南方冬季种养结合模式对双季稻田CH_4和CO_2排放的影响

以不同冬季种养结合模式下双季稻田系统为研究对象,采用静态箱-便携式温室气体自动分析仪法研究了冬闲田不同种养制度下双季稻田CH_4和CO_2排放特征,同时分析了CH_4和CO_2排放与主要环境和植株因子的相关性。结果表明:与冬季休闲-双季稻相比,冬季种植绿肥或绿肥结合养鸡对稻田CH_4和CO_2排放的季节变化模式无明显影响,但对排放通量有影响。2个稻季,冬季种植紫云英(Astragalus sinicus)结合养鸡处理CO_2累积排放量较冬闲、冬季种植黑麦草(Lolium perenne)、冬季种植紫云英、冬季种植黑麦草结合养鸡处理分别提高150.23%、2 034.43%、102.08%和98.68%(P0.05)。与冬闲-双季稻相比,冬季种植紫云英结合养鸡显著降低2个稻季CH_4累积排放量的42.67%(P0.05),冬季种植黑麦草结合养鸡和冬季种植紫云英处理分别提高21.40%和48.55%(P0.05)。CH_4排放通量与气温呈极显著正相关,与植株地上部干物重和体积呈极显著负相关。CO_2排放通量与植株地上部干物重和体积呈极显著正相关,与土温呈极显著负相关,与光合有效辐射(PAR)呈显著负相关。     

添加生物炭对东台滨海区杨树人工林3种温室气体排放的长期影响

为了解施用生物炭对杨树人工林土壤CO_2、CH_4、N_2O3种温室气体排放的长期影响及其主要调控机理,以东台国有林场杨树人工林为对象,设置低生物炭添加量(D,40 t·hm~(-2))、中生物炭添加量(Z,80 t·hm~(-2))、高生物炭添加量(G,120 t·hm~(-2))及对照(CK,0 t·hm~(-2))4种不同处理,采用静态箱-气相色谱法对CO_2、CH_4、N_2O3种温室气体的排放速率进行了多次测定,同时测定分析了土壤含水率、土壤酶活性等土壤理化及生化指标,为阐明生物炭对杨树人工林生态系统的长期影响提供理论依据。结果表明:(1)对照样地土壤CO_2排放速率变化范围为123.428-412.066mg·m-2·h-1,中、高生物炭添加处理显著促进了土壤CO_2的排放(P=0.001、0.000),分别导致CO_2年平均排放速率增加了21%和20%;(2)对照样地土壤CH4排放速率变化范围为0.578-1.405 mg·m-2·h-1,中、高生物炭添加处理显著抑制了土壤CH_4的排放(P=0.000、0.000),分别导致CH4年平均排放速率降低了21%和33%;(3)对照样地土壤N2O排放速率变化范围为0.124-0.297mg·m-2·h-1,中、高生物炭添加处理显著抑制了土壤N2O的排放(P=0.003、0.000),分别导致N_2O年平均排放速率降低14%和37%;(4)土壤CO_2排放主要与土壤微生物量C(MBC)、水溶性有机碳(DOC)、全氮(TN)、蔗糖酶活性(IA)呈显著正相关关系(P=0.000、0.000、0.013、0.000),与土壤微生物量N(MBN)、土壤微生物量P(MBP)呈显著负相关关系(P=0.000、0.000);(5)土壤CH4排放和N2O排放主要与MBN、MBP、土壤含水率(SMC)、蛋白酶活性(PA)、脲酶活性(UA)、IA呈显著正相关关系(PCH4=0.011、0.009、0.005、0.000、0.000、0.007;PN2O=0.021、0.024、0.002、0.000、0.001、0.019),与MBC、DOC、TN呈显著负相关关系(PCH4=0.000、0.003、0.002;PN2O=0.001、0.012、0.001)。综上,添加生物炭导致了土壤N、P养分有效性增加和蛋白酶、脲酶等相关酶活性降低,可能是本区域生物炭调控杨树人工林土壤3种温室气体排放的主要机制。     

