殖塘白天水-气界面CO_2、CH_4和N_2O通量进行观测,并同步测定养殖塘部分环境因子。结果表明,黄河三角洲养殖塘CO_2、CH_4和N_2O的通量范围分别为-71.140 3~7.278 6、-0.005 8~0.016 5、-0.002 0~0.007 9 mg·m~(-2)·h~(-1),均值分别为-36.347 5、0.005 9、0.002 7 mg·m~(-2)·h~(-1),整体上表现为从大气吸收CO2的汇和向大气排放CH_4和N_2O的源。养殖塘温室气体通量存在明显的季节变化特征,在温度较高的夏秋季,CH_4和N_2O排放通量较大。相关性分析结果表明,温度、盐度、SO_4~(2-)、Cl~-和磷水平对养殖塘温室气体具有一定的影响,且盐度与N_2O通量、SO_4~(2-)浓度与CO_2通量之间的相关性达到显著水平。黄河三角洲养殖塘温室气体通量与自然水体和其他地区养殖塘存在较大差异,其中,地理位置的差异、养殖方式、杀菌剂的使用等环境因子和人为因素的作用显著。此外,养殖塘作为受人为干扰严重的水体,表现为多因子共同作用的结果,这一结论还有待于进一步的研究。研究结果对于综合评价水产养殖对区域气候变化的影响,深化人类活动对全球变暖的影响认识具有一定意义。     

寿光设施菜地土壤N_2O排放规律及其影响因素

设施栽培是我国蔬菜生产的重要方式之一.设施菜地土壤高温、高湿、持续且大量施肥等特点,可能改变土壤氮素周转及N_2O排放.寿光是我国重要的蔬菜生产基地之一.然而,鲜有研究关注寿光市设施菜地土壤N_2O排放规律及其影响因素.本文以寿光市农田、种植6、12年设施菜地及荒废设施菜地为例,研究农田转变为设施菜地后土壤N_2O排放规律,并探讨其影响机理.结果表明,设施菜地土壤N_2O年排放量明显高于农田及荒废设施菜地,且种植6年设施菜地土壤N_2O年排放量显著大于种植12年设施菜地(P0.05).其原因可以归结为:(1)设施菜地种植过程中施加大量有机肥及化肥,会促进土壤氮素周转.(2)设施菜地土壤温度、含水率及硝态氮含量均高于农田,且均与土壤N_2O排放通量呈显著正相关关系(P0.05),表明设施菜地土壤高温、高湿的环境特点会促进土壤硝化过程,加速土壤N_2O排放.(3)设施菜地具有较高的土壤脲酶活性,且与土壤硝态氮含量、含水率呈显著正相关关系(P0.05),表明农田变为设施菜地增加了土壤脲酶活性,促进土壤硝化过程及硝态氮累积,这可能间接加速土壤N_2O排放.     

喀斯特地区土壤CO_2扩散通量变化特征及其影响因素分析

土壤CO_2通量是全球碳循环的重要组成部分,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途径。因此,对喀斯特地区土壤剖面CO_2扩散通量(F值)进行研究,有助于了解喀斯特地区碳循环过程。自2016年1月—2016年12月,对大风洞上覆土壤CO_2浓度、土壤温度等指标进行长期监测并采集土壤样品,利用环刀法对土壤孔隙度和自然含水率等指标进行测定。结合土壤CO_2浓度、土壤温度、土壤孔隙度和土壤含水率等指标,运用Fick定律对不同土层深度F值进行计算,并利用多元回归模型将各因子对F值的影响程度进行量化,从而探讨各个深度土壤CO_2扩散通量大小和各因子对F值的贡献率。结果表明:土壤CO_2浓度具有显著的季节变化特征,冬夏两季的差值范围可达0.245~0.817μmol·mol~(-1)。各土壤监测点的土壤孔隙度(包括总孔隙度和充气孔隙度)具有显著的浅层大于深层的垂直分布规律,浅层土壤总孔隙度和充气孔隙度可分别达61.85%和55.47%,而深层最高仅为49.07%和40.96%。土壤体积含水率和土壤容重在表层土壤的波动性较大,随着深度增加,波动性不断减弱。表层土壤的F值高于深层土壤,20 cm深度F均值可达0.39μmol·m~2·s~(-1),而80 cm深度F均值仅为0.23μmol·m~2·s~(-1)。对F值影响最大的因素包括运移距离、土壤充气孔隙度、土壤CO_2浓度,其贡献率均值分别可达32.49%,26.69%,18.74%;而土壤总孔隙度和土壤体积含水率,贡献率均值分别为6.76%和6.31%;土壤温度和土壤容重的贡献率较弱。     

