农田土壤温室气体产生机制及影响因素研究进展

农田土壤通过微生物呼吸、植物根系呼吸和土壤动物呼吸,释放大量温室气体,成为大气中主要温室气体(CO2、CH4和N2O)的重要来源.文章在阐述土壤温室气体产生机制的基础上,着重从土壤生物、土壤理化性质(主要包括温湿度、有机质、pH、Eh、土壤质地等)、水肥管理及耕作措施等角度对农田土壤温室气体释放的影响进行了综述,对土壤温室气体的减排措施进行了总结,并就今后农田土壤温室气体的研究重点和方向进行了展望.     

杀虫剂对土壤温室气体排放的影响

在室内培养条件下,研究了在施用尿素的土壤（有效氮质量分数为200 mg·kg^-1）中分别添加不同剂量（在5、10和50 mg·kg^-1）的吡虫啉和毒死蜱2种杀虫剂时,杀虫剂对土壤温室气体CO2、N2O和CH4排放过程的影响。结果表明：和空白相比,施用尿素明显地增加了土壤中温室气体N2O和CO2的排放量,但对CH4的排放无明显影响。当施用5 mg·kg^-1吡虫啉时,土壤中N2O和CO2排放总量和尿素处理相比无明显差异,但吡虫啉用量上升至10和50 mg·kg^-1时则显著降低了温室气体N2O和CO2的排放量（P〈0.05）,N2O排放量分别降低了26.89%和53.10%,CO2排放量分别降低15.14%和13.79%。毒死蜱在5、10和50 mg·kg^-1三种用量时土壤的N2O排放量与尿素处理相比均无明显差异。毒死蜱在5和10 mg·kg^-1用量时则明显抑制了土壤CO2的排放（p〈0.05）,分别比尿素处理降低了19.88%和19.02%;用量上升到50 mg·kg^-1用量时,土壤的CO2排放量与尿素处理相比无差异。吡虫啉和毒死蜱对CH4排放量均没有明显影响。可见,杀虫剂施用明显影响到土壤温室气体的排放,但不同杀虫剂品种及其用量的效应也存在明显差异。     

施肥对冬小麦土壤温室气体排放的影响

通过对不同施肥处理下冬小麦（Triticum aestivum）农田土壤温室气体排放的测定,研究了巢湖流域圩区农业生态系统春季土壤温室气体的排放特点。结果表明,土壤温室气体通量与温度等因素正相关,与土壤水分质量分数负相关,不同施肥方式对土壤温室气体排放也有重要影响。土壤系统维持持续的CO2气体排放,土壤是CO2气体的净排放源;CH4的情况则较为复杂,在较低温度条件下,土壤可以吸收少量的CH4气体,随着温度的上升开始出现CH4的净排放。与对照相比,优化施肥、减量施肥＋秸秆还田、常规施肥可减少的温室气体排放量折合CO2体积当量分别相当于减排12.0%、20.5%、17.6%,合理的施肥管理可以大幅度减少温室气体的排放。     

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...     

温度和土壤含水量对温带森林土壤温室气体排放的影响

全球温带森林土壤是影响陆地主要温室气体——二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)和氧化亚氮(N2O)的重要源和汇,土壤温湿度的交互作用是影响温室气体吸收与释放的重要影响因素,但目前针对温带森林土壤的温湿度变化对温室气体的影响研究甚少。本研究用自动控制温湿度的人工气候箱模拟不同温度(5、10、15℃)和土壤水分含量(最大田间持水量的20%、40%、60%、80%)环境,比较研究3种我国温带典型森林土壤CO2、N2O、CH4的通量动态变化及其综合增温潜势(GWP)。结果表明:温度和土壤含水量增加会导致3种森林土壤的CO2和N2O表现为排放源、CH4为弱吸收汇。其中,阔叶林和针叶林土壤CO2排放通量变化幅度相近,针阔混交林的排放通量波动范围较小于二者;针阔混交林和阔叶林土壤的N2O排放通量变化幅度相近,而针叶林土壤的排放通量波动范围明显高于二者;阔叶林土壤CH4吸收通量随温度和土壤含水量增加的幅度较其他2种林型显著。3种林型土壤GWP受温度和土壤含水量影响的敏感性由高到低依次为阔叶林针叶林针阔混交林。     