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。     

生化抑制剂组合与施肥模式对黄泥田稻季CH_4和N_2O排放的影响

添加脲酶/硝化抑制剂是稻田温室气体减排的重要措施。采用二因素随机区组设计,研究生化抑制剂组合[N-丁基硫代磷酰三胺(NBPT)、N-丙基硫代磷酰三胺(NPPT)和2-氯-6-(三氯甲基)吡啶(CP)]与施肥模式(一次性和分次施肥)互作对黄泥田稻季温室气体(CH_4和N_2O)排放通量的影响,并计算全球增温潜势(GWP)及温室气体排放强度(GHGI)。结果表明,不同施肥处理CH_4和N_2O排放通量具有明显的季节性变化规律。尿素分次施用处理稻季CH_4和N_2O排放总量、GWP及GHGI较一次性施用处理分别显著降低13.5%、20.7%、14.4%和25.0%。不同施肥模式下,硝化抑制剂CP处理显著降低稻季N_2O排放通量峰值,减少稻季CH_4和N_2O排放总量。脲酶抑制剂NBPT/NPPT配施CP处理更能有效减少稻季CH_4和N_2O排放,降低GWP和GHGI。新型脲酶抑制剂NPPT单独施用及与CP配施的稻季温室气体排放规律与NBPT相似。总之,生化抑制剂与适宜的运筹相结合能保证产量并有效降低温室气体排放,是水稻低碳、高产可行的施肥措施。     

不同施氮措施对冬小麦农田土壤温室气体通量的影响

农田生态系统是大气中温室气体重要的排放源,其温室气体排放量占全球人为活动产生总量的10%-12%,减少农田生态系统温室气体的排放,对于减少温室气体排放总量,缓解全球变暖具有积极的作用。以河南省平顶山市冬小麦农田为研究对象,设置5种施氮措施,分别为:尿素+脲酶抑制剂(U+HQ)、尿素+硝化抑制剂(U+DCD)、尿素+脲酶抑制剂+硝化抑制剂(U+HQ+DCD)和包膜尿素(PCU),并以尿素(U)为对照,采用静态暗箱-气相色谱法测定分析了冬小麦栽培关键阶段N_2O、CO_2和CH_4通量及其累积通量。研究表明,3种温室气体通量均随小麦生长呈先降低后升高再降低的趋势。与U相比,其他4种施氮措施均减少N_2O累积通量,减排效果呈U+DCDPCUU+HQU+HQ+DCD的规律,其中U+DCD及PCU减排效果较显著,降幅分别为44.44%和20.99%(P0.05);除U+HQ外,U+DCD、U+HQ+DCD和PCU均显著降低了CO_2的累积排放量(P0.05),减排效果呈U+HQ+DCD (42.29%)PCU (40.84%)U+DCD (34.78%)U+HQ (6.07%)的规律;其他4种施氮措施均显著降低了CH4的累积吸收量(P0.05),其中U+DCD和U+HQ+DCD降幅较大,分别为48.21%和49.40%(P0.05)。与U相比,其他4种施氮措施均显著降低了温室气体全球增温潜势,减排效果呈PCUU+HQ+DCDU+DCDU+HQ,降幅分别为38.29%、36.64%、36.03%、6.54%(P0.05)。不同施氮措施对小麦产量有显著影响(P0.05),呈U+DCDU+HQUPCUU+HQ+DCD的规律。综合分析表明,普通尿素配施硝化抑制剂可以有效降低温室气体排放并提高冬小麦产量。     

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)     

间隙灌溉和控释肥施用耦合措施对稻麦轮作系统土壤微生物群落丰度的影响

间隙灌溉模式下控释肥施用可减缓稻麦轮作系统CH_4和N_2O排放交互排放效应,从而降低综合温室效应,然而有关间隙灌溉和控释肥施用耦合措施对稻麦轮作系统土壤微生物的影响鲜有研究。通过采集稻麦轮作系统田间原位试验新鲜土样,采用核酸定量技术研究间隙灌溉和控释肥施用耦合措施下稻麦轮作系统土壤微生物群落丰度的变化,以探讨此耦合措施降低稻麦轮作系统降低CH_4和N_2O排放的微生物机理。结果发现,除古菌外,稻季土壤细菌、产甲烷菌、甲烷氧化菌、氨氧化菌和反硝化菌群落丰度均高于麦季;间隙灌溉显著影响稻田产甲烷菌、甲烷氧化菌、氨氧化菌和反硝化菌数量的季节变化;与尿素相比,施用控释肥增加了稻麦轮作系统细菌、古菌和产甲烷菌数量,降低了甲烷氧化菌、氨氧化菌、反硝化菌数量。稻季CH_4和N_2O的排放量与土壤微生物丰度之间存在显著相关性:CH_4排放量与古菌、产甲烷菌和甲烷氧化菌数量均呈极显著正相关关系(P0.01),而与氨氧化菌数量呈显著负相关关系(P0.05);N_2O排放量与氨氧化菌、甲烷氧化菌、nirK型和nosZ型反硝化菌数量均呈显著正相关关系(P0.05),而与nir S型反硝化菌无显著相关性。研究表明,间隙灌溉和控释肥施用耦合措施通过影响稻麦轮作系统相关功能微生物的群落丰度进而减缓CH_4和N_2O气体的交互排放效应。     