多梯度增温对青藏高原高寒草甸温室气体通量的影响

高寒草甸是青藏高原重要的草地类型之一。目前增温对高寒草甸温室气体通量影响的研究较少,尤其在不同尺度的增温条件下,温室气体通量的响应尚不明确。因此,设置多梯度增温实验,模拟未来不同幅度增幅情况,对预测高寒草甸温室气体通量的变化具有重要意义。为深入地认识气候变暖对高寒草甸温室气体通量的影响,假设高寒草甸温室气体通量的周转速率在增温条件下随增温梯度而加快。在青藏高原纳木错地区高寒草甸,采用开顶箱法(Open-top chambers,OTCs)设置对照(T0,不增温)以及4个不同程度的增温处理(T1、T2、T3、T4,分别增温1、2、3、4℃),结合静态箱-气相色谱法对增温处理后的CO_2、CH_4和N_2O通量进行同步观测。对3个生长季(2013—2015年)进行连续观测发现:(1)地下5 cm土壤3年的平均温度相对于对照处理分别增加1.73℃(T1)、1.83℃(T2)、3.03℃(T3)和3.53℃(T4);(2)高寒草甸生长季平均呼吸(CO_2)为(42.6±9.11)mg·m~(-2)·h~(-1),同时具有较强的CH_4吸收能力,达到(-47.96±8.76)μg·m~(-2)·h~(-1),其N_2O通量维持在较低水平,为(0.3±0.46)μg·m~(-2)·h~(-1);(3)在高寒草甸生长季,温室气体通量与温度以及水分均具有显著的相关关系,但增温未能显著改变生长季温室气体平均通量。以上结果表明,增温所引起的其他环境因素的改变(如伴随不同梯度增温下土壤水分变化的不确定性),导致高寒草甸在短期内进行内部调节,并维持温室气体通量稳定。     

蓝藻水华对太湖氧化亚氮排放的影响

为考察蓝藻水华对氧化亚氮(N_2O)排放的影响,于2016年8月对太湖不同藻华暴发区表层水体中N_2O浓度进行了测定。结果表明,太湖水体中N_2O浓度具有较大的空间差异性,其中河口区最高,平均约26.8μmol·m~(-3),而梅梁湾东北部区和太湖开敞区最低,平均仅4.0μmol·m~(-3)。相关性分析结果表明,太湖表层水体中N_2O与叶绿素a(Chl-a)浓度呈显著正相关(P0.05)。室内微宇宙模拟试验结果显示,在硝酸盐氮充足的条件下添加少量蓝藻的处理组[ρ(Chl-a)约为80μg·L~(-1)]N_2O释放通量显著高于对照组[ρ(Chl-a)约为30μg·L~(-1),P0.001]。但是随着蓝藻添加量的增加,N_2O的释放通量又呈显著下降趋势(P0.001),这表明在氮不受限的条件下,一定浓度的蓝藻可促进N_2O的产生,而高浓度的蓝藻则可能对N_2O的释放起抑制效应。乙炔抑制试验中,N_2O产生速率则随着Chl-a浓度的增加急剧升高,说明微宇宙中的高浓度蓝藻可能同时加快了N_2O的产生和消耗,从而抑制了水体中N_2O的排放。     

凤眼莲深度净化污水厂尾水生态工程中温室气体的排放特征

构建凤眼莲(Eichhornia crassipes)三级串联净化塘生态工程,对村镇污水处理厂尾水进行深度处理,采用自主研发的原位收集气体装置联合气相色谱法,于2015年8—11月采集并监测生态工程中排放的温室气体(CO_2、CH_4和N_2O),分析其排放特征,并探讨主要水体环境因子与气体释放之间的相关性。结果显示,生态工程对尾水TN和TP具有良好的净化效果,去除率分别达68.07%和64.21%;出水TN和TP浓度接近GB 3838—2002《地表水环境质量标准》的Ⅴ类标准。运行期间,生态工程中CO_2、CH_4和N_2O平均排放通量分别为0.058、0.076和1.539 mg·m~(-2)·h~(-1),实验期内CO_2、CH_4和N_2O累积释放总量分别为1.273、1.685和33.59 kg。CO_2和CH_4排放通量呈现明显的季节变化特征,夏季释放通量远高于秋季,N_2O排放通量未表现明显季节变化特征;沿生态工程水流方向上,CO_2、CH_4和N_2O排放通量均呈现先升高后降低的变化趋势。相关性分析结果表明,CO_2和CH_4排放通量与水温呈显著正相关(P0.05),CO_2排放通量分别与pH值和DO呈显著负相关(P0.05),CH_4排放通量分别与pH值和DO呈负相关(P0.05);N_2O排放通量分别与TN和NO_3~--N浓度呈正相关(P0.05)。     

