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。     

天宝岩长苞铁杉倒木微生物生物量和可溶性有机碳氮的变化

倒木是森林生态系统重要的碳库和养分库,测定倒木分解过程中微生物生物量和可溶性有机碳氮含量对于深入了解倒木分解机理具有重要意义。以天宝岩国家级自然保护区5个腐烂等级长苞铁杉(Tsuga longibracteata)倒木为研究对象,分析其树皮、边材和心材微生物生物量碳氮、可溶性有机碳氮含量以及碳氮比,结果表明:(1)长苞铁杉倒木含水率w为7.41%~63.27%,有机碳、全氮和全磷含量分别为311.66~564.87、2.34~5.82和0.09~0.35 g·kg-1;(2)高腐烂等级倒木(Ⅳ级和Ⅴ级)微生物生物量碳(MBC)和氮(MBN)含量均表现为心材边材树皮;(3)5个腐烂等级倒木边材和心材可溶性有机碳(DOC)含量均高于树皮,除第Ⅱ腐烂等级外,其他腐烂等级倒木心材可溶性有机氮(DON)含量均高于树皮和边材;(4)不同腐烂等级倒木心材微生物生物量碳氮比(MBC/MBN)变化较大,而不同腐烂等级倒木可溶性有机碳氮比(DOC/DON)则表现为边材变化较大;(5)倒木部位、腐烂等级及交互作用对其MBC、MBN、DOC、DON、MBC/MBN和DOC/DON均有极显著影响(P0.01);(6)倒木MBC含量与含水率呈极显著正相关(P0.01),DOC和DON含量也与含水率呈极显著正相关(P0.01),MBC/MBN和DOC/DON与全磷含量呈显著负相关(P0.05)。研究表明,倒木分解过程中微生物生物量碳氮和可溶性有机碳氮含量变化受其含水率影响较大。     

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。     

氮沉降对长白山白桦山杨天然次生林土壤微生物量碳氮和可溶性有机碳氮的影响

土壤理化性质易受氮沉降、温度变化、二氧化碳浓度等外界环境因子的影响,其中土壤微生物量碳、氮(MBC、MBN)和可溶性有机碳、氮(DOC、DON)作为土壤中高活性物质,更易受到诸如氮沉降等环境变化的影响,尤其是不同月份的温度和水分变化会对其产生显著影响。长白山白桦山、杨天然次生林对人工模拟氮沉降响应的控制试验始于2006年,共设计3个氮添加处理,即对照CK(N 0 kg·hm~(-2)·a~(-1))、低氮LN(N 25 kg·hm~(-2)·a~(-1))和高氮HN(N 50 kg·hm~(-2)·a~(-1)),每个处理重复3次。于2017年植物生长季(5-10月),按照不同土壤深度(上层0-10 cm和下层10-20 cm)分别对土壤pH、DOC、DON和MBC、MBN进行了分析。结果表明,(1)氮添加导致土壤pH显著降低(P0.05),变异系数随氮添加量逐步降低,且上、下层土壤表现一致。(2)氮沉降对上层土壤DOC表现为促进作用,对下层土壤DOC影响不显著(P0.05)。HN处理抑制上层土壤DON,而LN处理对5月和9月的上层土壤DON有促进作用,对6月和8月有抑制作用;LN处理促进下层土壤DON,而HN处理有抑制作用。(3)氮沉降在春季月份对MBC和MBN有抑制作用,秋季月份有促进作用;LN处理降低了夏季月份MBC和MBN,HN处理则差异不显著。(4)氮添加、月份、土壤深度以及三者之间的交互作用对土壤各指标都有显著影响,由此可见,单个月份的研究结果并不能代表整个生长季的总体变化趋势。故建议在开展土壤易发变化组分研究时,应同时关注时空变化对其的影响,并进行综合分析,才能确保研究结果的准确性和完整性。     