不同时间序列林火干扰对兴安落叶松林区土壤性质及温室气体通量的影响

林火是森林生态系统的重要干扰因素之一。在内蒙古大兴安岭兴安落叶松(Larix gmelinii)林区,分别选取2014年、2006年、1995年、1986年的火烧区,以临近未过火区作为对照,研究在火烧发生0、8、19、28年后,4个不同时间序列下林火干扰对土壤温室气体通量和土壤性质的影响。结果表明:火烧发生0、8、19、28年后,土壤p H分别较对照增加了7.7%、2.0%、3.4%、4.0%;土壤有机质含量分别较对照降低了63.8%、26.6%、35.3%、11.3%,土壤全氮含量分别较对照降低了53.2%、19.7%、21.7%、16.2%;土壤有效氮含量在火烧发生0年和8年后分别较对照降低了28.1%和9.5%,火烧发生19年后较对照增加了16%;火烧发生28年后土壤有效氮含量与对照无显著差异。CH_4平均吸收通量在火烧发生0、8、19年后,较对照分别下降了51.0%、45.0%、7.1%,火烧发生28年后与对照相比差异不显著。火烧发生当年,CO_2通量较对照增加了64.5%,其他3个时间序列火烧对土壤温室气体通量的影响结果不一。火烧发生当年,N_2O排放通量较对照增加了69.2%,达到最高排放量139.3μg·m-2·h-1。火烧发生8、19、28年后土壤N_2O排放通量分别较对照减少了5.6%、14.6%、37.9%。温室气体通量和土壤性质的灰色关联分析表明,CH_4和CO_2通量与土壤有机质含量关联度最大,N_2O排放通量与土壤全氮含量关联度最大。火灾发生当年土壤CH_4的吸收下降,土壤CO_2和N_2O的排放增加,随着植被的演替和土壤生态系统的逐步恢复,火灾发生区与未过火区之间的土壤性质及温室气体通量的差异逐渐变小。     

秸秆腐熟剂对秸秆还田稻田CH_4和N_2O排放的影响

采用静态暗箱-气相色谱法对太湖地区稻田生态系统甲烷(CH_4)和氧化亚氮(N_2O)排放进行田间原位观测,研究秸秆与秸秆腐熟剂(金葵子腐熟剂与宁粮腐熟剂)配施条件下秸秆还田稻田CH_4和N_2O的排放规律。结果表明,相对秸秆还田处理(S),配施秸秆腐熟剂处理(SJ和SN)提前出现CH_4排放峰值,而对N_2O排放的季节变化趋势无明显影响。秸秆配施金葵子腐熟剂处理(SJ)和宁粮腐熟剂处理(SN)CH_4累积排放量(以C计)分别为363和388 kg·hm~(-2),N_2O累积排放量(以N计)分别为0.18和0.20 kg·hm~(-2)。相对于S处理,添加腐熟剂处理CH_4累积排放量分别增加2.5%和9.6%,N_2O累积排放量分别减少33.3%和25.9%。同时,水稻产量分别增加7.5%和11.1%,温室气体排放强度(GHGI)分别减少5.1%和1.7%。该研究可为评估秸秆腐熟剂对秸秆还田稻田系统CH_4和N_2O排放的综合影响提供科学依据。     