不同土地利用方式及增温对农业土壤N_2O排放的非加和效应

土地利用方式和温度是影响土壤N_2O排放的重要因素,有必要深入研究土地利用方式变化及增温对农业土壤N_2O排放的交互作用。以山东省寿光市为例,利用长期(400 d)培养实验,研究土地利用方式变化(农田、种植6及12 a设施菜地、荒废12 a设施菜地)及温度对土壤N_2O排放的交互作用。结果表明,升温及农田变为设施菜地显著促进土壤N_2O排放(P0.05),且种植6 a设施菜地土壤N_2O排放水平显著高于种植12 a设施菜地(P0.05),荒废设施菜地N_2O排放水平较农田显著降低(P0.05)。相对于农田,种植6 a设施菜地土壤N_2O排放温度敏感性系数(Q10)显著增加,但荒废设施菜地Q10显著降低(P0.05),种植12 a设施菜地Q10值与农田相比无显著差异。此外,农田变为种植6 a设施菜地与增温对土壤N_2O排放产生正效应(synergistic effect),种植年限延长至12 a时交互作用变为加和效应(additive effect),设施菜地荒废后交互作用变为负效应(antagonistic effect)。这是因为农田变为设施菜地及设施菜地荒废后土壤N_2O排放Q10值改变所致。这表明当研究单因素对土壤N_2O排放的影响和评估多因素的综合影响时,可能会低估或高估其排放水平。     

太湖沉积物反硝化功能基因丰度及其与N_2O通量的关系

温室气体N_2O的生成和排放与反硝化功能微生物关系密切,探讨沉积物反硝化微生物功能基因丰度及其与N_2O通量的关系有助于更好地理解沉积物N_2O生成与排放的微生物学机制。以太湖为研究对象,采用定量qPCR(Quantitative PCR)技术测定了太湖沉积物反硝化功能基因(nirK、nirS、norB和nosZ)丰度,阐明了太湖沉积物反消化功能基因丰度的季节变化规律,并分析了反硝化功能基因丰度与沉积物N_2O通量及其他环境因子的关系。结果表明:太湖沉积物反硝化功能基因丰度呈现夏秋季高冬春季低,具有明显的季节变化特征,norB基因丰度最高,均值为9.03×10~9 copies·g~(-1),其次为nir S基因(1.14×10~9copies·g~(-1)),nirK和nosZ基因丰度均值分别为3.04×10~8copies·g~(-1)和1.09×10~8copies·g~(-1)。沉积物TN和NO_2~-是影响反硝化功能基因丰度的重要环境因子。夏秋季沉积物N2O通量为-0.12-0.04nmol·g~(-1)·h~(-1),均值为-0.05nmol·g~(-1)·h~(-1),与反硝化功能基因(nir K、nir S和nir B)丰度呈显著正相关(P0.05),表明反硝化过程消耗了N_2O。冬春季沉积物N_2O通量为-0.05-0.48 nmol·g~(-1)·h~(-1),均值为0.27 nmol·g~(-1)·h~(-1),与反硝化功能基因丰度不具显著相关性,表明反硝化作用可能不是N_2O产生的主要过程。     

石灰氮对设施菜地土壤N_2O排放的影响

为了研究石灰氮对设施菜地土壤N_2O排放的影响,观测了施用尿素、石灰氮、半量尿素与半量石灰氮混施和对照等4个处理设施菜地土壤N_2O排放以及土壤中氮素变化.结果表明,施用石灰氮能显著降低设施菜地土壤N_2O排放量,对照、施用尿素、施用石灰氮和半量尿素与半量石灰氮混施的N_2O累积排放量分别为4135.80μg·kg~(-1)、5794.25μg·kg~(-1)、1957.03μg·kg~(-1)和4341.31μg·kg~(-1),施用尿素的N_2O累积排放量比对照增加了40.1%,施用石灰氮、半量尿素与半量石灰氮混施比施用尿素分别减少了66.2%和25.1%的N_2O排放量,半量尿素与半量石灰氮混施的N_2O累积排放量与对照的差异不显著(P0.05).尿素处理的N_2O排放系数为0.17%,而石灰氮处理和半量尿素与半量石灰氮混施处理的N_2O排放系数则分别减少至0.06%和0.13%.由此表明,施用石灰氮是减少设施菜地土壤N_2O排放的一项有效措施.     