小麦-玉米周年耕作方式与增施有机肥对夏玉米土壤有机碳库及温室气体排放的影响

合理的耕作与施肥方式对农业可持续性与减缓全球气候变化有重要意义。借助从2010年开始的大田耕作与增施有机肥长期定位试验平台,采用二因素区组设计,设置小麦深耕+玉米免耕(DT)、小麦浅耕+玉米免耕(ST)、小麦免耕+玉米免耕(NT)、小麦深耕有机肥+玉米免耕(DTF)、小麦浅耕有机肥+玉米免耕(STF)和小麦免耕有机肥+玉米免耕(NTF)6个处理,研究华北平原冬小麦(Triticum aestivum L.)-夏玉米(Zea mays L.)周年不同耕作与增施有机肥对夏玉米有机碳库、产量与温室气体排放特征的影响。结果表明:增施有机肥,0—20cm土层,成熟期土壤总有机碳、易氧化有机碳与颗粒有机碳含量表现为NTFSTFDTF;20—40 cm土层,土壤总有机碳、易氧化有机碳在STF处理表现较高,分别为14.23 g·kg~(-1)和4.04 g·kg~(-1),颗粒有机碳在DTF下表现较高,为3.50 g·kg~(-1);40—60 cm土层,STF处理的土壤总有机碳与颗粒有机碳在成熟期表现较高,分别为8.99 g·kg~(-1)和0.89 g·kg~(-1);产量在DTF处理达到最高,为12 170 kg·hm~(-2);DTF处理增加了玉米土壤N_2O、CH_4和CO_2的排放,分别比DT处理增加了69.58%、83%和26.1%,NT与NTF处理能够有效地降低温室气体排放量、综合增温潜势与温室气体排放强度,NTF处理综合增温潜势与温室气体排放强度分别比DTF处理降低63.29%和57.22%。综合考虑耕作与施肥方式对玉米有机碳库、产量和温室气体的影响,短期监测来看,采用小麦免耕增施有机肥+玉米免耕的一年两熟制能够在保持玉米较高产量的同时固定土壤碳与降低温室气体排放。     

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)。     

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。     

添加秸秆生物质炭对酸化茶园土壤N_2O和CO_2排放的短期影响研究

为明确秸秆生物质炭对酸化茶园土壤改良及温室气体排放的影响,采用室内培养试验方法,研究了小麦秸秆生物质炭添加(对照CK:0 g·kg~(-1);低生物质炭B1:8 g·kg~(-1);中生物质炭B2:24 g·kg~(-1);高生物质炭B3:48 g·kg~(-1))对茶园土壤pH值和温室气体排放的影响。结果表明,与对照组CK相比,添加生物质炭显著抑制了酸性茶园土壤N2O的排放(P=0.000),但抑制效应并未随生物质炭添加量的增加而加强,培养期间各处理N2O累积排放量分别为:CK 2.366 mg·kg~(-1),B1 0.444mg·kg~(-1),B2 0.142 mg·kg~(-1),B3 0.207 mg·kg~(-1)。低生物质炭(8 g·kg~(-1))和中生物质炭(24 g·kg~(-1))处理的综合增温潜势(GWP)分别比对照组CK降低了33.45%和25.77%,而高生物质炭处理(48 g·kg~(-1))与对照处理差异不显著。这表明施用中低量生物质炭更有利于茶园土壤的固碳减排。此外,生物质炭显著提高了酸化茶园土壤p H值,生物质炭添加比例越大,p H值越高,故施用作物秸秆生物质炭有利于酸化土壤改良。相关性分析结果表明,土壤N_2O排放与pH值之间呈显著负相关关系,土壤p H值的升高可能是引起N_2O排放量降低的重要原因。     

玉米秸秆生物炭和碳骨架的制备及对农田土壤CO2排放的影响

为探明生物炭对黄土高原石灰性农田土壤CO_2排放的影响及机理,于400、600和800℃条件下制备玉米秸秆生物炭(BC),并采用热水浸提法制备碳骨架(BS)。在分析材料基本性质的基础上,将其分别按质量比1%和2%与土壤充分混匀,开展为期50 d的室内静态土壤培养实验。结果表明,随着热解温度的升高(从400℃上升到800℃),玉米秸秆生物炭和碳骨架的pH值和总碱性含氧官能团含量显著增加,而溶解性有机碳(DOC)含量、易氧化有机碳(ROC)含量和总酸性含氧官能团含量则显著降低(P0.05)。碳骨架DOC和ROC含量均显著低于同一热解温度条件下制得的生物炭(P0.05)。随着添加材料(生物炭或碳骨架)热解温度的升高,各处理CO_2累积排放量呈降低趋势,且添加生物炭处理的CO_2累积排放量高于添加碳骨架处理,尤其是BC-2%处理CO_2累积排放量显著高于BS-1%处理(P0.05)。在整个培养过程中,培养体系的DOC和ROC含量均呈降低趋势,但DOC含量降低幅度(87.90%～89.18%)大于ROC含量(19.29%～38.49%);培养过程中400、600和800℃处理DOC和ROC含量均呈BC-2%BC-1%/BS-2%BS-1%对照趋势。在添加生物炭或碳骨架处理中,与ROC含量相比,DOC含量对CO_2排放变化的解释程度更高,且达到显著水平(P0.01)。DOC和ROC含量均是影响黄土高原石灰性农田土壤CO_2排放的重要因素,但相比较而言,DOC含量的影响更加显著。     