隆宝滩沼泽湿地不同区域的甲烷通量特征及影响因素

高寒湿地是大气中甲烷(CH_4)重要的排放源,气温升高和水位波动会对脆弱的高寒湿地CH_4排放产生影响。为了解高寒湿地不同区域CH_4通量特征以及差异,以位于青藏高原中部的隆宝滩湿地为研究对象,分别在湿地中的湿地区域(WA)、过渡带区域(TA)、平坦地区域(FA),使用便携式温室气体分析仪原位观测CH_4通量的变化,分析和确定高寒湿地CH_4排放的时空异质性及其影响因素。结果表明,WA和TA是CH_4排放源,在生长旺季(7-9月)CH_4通量的日变化特征为单峰型,峰值出现在午后(14:00-15:00),FA表现为CH_4的"汇",其日变化特征较不明显。3个区域的CH_4通量有显著的季节变化差异(P0.05),WA、TA和FA的CH_4通量峰值分别出现在7月、8月和8月,峰值分别为25.46、25.13、-0.42 nmol?m~(-2)?s~(-1)。测定期间,WA、TA和FA的CH_4通量均值分别为905.75、581.58、-9.02μg?m~(-2)?h~(-1),差异显著(P0.01),其变异系数分别为63.5%、76.3%、85.9%。Pearson相关分析表明,3个区域的CH_4通量均与土壤温度呈极显著相关(P0.01),表明土壤温度是CH_4通量的重要影响因素。WA和FA的CH_4通量与土壤湿度呈显著相关(P0.05),TA的CH_4通量与土壤湿度无显著相关性(P0.05),但是TA不同土层Q10值均大于WA,表明TA的CH_4通量对土壤温度的变化比WA更敏感。     

硝化抑制剂对覆膜稻田CH_4和N_2O排放的影响

为明确硝化抑制剂对覆膜稻田CH_4和N_2O排放的影响,采用静态箱-气相色谱法和荧光定量PCR技术研究了双氰胺(Dicyandiamide,DCD)和2-氯-6-(三氯甲基)吡啶(Nitrapyrin,CP)两种硝化抑制剂的配施(处理为:覆膜施用尿素,PM;覆膜施用尿素配施DCD,PM+DCD;覆膜施用尿素配施CP,PM+CP)对覆膜栽培下稻田CH_4和N_2O排放及其相关功能菌群落丰度的影响。结果表明:整个水稻生长期,配施DCD(PM+DCD)显著降低N_2O季节总排放(P0.05),降幅达24%,提高CH_4季节总排放(P0.05);配施CP(PM+CP)同时降低CH_4和N_2O的季节总排放,降幅均为11%。CH_4排放主要集中在水稻分蘖盛期,此阶段,配施DCD显著提高产甲烷菌群落丰度,降低甲烷氧化菌群落丰度(P0.05),而配施CP则降低产甲烷菌群落丰度,显著提高甲烷氧化菌群落丰度(P0.05),这可能是由于配施DCD提高了CH_4排放总量而配施CP降低了CH_4排放。在N_2O排放集中时期(水稻生长前期),配施DCD和CP均降低了氨氧化菌群落丰度,显著提高了反硝化菌群落丰度的趋势(P0.05)。配施DCD(PM+DCD)、配施CP(PM+CP)和覆膜栽培(PM)处理的碳交易成本GWP-cost分别为831、735和822 yuan·hm~(-2);温室气体排放强度GHGI分别为0.69、0.61和0.70 t·t~(-1);产量分别为9.20、9.24和9.00 t·hm~(-2)。因此,综合考虑温室气体效应和经济效益,覆膜栽培稻田模式下,配施CP可以保证增产和减排,值得推广。     

不同处理方式的粪肥对水稻生长和温室气体排放的影响

通过水稻盆栽试验研究施用新型快腐粪肥、条垛堆肥和未经处理鲜粪对水稻产量和养分利用效率以及CH_4和N_2O等温室气体排放的影响,同时设置不施肥对照,评估不同处理方式粪肥的肥效和环境效应.结果表明:施用快腐粪肥可以明显促进水稻生长、增加水稻产量,且增产效果显著高于鲜粪和条垛堆肥(P0.05);等量和等氮施用快腐粪肥处理的水稻产量分别比鲜粪和条垛堆肥处理增加38.72%、35.80%和44.67%、41.63%.与鲜粪和条垛堆肥相比,等量和等氮条件下施用快腐粪肥其氮、磷、钾养分的农学利用效率和当季利用效率显著增加(P0.05).施用条垛堆肥处理的CH_4、N_2O排放以及单位产量全球增温潜势(GHGI)均为最低.施用鲜粪显著增加CH_4排放,而N_2O排放增加不显著(P0.05),其GHGI显著高于条垛堆肥和快腐粪肥(P0.05);鲜粪经快速物化促腐处理后施用可以显著减少CH_4排放(P0.05),虽然N_2O排放有增加趋势,但其GHGI显著降低(P0.05).因此,物化促腐技术处理快速、经济高效、环保低碳,可广泛应用于畜禽养殖场的粪便处理和有机肥生产.(图1表5参40)     