太湖地区典型轮作与休耕方式对稻田水稻季N2O和CH4排放量的影响

轮作休耕是实现"藏粮于地、藏粮于技"的重要途径之一,目前在太湖稻田区域主要推广紫云英(Astragalus sinicus L.)-水稻(Oryza sativa L.)、油菜(Brassica napus L.)-水稻和休耕-水稻典型轮作与休耕方式。在太湖地区典型稻田水稻生长季设置了6个处理:(1)紫云英-水稻轮作,不施N肥处理,MRN0;(2)紫云英-水稻轮作,当地常规施肥量(300 kg·hm^-2,以纯氮计,下同),MRN300;(3)油菜-水稻轮作,不施N肥处理,RRN0;(4)油菜-水稻轮作,当地常规施肥量(300 kg·hm^-2),RRN300;(5)休耕-水稻轮作,不施N肥处理,FRN0;(6)休耕-水稻轮作,当地常规施肥量(300 kg·hm^-2),FRN300。通过田间试验,研究了不同轮作与休耕方式对水稻产量、氮肥利用率及稻田温室气体CH₄和N₂O排放的影响,从而为综合评价轮作休耕方式提供科学依据。田间试验结果显示,与不施氮肥处理相比,在不同轮作休耕方式下施氮300 kg·hm^-2,可增加53.7%—60.0%的水稻产量,以MRN300处理水稻产量最高,与RRN300和FRN300处理相比,水稻产量分别提高了1.6%和6.0%。在不施氮水平下,MRN0、RRN0和FRN0各轮作处理间N₂O排放通量和累积排放量均值差异不显著(P>0.05)。而在施氮300 kg·hm^-2下,紫云英-水稻轮作可降低N₂O排放通量和累积排放量,与RRN300和FRN300处理相比,N₂O排放通量分别降低了36.0%(P<0.05)和2.1%(P>0.05)。在同一施氮水平下,紫云英-水稻轮作CH₄排放通量和累积排放量最小,与RRN300和FRN300处理相比,MRN300处理CH₄排放通量分别降低了1.1%和6.7%,CH₄和N₂O的全球增温潜势(GWP)分别降低了3.3%和6.5%,单位水稻产量温室气体排放强度(GHGI)分别降低了4.6%和11.6%。综上,紫云英-水稻轮作对提高水稻产量,降低温室气体排放效果最好。     

不同UV-B辐射增幅对稻田土壤酶活性、活性有机碳含量及温室气体排放的影响

UV-B辐射增强对整个农业生态系统产生不同程度的影响,为探讨不同UV-B辐射增幅对稻田土壤碳转化和温室气体排放的影响,在元阳梯田稻田原位种植农家水稻品种白脚老粳,通过人工模拟不同UV-B辐射增幅(0、2.5、5.0、7.5 k J·m~(-2)),研究不同UV-B辐射增幅对水稻生长期稻田土壤碳转化酶活性、活性有机碳含量和CH_4、CO_2、N_2O排放的影响。结果表明,5.0 k J·m~(-2) UV-B辐射处理导致稻田土壤纤维素酶活性显著增加,增幅范围为15.4%—37.7%;而7.5 k J·m~(-2) UV-B辐射导致土壤碳转化酶(纤维素酶、β-葡萄糖苷酶、多酚氧化酶和蔗糖酶)活性显著降低。UV-B辐射增强导致土壤溶解性有机碳含量显著增加,而易氧化有机碳和微生物量碳含量减少。3个强度的UV-B辐射增幅处理均使稻田CH_4排放量显著减少,降幅范围为7.5%—30.6%;5.0 k J·m~(-2) UV-B辐射处理显著增加稻田CO_2、N_2O排放量,而7.5 k J·m~(-2) UV-B辐射导致稻田CO_2、N_2O排放降低;综合而言,UV-B辐射增强导致稻田3种温室气体的全球增温潜能降低。此外,土壤中多酚氧化酶活性与微生物量碳、易氧化有机碳含量呈显著正相关(P0.05),CH4排放通量与微生物量碳含量呈极显著正相关(P0.01)。可见,随UV-B辐射增强稻田土壤多酚氧化酶活性降低,进而减少易氧化有机碳和微生物量碳含量,最终导致稻田CH_4排放减少、CO_2和N_2O排放增加。     