中国东部区域土壤活性有机碳分布特征及其影响因素

土壤活性有机碳是反映土壤有机碳响应环境条件变化的敏感指标。为了解大尺度区域土壤活性有机碳分布特征,选取中国东部区域72个土壤样本,分析其溶解性有机碳(DOC)和土壤水溶性有机碳(WSOC)的分布特征并探讨了自然因素以及土地利用方式对二者的影响,为土壤碳循环、改进土地利用管理和解释温室气体排放提供基础数据和科学依据。结果表明,不同土壤类型中,暗棕壤[(94.56±12.17)mg·kg~(-1)]和黄棕壤[(90.81±19.49)mg·kg~(-1)]的DOC质量分数显著高于红壤[(73.76±13.620)mg·kg~(-1),P0.05],棕壤WSOC质量分数[(63.83±20.49)mg·kg~(-1)]显著高于红壤[(50.54±4.50)mg·kg~(-1),P0.05];不同温度带下,中温带、暖温带和北亚热带土壤DOC含量分别为中亚热带的1.25、1.13和1.24倍(P0.05),中温带、暖温带和北亚热带WSOC含量分别比中亚热带高出20.18%、16.33%和24.12%(P0.05);不同湿度带中,半湿润区土壤DOC和WSOC含量分别是湿润区的1.12倍和1.21倍(P0.05)。不同地貌类型下,平坝区土壤DOC质量分数[(87.13±14.31)mg·kg~(-1)]显著高于丘陵区[(78.61±14.90)mg·kg~(-1),P0.05],且其最低值[(75.78±14.47)mg·kg~(-1)]位于海拔高度150~200 m区域内;土壤WSOC含量在不同地貌类型下无显著差异(P0.05)。不同成土母质中,黄土母质发育的土壤DOC质量分数[(95.70±21.07)mg·kg~(-1)]显著高于花岗岩发育的土壤[(76.99±13.67)mg·kg~(-1),P0.05]。不同土地利用方式中,林地土壤DOC含量为水田土壤的1.21倍(P0.05)。逐步回归分析结果表明,年平均气温和年平均降水量是土壤DOC空间变异的主控因子;而土壤WSOC的变异仅受年平均气温的影响。综上,在该尺度下,气候会显著影响土壤DOC和WSOC的含量分布。     

牦牛排泄物输入对若尔盖高寒泥炭地土壤短期氮转化的潜在影响

牦牛放牧是若尔盖泥炭地一个普遍现象,牦牛排泄物直接返还于泥炭地.通过室内短期培养实验,利用~(15)N稳定同位素成对标记法结合马尔可夫链蒙特卡洛随机采样方法(MCMC)数值模型,研究牦牛排泄物输入对泥炭地土壤氮初级转化速率的影响.结果表明,施粪组土壤NH_4~+-N的总生产速率(17.49 mg kg~(-1) d~(-1))约为对照组的2倍(8.94 mg kg~(-1)d~(-1)),其中有机氮的矿化作用是其主要来源途径.两种处理土壤NH_4~+-N的总消耗速率均大于各自总生产速率,其中被微生物的同化作用固定于难分解有机氮库中的NH4+-N分别占其总消耗量的70%(对照组)和91%(施粪组).微生物的自养硝化作用是两种处理土壤NO_3~--N的主要产生途径,分别为5.31 mg kg~(-1) d~(-1)(对照组)和2.13 mg kg~(-1) d~(-1)(施粪组),均占各自NO_3~--N总生产量的80%以上.对照组和施粪组土壤NO_3~--N的主要利用方式均为NO_3~--N的异化还原作用,分别为0.20和0.24 mg kg~(-1) d~(-1).施粪组土壤N_2O累积排放量最高,为7.81 mg kg~(-1),对照组次之,为6.08 mg kg~(-1),施尿组最少,为3.04 mgkg~(-1).施粪和施尿使土壤CH_4累积排放量分别增加了2.08和9.49 mg kg~(-1).施粪组和施尿组土壤CO_2累计排放量分别为对照组(145.17 mg kg~(-1))的3.89倍和22.63倍.总体来说,牦牛粪便输入通过促进土壤有机氮的矿化作用、抑制微生物的自养硝化作用以及促进NO_3~--N的异化还原作用,提高了土壤的供氮能力和减少了NO_3~--N的淋溶风险.     