有风条件下典型城市绿地对近地面大气温室气体含量分布的影响

以河南省新乡市典型城市公园作为研究对象,对公园周边道路、绿化带及公园内绿地等不同环境中近地面大气的CO_2、CH_4、N_2O含量进行监测,以探讨有风条件下城市绿地系统对近地面大气温室气体含量及分布的影响。结果表明,研究区域内CO_2、N_2O的含量分布受风的影响较为明显,2种风速条件(6.5 m·s~(-1)和5.5 m·s~(-1))下CO_2均表现出向下风向迁移的趋势,而N_2O趋向于向风向左侧积累。对比不同监测层次低层大气温室气体平均含量发现,城市公园内部CO_2含量低于道路和绿化带,风速较大(6.5 m·s-1)时各层次CO_2、N_2O含量低于风速较小环境,但不同风速条件下CO_2平均含量差异不显著;N_2O含量受风速的影响主要表现在公园中心处变化显著(P=0.005),在风速较大时该点N_2O含量低于周围研究区域(P0.05),低风速时期公园中心处N_2O含量增加,但与其他监测区域无显著差异。2种风速条件下CH_4平均含量在道路与公园中心处变化显著(P0.001),高风速条件下公园中心CH_4平均含量高于其他研究区域,而低风速时含量最低。综合研究结果表明,风条件改变了温室气体在公园景观系统中的传输,而绿地结构进一步影响了温室气体的扩散和累积,绿化带对道路源温室气体输送具有一定阻滞效应,使得公园内的综合增温潜势低于周围道路,说明该公园绿地系统具有调节局地微气象条件的生态功能。     

有机肥等氮替代化肥对稻田CH_4和N_2O排放的影响

自2015年中国实施化肥施用量零增长行动以来,有机肥部分替代化肥的研究越来越受到关注。该试验,采用静态箱-色谱法对宁波地区稻麦轮作系统CH_4和N_2O排放进行了田间原位观测,研究两种有机肥分别以不同比例等氮替代化肥对稻田CH_4和N_2O排放及水稻产量的影响。试验设置不施氮肥(CK)、全量化肥(U)、25%城市污泥堆肥(25%S)、25%猪粪堆肥(25%P)、50%城市污泥堆肥(50%S)、50%猪粪堆肥(50%P)6个处理。结果表明,与U处理相比,有机肥替代处理的CH_4排放量增加18%-51%,其中50%S和50%P处理显著增加稻田CH_4排放量34%-51%(P0.05),CH_4排放量随有机肥替代比例的增加而增加,相同替代比例的城市污泥堆肥处理和猪粪堆肥处理的CH_4排放量无明显差异(P0.05)。相对于U处理,有机肥替代处理显著降低了36%-51%的N_2O排放量(P0.05,25%P处理除外),各有机肥处理间N_2O排放量无显著性差异(P0.05)。稻田排放CH_4和N_2O的全球增温潜势(GWP)为:50%P50%S25%P25%SCKU,其中50%P处理与U处理之间差异显著(P0.05)。有机肥替代处理的水稻产量、有效穗数和穗实粒数分别比U处理高0.2%-3.8%、0.8%-4.1%、0.6%-1.4%(P0.05)。等氮替代条件下,相对于猪粪堆肥,稻田中施用25%城市污泥堆肥替代化学氮肥是一种值得推荐的施肥模式,而其对稻米品质的影响仍需进一步研究。     