内蒙古典型草原土壤不同剖面深度CO_2通量格局及其驱动因子

土壤CO2的释放能够显著增加大气牛CO2的浓度,增强温室效应,从而对全球气候和环境变化产生重要影响.但是,不同的土壤层对CO2通量的贡献量有很大的差异.文章通过挖坑法结合红外气体分析法研究了内蒙古草原典犁针茅(Stipa krylovii)群落和羊草(Leymus chinensis)群落不同剖面深度土壤CO2通量格局以及影响CO2通量的驱动因素.结果表明,表层土壤移走后,土壤CO2通量的变化可分为瞬时、短期、长期三种格局.新剖面上最初的0～21 min内释放的CO2通量最均大于初始土壤表层CO2通量,而且两者比值随土壤深度增加而增大,也随土壤CO2生产能力增强而增大.2～4 d后,新剖面CO2通量持续下降至低于初始土壤表层CO2通量的水平.形成短期稳定状态.更长时间后,新剖面则逐渐表现出与初始土壤剖面表层相近的CO2通量特征.我们认为,(1)在新剖面形成时的CO2通量瞬时和短期格局主要受土壤中存留的原始CO2的浓度及其扩散过程控制,(2)长期格局则由资源水平和环境条件共同决定的土壤CO2生产能力主导.文章进一步揭示了建立包含垂直分层的SOC分解和CO2扩散过程的生态系统模型的必要性.     

南京地区地表热通量的遥感反演分析

利用南京地区2013年8月11日、2013年10月14日、2014年1月2日和2014年5月26日的4景Landsat 8 OLI/TIRS1B遥感影像,结合地面气象观测资料,借助SEBAL模型反演了南京地区地表热通量,并利用地表温度实测数据进行验证,且与他人研究结果进行了比较。结果表明,(1)南京净辐射通量与土壤热通量表现为春季最大,夏季次之,冬季最小;感热通量呈暖季(春、夏)大于冷季(秋、冬)的特征;秋季潜热通量最大,冬季最低,夏春季居中。(2)南京净辐射通量值为长江最高,均值达614.8 W·m~(-2);湖泊与林地次高,均值大于500 W·m~(-2);旧城、草地、农田较高,均值在480~500 W·m~(-2)之间;裸地与新城最低,均低于460 W·m~(-2)。土壤热通量值为旧城、裸地、新城最高,均值在75~85 W·m~(-2)之间;湖泊、农田、草地次之,均值在65~75 W·m~(-2)之间;长江与林地最低,均值低于60 W·m~(-2)。感热通量值为城区最高,均值均高于200 W·m~(-2);林地、裸地、农田、草地次之,均值在100~200 W·m~(-2)之间;水体区域最低,均低于60 W·m~(-2)。潜热通量值为水体区域最高,均值高于400 W·m~(-2);林地、草地、农田、裸地次高,均值在220~320 W·m~(-2)之间;城区潜热通量最低,均低于200 W·m~(-2)。(3)土壤热通量占净辐射的比值除冬季均低于0.1外,其余季节均在0.05~0.25之间;新老城区的感热通量占净辐射比值在四季典型日均高于0.4,除春季的裸地和冬季外,其余土地利用类型均低于0.3,水体区域均低于0.15。潜热通量占净辐射比值为水体区域在四季均高于0.7,新老城区均低于0.5,除春夏季裸地和冬季的林地外,其余土地利用类型均高于0.5。不同土地利用类型的波文比呈现"新城旧城裸地林地农田草地湖泊长江"的空间分布和"春季冬季夏季秋季"的时间分布。新城区的波文比在四季典型日均为最高,且均值大于1,而水体的均为最低,均值小于0.2。     