土壤微塑料对微生物及温室气体排放影响研究进展

由于塑料制品被大量使用,微塑料已广泛存在于土壤环境中,因其具有尺寸小、难降解、可随食物链转移等特性,已成为近年来国内外研究的热点。基于已有研究,讨论了微塑料通过改变土壤理化性质、微生物酶活性和基因功能等方式影响微生物多样性和群落组成以及微塑料降解和代谢活性,并针对土壤微塑料影响CO₂、N₂O和CH₄这3种典型温室气体排放的效应进行详细论述。在综合现有研究进展后针对土壤温室气体排放机制、不同微塑料种类造成的影响、进一步加强实际土壤条件下微塑料认知等方面进行讨论。     

生物质炭对农田温室气体排放的作用效应及其影响因素探讨

气候变暖已成为当今全球关注的焦点。农田生态系统作为CO2、CH4、N2O等温室气体的主要排放源,在全球温室效应中起重要作用。近年来,由于生物质炭在改善土壤性质,提高土壤碳汇和控制农业温室气体排放方面的巨大应用潜力,特别是对土壤碳的增汇减排作用,已成为土壤学和环境科学的研究热点。目前,关于生物质炭在农田温室气体排放方面的影响研究主要集中在我国华中、太湖平原、成都平原等地。然而由于受空间地域、实验条件等因素的差异,众多学者开展生物质炭作用于农田温室气体排放的研究结果不尽相同,也未曾见有报道从影响因素的角度深入探讨其作用机制。综述对比了近几年来国内外关于生物质炭对农田温室气体排放的影响研究,并从生物质炭的种类、施炭量、应用的土壤类型以及耕作方式和施肥条件等因素探讨了生物质炭对农田温室气体排放的作用机制。旨在通过改变生物质炭的种类和施炭量等条件,从而为抑制农业温室气体的排放乃至缓解全球气候变化提供可靠的科学依据。综合各项研究发现,秸秆炭在抑制农田温室气体排放方面要优于其他种生物质炭;40 t·hm-2的施炭量是一个既能提高作物产量又能实现固碳减排目标的较好选择;单作物耕作方式和合理的保护性耕作技术有利于减少农田温室气体的排放;在肥料的施用选择上,施用氮磷钾有机肥比普通氮肥更能有效地减少农田温室气体的综合排放效应。然而,从微生物活性和群落结构变化的角度深入探讨生物质炭作用于农田温室气体排放的微观机理及其温室气体减排还仍需进一步的研究。     

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。     

天津市温室气体排放匡算

以2008年天津市主要领域碳排放情况为基数,采用IPCC指南中的计算方法,选取IPCC指南明确的五大领域中,对天津市而言具有代表性的部分内容,对2008年天津市全市碳排放量进行匡算.匡算结果表明,能源活动(化石燃料燃烧)为天津市主要温室气体排放源,且其比例占据了主导地位.在能源活动中工业和发电行业排放的温室气体较大,分...     

温度对奶牛粪便温室气体排放的影响

采用封闭罐-气相色谱法对4种不同温度处理下奶牛粪便温室气体排放速率进行测定.结果表明,温度是影响奶牛粪便温室气体排放的主要因子,温度较低时奶牛粪便温室气体排放速率低,而且随着奶牛粪便处理温度升高而增大.在5、15、25和35℃4个处理中,奶牛粪便CO2排放速率两两之间差异显著;CH4排放速率除了5和15℃处理差异不显著之外,其他两两处理之间差异显著;35℃处理时N2O排放速率与其他温度的排放速率差异均显著,其他两两处理之间差异不显著.     

华南土壤对五氯苯酚吸附的行为及其控制因素研究

应用批量吸附实验法研究了华南地区7个红壤剖面对PCP的吸附最ΓPCP与剖面深度的关系，以及与土壤的理化性质、化学组成、矿物组成和形态的关系。双变量积矩相关分析发现吸附量ΓPCP与土壤pHw值、TOC呈非常显著相关，与AAOFe、AAOAI和DCBAI呈显著相关，但偏相关分析和剔除法逐步线性同归分析清楚显示，控制吸附最ΔPCP的4个最为重要因素是土壤pHw值、TOC、非晶态氧化铝（AAOAI）和砂粒矿物相（主要是石英）含量，其次是粘土矿物（主要是高岭石和水云母）、CaCO3和晶态氧化铁矿物（DCBFe）的含量。随着深度增加，土壤对PCP的吸附量ΓPCP明显下降。不同的剖面，吸附量有较明显差别，其与土壤pHw值和TOC等含量变化明显相关。     