增温对冬小麦根系残体及秸秆分解特性的影响

研究增温条件下冬小麦根系残体和秸秆在土壤中的分解系数的变异规律及影响因素,可为探讨农田土壤-作物系统碳循环对气候变暖的长期响应规律提供理论依据和数据支撑。为研究一个生长季的昼夜连续增温对冬小麦根系残体及秸秆分解系数以及分解后土壤酶活性等理化性质的影响,采集田间经过一个生长季昼夜增温处理的根系残体(W-根)和秸秆(W-秸秆)以及不增温处理(对照)的根系残体(CK-根)和秸秆(CK-秸秆),设置W-根、W-秸秆、CK-根、CK-秸秆的4个添加处理,每个处理设置4个添加水平(0.3、0.6、0.9、1.2g),将这些根系残体和秸秆添加到土壤中进行培养瓶培养,测定了不同处理下的土壤CO_2排放量及培养后的pH、水溶性有机碳(DOC)含量、脲酶活性、转化酶活性、过氧化氢酶活性。结果表明,土壤CO_2排放量与残体添加量之间存在极显著的一元线性回归关系,线性方程的斜率即代表了不同残体的分解系数。W-根的分解系数为(0.269 9±0.008 0) mg?g~(-1)?g~(-1),显著高于CK-根的分解系数(0.240 7±0.009 0) mg?g~(-1)?g~(-1);而W-秸秆的分解系数为(0.257 3±0.003 0) mg?g~(-1)?g~(-1),CK-秸秆的分解系数为(0.258 7±0.015 0) mg?g~(-1)?g~(-1),差异不显著(P0.05)。不同处理下土壤CO_2排放量随土壤pH的增大而极显著(P0.001)减小,随土壤DOC含量的增大而极显著(P0.001)增大。不同处理下土壤CO_2排放量与土壤脲酶、转化酶、过氧化氢酶活性均存在极显著(P0.001)的自然对数回归关系,土壤脲酶、转化酶、过氧化氢酶活性分别可解释75.7%(R~2=0.757)、80.3%(R~2=0.803)、92.7%(R~2=0.927)的土壤CO_2排放量的变异。研究表明,增温显著提高了冬小麦根系残体的分解系数,但对冬小麦秸秆的分解系数无显著影响。根系残体和秸秆在土壤中分解所释放的CO_2量与酶活性存在自然对数回归关系。     

温度对东北平原水稻田甲烷排放的影响

水稻(Oryza sativa)田是农业环境中甲烷(CH_4)排放的重要来源。在东北水稻主产区三江平原和辽河平原开展典型水稻田CH_4排放监测、分析CH_4排放与温度之间的关系,对制定合理的减排措施来降低水稻田温室气体CH_4排放具有的一定参考意义。该研究将两地2017—2018年水稻田CH4的高频通量、温度、水稻生育期数据相结合,研究CH4的排放过程、不同时间尺度的排放特性及其在不同生育阶段对温度变化响应的敏感性。结果表明,2017年三江平原和辽河平原CH4的年排放量分别是26.77 g·m~(-2)和16.17 g·m~(-2)。两地2018年CH_4的排放量均比2017年明显增加,年际变化差异显著。三江平原6月和7月排放量最大,分蘖期是CH_4排放高峰,最大排放速率为0.127μmol·m~(-2)·s~(-1),非生长季基本无CH_4排放。辽河平原拔节抽穗期和成熟期是CH_4排放高峰,7月CH_4月排放量最高,拔节—抽穗期的排放速率增加至0.102μmol·m~(-2)·s~(-1),然后逐渐减少,生长季末出现第三个峰值,在非生长季存在CH_4排放弱日变化。2018年与2017年的气温持平,但5—9月土壤温度比2017年略有升高。三江平原生长季夜间CH_4排放与土壤温度符合指数相关关系,孕穗到排水前CH_4排放对温度变化最敏感(温度敏感性系数Q10=11.336),辽河平原只有泡田到返青期CH4排放与土壤温度符合指数相关关系(温度敏感性系数Q10=2.846)。三江平原和辽河平原典型水稻田的灌溉制度、淹水条件、种植方式基本相同,而辽河平原水稻田CH_4排放比三江平原水稻田低。土壤温度变化对三江平原水稻田CH_4排放速率的影响比辽河平原强。     