碳源与底物对不同层次土壤产生N2O能力的影响

底层土壤的反硝化作用是土壤排放N_2O的重要来源,同时也是影响浅层地下水硝酸盐含量的重要因素.通过一系列室内培养试验.研究了一种农用土壤不同土层在碳源和NO_3含量不同情况下产生N_2O的能力。结果表明,试验用土壤的不同土层均具有进行反硝化作用产生N_2O的能力.底层土壤产生N_2O的能力大于根区土壤:单独添加葡萄糖、NO_3或同时添加葡萄糖和NO_3.对土壤N_2O和CO_2释放的影响与土壤层次和观测时间有关;向土壤添加葡萄糖和NO_3,各个土层释放N_2O的能力均显著提高;从产生N_2O和CO_2能力的角度而言,不同层次土壤的微生物区系间存在较大差异。采用短期(24h之内)饱和泥浆好气培养法,可以区分土壤微生物区系在产生N_2O方面的差异。     

生物炭与有机肥配施对菜地温室气体强度的影响

采用盆栽模拟研究方法,设置对照(CK)、只施氮肥(U)、氮肥与有机肥配施(UM)、氮肥与生物炭配施(UB)以及氮肥、有机肥与生物炭配施(UMB)共5个处理,探究生物炭与有机肥施用对菜地N_2O、CH_4与CO_2排放以及全球增温潜势(GWP)、温室气体强度(GHGI)、N_2O-N排放系数的影响.结果表明,整个观测期间,N_2O排放变幅较大,达0.02-1 559.77μg m~(-2)h~(-1),CH_4排放变幅较小,为-0.09-0.25 mg m~(-2)h~(-1).与N_2O、CH_4相比,处理间CO_2排放通量具有更为相近的波动规律. UB与UMB能显著降低N_2O排放,其中UMB抑制效果最佳,仅为U处理的14.1%. 5个处理间CH_4累积排放量无显著差异,表明氮肥、有机肥与生物炭均非影响CH_4排放的主要原因. UB与UMB间累积CO_2排放量无差异,但二者均显著高于U与UM处理,证明生物炭施用促进了CO_2释放.菜心与苋菜产量均以UMB最高,两种蔬菜产量分别比U处理高25.6%与29.5%. GWP与GHGI均以UMB最低(除对照外),分别为919±266 kg/hm~2与0.04±0.01 kg/kg. UMB的N_2O-N排放系数最低(0.37%),仅为U处理的11.5%.综上所述,生物炭与有机肥配施处理在不降低蔬菜产量的基础上,既能抑制N_2O排放,降低GWP、GHGI与N_2O-N排放系数,又能降低化学氮肥投入量,是值得推荐的施肥措施.考虑到生物炭施用显著促进CO_2排放,需要进一步探究生物炭与有机肥配施的综合净温室效应.(图1表2参45)     

模拟酸雨对大豆田土壤N_2O通量及植株和土壤氮含量的影响

氧化亚氮(N_2O)是一种重要的温室气体,而农田生态系统是N_2O的重要排放源。酸雨是中国重要的环境问题,然而少有研究关注酸雨对农田土壤N_2O排放的影响。在大豆(Glycine max(Linn.)Merr.)生长季开展了2年的田间模拟酸雨试验,设置了pH值分别为6.7(对照,CK)、4.0(T_1)、3.0(T_2)和2.0(T_3)的4个不同酸雨处理水平,采用静态箱-气相色谱法测定N_2O排放通量,以研究模拟酸雨对大豆田土壤N_2O排放通量及植株与土壤氮含量的影响。结果表明:与CK相比,酸雨没有改变土壤N_2O排放的季节性规律,虽然整个大豆生长季土壤N_2O平均通量并没有显著变化,但在第二年大豆鼓粒期,与CK相比,T_1和T_3处理使土壤N_2O平均排放通量分别显著增加35.1%(P=0.020)和71.2%(P=0.000)。通过植株和土壤理化分析发现,酸雨处理显著降低了开花—结荚期大豆植株地下生物量,T_1和T_3处理的地下生物量分别下降了31.93%(P=0.039)和24.30%(P=0.027)。在分枝期、开花—结荚期和鼓粒期,各酸雨处理不同程度地降低了叶片可溶性蛋白质含量;在开花—结荚期,酸雨各处理均降低了叶片全氮和硝态氮含量。酸雨处理没有显著改变土壤有机碳及全氮含量,但在分枝期和开花—结荚期,酸雨处理显著减少了土壤硝态氮含量。