含水率与C/N耦合对驴粪堆肥过程中温室气体排放的影响

在全球气候变化背景下温室气体减排已成为当前研究热点之一。该研究通过研究含水率和C/N耦合对驴粪堆肥过程中的温室气体排放和全球增温潜势的影响,从中筛选出温室气体减排的含水率和C/N耦合模式,为实现堆肥过程中温室气体减排提供依据和参考。以驴粪堆肥为对象,采用静态箱-气相色谱法研究了不同C/N和含水率耦合,即W_1R_1(含水率:55%;C/N:25-1)、W_1R_2(含水率:55%;C/N:30-1)、W_1R_3(含水率:55%;C/N:35-1)、W_2R_1(含水率:60%;C/N:25-1)、W_2R_1(含水率:60%;C/N:30-1)、W_2R_3(含水率:60%;C/N:35-1)6种驴粪堆肥模式对温室气体排放和全球增温潜势的影响。结果表明,在堆肥过程中,堆温呈先升后降趋势,含氧量呈先降后升趋势,堆温和含氧量呈极显著负相关关系;低C/N、低含水率有利于堆温的升高。N_2O、CH_4、CO_2排放通量总体呈先升后降趋势,排放峰值分别出现在堆肥后24、8、16 d左右。6种堆肥模式下CH4、CO_2排放通量与堆温呈极显著正相关,CH4排放通量与含氧量呈极显著负相关。全球增温潜势大小顺序为W_2R_1W_2R_3W_1R_2W_1R_1W_2R_2W_1R_3。各处理均以CO_2累积排放量对全球增温潜势贡献最大,达到66.30%以上,N_2O贡献为2.07%-32.45%,CH4贡献低于1.54%。综合考虑堆温和全球增温效应,建议采用W_1R_3堆肥模式。     

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。     

基于污水处理厂尾水深度净化的漂浮植物生态治理工程模式比较研究

为了减少城镇污水处理厂尾水直接排放后对受纳水体造成的污染负荷和生态毒害,应该进一步的深度处理尾水。利用漂浮植物水葫芦(Eichhornia crassipes)和水浮莲(Pistia stratiotes),构建两种三级串联净化塘生态治理工程模式深度净化城镇污水处理厂尾水,即单一种养水葫芦模式和水葫芦、水浮莲组合种养模式。通过监测净化塘内漂浮植物生物量及水体氮、磷等指标变化,研究两种不同治理模式对尾水的净化效果,以期为漂浮植物深度净化污水处理厂尾水提供合适的生态工程模式与理论依据。结果表明:两种治理模式下,漂浮植物生长迅速,一级净化塘漂浮植物单位面积平均生物量最高,三级净化塘最低;尾水pH和DO浓度小幅度下降;尾水氮、磷浓度沿着水流流程方向逐渐降低,尤其是一级和二级净化塘对尾水中氮、磷的削减效果明显;2015年单一种养水葫芦模式下,尾水TN和TP平均质量浓度分别由10.62 mg·L~(-1)和0.38 mg·L~(-1)降至3.07 mg·L~(-1)和0.12 mg·L~(-1),去除率为71.06%和68.42%;2016年缩小工程规模,采用水葫芦、水浮莲组合种养模式时,尾水TN和TP平均质量浓度分别由13.13 mg·L~(-1)和0.42 mg·L~(-1)降至1.26 mg·L~(-1)和0.12 mg·L~(-1),去除率为90.37%和70.53%。综合分析,水浮莲、水葫芦组合种养模式,不仅节约工程用地面积,同时对尾水的净化效能更佳,每组合种养5-6 m~2即可处理1吨一级A尾水至地表Ⅴ类水标准,适合用于深度净化污水处理厂尾水。     

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。     

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。     

冬季北黄海溶解态CH_4和N_2O的浓度分布及海-气交换通量

2014年1月开展了北黄海表层海水中溶解态甲烷(CH_4)和氧化亚氮(N_2O)浓度及海水温盐等参数的观测研究.结果显示,冬季北黄海表层海水溶解态CH_4和N_2O的浓度范围分别为4.3—7.3 nmol·L-1和12.8—14.9 nmol·L-1,饱和度范围分别为150%—255%和128%—149%,是大气CH_4和N_2O的源.通过针对性开展温盐数据校正,区域和全球尺度大气CH_4和N_2O摩尔分数参考值的对比计算等关键过程的研究,优化提高了溶解态CH_4和N_2O饱和度及海-气交换通量计算方法和结果的准确度,得出1月份海-气CH_4和N_2O交换通量分别为6.3±5.1μmol·m-2·d-1和9.4±8.0μmol·m-2·d-1(W2014).并结合文献报道的春、夏、秋季节观测结果,将北黄海N_2O年释放量修订为1.02×10-2Tg.