Remediation rates and translocation of heavy metals from contaminated soil through Parthenium hysterophorus

The potential translocation of heavy metals by Parthenium hysterophorus over 30 and 90 days and its effect on biomass, chlorophyll content and photosynthetic activity were studied on 0, 10, 25, 50 and 100% fly-ash-amended soil (FAS). The results showed a decrease in chlorophyll content and photosynthetic area on exposure to 50–100% FAS. Heavy metal reduction was in the order Pb>Cd>Zn>Fe>according to accumulation trends. The plant exhibited good biomass growth on exposure to 25–50% FAS, but this decreased at>100% FAS. Heavy metal concentrations in P. hysterophorus after 90 days of the experiment were in the order Fe>Zn>Cu>Pb>Cd>Ni. Parthenium hysterophorus was suitable for translocating Fe, Zn and Cu based on translocation factors (TF=1.5, 1.3 and 1.05), but was more efficient for Pb, Ni and Cd (TF=8.5, 4.3 and 3.3). Plant uptake of Pb, Ni and Cd was high, whereas translocation of Fe, Zn and Cu was poor. These results indicated that P. hysterophorus can efficiently reduce heavy metal pollution in soil.     

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。     

Evaluation of greenhouse gas emissions from wetland and agriculture ecosystems in Sanjiang Plain

Carbon dioxide (CO₂), nitrous oxide (N₂O) and methane (CH₄) are important greenhouse gases (GHGs). The objective of this study is to quantify the aggregate GHG (CH₄, N₂O and CO₂) emissions and estimate economic losses of three ecosystems (marsh, paddy field and upland) in the Sanjiang Plain, excluding the Muling-Xiangkai Plain, south of Wanda Mountain. The results indicate the economic losses from GHG emissions of marshes were from 6.40 to 7.75?×?10⁹ CNY (Chinese Yuan), those of paddy fields were from 1.41 to 3.20?×?10⁹ CNY; and from uplands were from 0.26 to 0.49?×?10⁹ CNY. Using linear trend analysis, the economic losses through GHG emissions of marshes fell between 1982 and 2005, but those from paddy fields and uplands increased. In our study, the sequence in magnitude of the economic losses from GHG emissions was: marshes > paddy fields > uplands. In fact, the economic value of GHG emissions was negative because of these adverse impacts on the environment. This article could provide a reference for calculation of GHG exchange. The results suggest that improvement of fertiliser use efficiency for more precise agricultural management and returning straw to cropland could mitigate GHG emissions and would help to achieve sustainable development.     

种植蔬菜地与裸地氧化亚氮排放差异比较研究

采用大型原状土柱试验研究了种植蔬菜地与未种植蔬菜裸地土壤氧化亚氮（N2O）排放的差异。试验结果表明,施肥但未种植蔬菜的裸地土壤N2O排放量远大于种植蔬菜地的土壤N2O排放量,裸地土壤N2O平均排放通量为193μg.m-2.h-1,而种植蔬菜后土壤N2O平均排放通量减少至60μg.m-2.h-1;相应地,裸地的N2O排放总量也要远高于种植蔬菜地的N2O排放总量。同时,低施氮量（N1,500 kg.hm-2）下裸地的N2O排放量要比高施氮量（N2,750 kg.hm-2）且种植蔬菜时裸地的N2O排放量大,如2007年10月至2008年9月试验期间,N1处理下裸地总N2O-N排放量为9.54 kg.hm-2,而N2处理（种植蔬菜）下总N2O-N排放量仅为4.21 kg.hm-2。此外,未种植蔬菜时裸地土壤N2O排放系数远大于种植蔬菜时,如N1种植蔬菜时为0.39%,但未种植蔬菜的裸地土壤排放系数为1.76%。研究说明种植作物与否对土壤N2O排放有重要影响,因此在估算农田土壤N2O排放温室气体量时,需考虑裸地的贡献能力。     

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。     

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。