黑龙江地区不同类型水稻土活性有机碳的特征

通过野外实地调查取样和室内分析相结合的方法,研究黑龙江地区4种类型(起源土壤分别为黑土、草甸土、白浆土和沼泽土)水稻土活性有机碳含量及其分配比例、碳库活度。结果表明,4种类型水稻土易氧化有机碳(ROC)含量及其分配比例均明显高于可溶性有机碳(DOC)和微生物量碳(MBC),ROC、DOC和MBC质量分数分别为1 390.3~15 685.1、533.4~1 329.7和138.5~1 052.1 mg·kg-1,其分配比例分别为10.1%~34.9%、1.8%~7.7%和0.5%~3.3%;不同类型对土壤DOC、MBC、ROC含量及其分配比例和碳库活度(aR)均具有显著性影响,4种类型水稻土间DOC、MBC、ROC含量及其比例和aR均达显著性差异(P0.01),不同类型水稻土的ROC/TOC比例和aR的大小顺序相同,依次为黑土型草甸土型沼泽土型白浆土型;4种类型水稻土的ROC含量与TOC含量之间均呈极显著的正相关关系(P0.01)。     

不同有机物料在潮棕壤中有机碳分解进程

用尼龙网袋法研究了特定年度中，不同月份间有机物料在潮棕壤旱田、水田中有机碳分解速率及C／N变化。结果表明，4种物料(玉米秸和玉米根，水稻秸和水稻根)在潮棕壤地区温度、湿度适宜的前3个月(1999年7—月)迅速分解，之后进入缓慢分解阶段，其中根的分解残留率始终高于秸秆。经计算约有2／3的玉米根和稻根腐解产物残留在土壤里；分解至试验结束。所有物料的C/N比都趋于一致，约在10—13之间，与土壤腐殖质的洲比非常相近，说明这些物料已基本完成其腐殖化过程，而成为较稳定的有机组分、这对增加土壤有机质、培肥土壤非常重要。     

不同量生物炭施用与蚯蚓互作对土壤N2O及CO2排放的影响

为明确不同量生物炭施用与蚯蚓互作对土壤N_2O和CO_2排放的影响,设置了仅有土壤(S)、接种蚯蚓(SE)、施用低剂量生物炭(SL)、接种蚯蚓并施用低剂量生物炭(SLE)、施用高剂量生物炭(SH)和接种蚯蚓并施用高剂量生物炭(SHE)6个处理,开展了50 d的室内培养试验。结果表明,施加生物炭显著降低蚯蚓生物量,与接种前相比,SE处理蚯蚓生物量下降18%,SLE处理蚯蚓生物量下降26%,而SHE处理蚯蚓生物量下降高达37%。培养结束后,接种蚯蚓处理(SE、SLE和SHE)N_2O累积排放量分别为589.8、538.0和258.3μg·kg~(-1),均显著高于未接种蚯蚓处理(S、SL和SH处理N_2O累积排放量分别为57.1、34.5和23.4μg·kg~(-1))。添加生物炭显著降低接种蚯蚓处理N_2O排放量,且生物炭添加量越高,效果越明显。接种蚯蚓处理(SE、SLE和SHE)CO_2累积排放量分别为686.1、682.2和420.7 mg·kg~(-1),均显著高于未接种蚯蚓处理(S、SL和SH处理CO_2累积排放量分别为346.9、268.7和165.9 mg·kg~(-1))。添加生物炭降低了接种蚯蚓处理CO_2累积排放量,但仅高剂量生物炭添加处理(SHE)与无生物炭处理(SE)间存在显著差异。主体间效应检验结果显示,蚯蚓、生物炭均对土壤CO_2和N_2O累积排放量产生显著影响,蚯蚓和生物炭的交互作用仅对N_2O累积排放量产生显著影响。此外,在所有处理中,添加生物炭均增加土壤pH值,降低土壤无机氮含量。因此,高剂量生物炭施用可能通过提高土壤pH值、降低土壤无机氮含量和对蚯蚓活性的影响来抑制蚯蚓作用下的土壤N_2O和CO_2排放。     

耕作年限对鄱阳湖围垦区稻田土壤有机碳组分的影响

在鄱阳湖围垦区选取6个不同耕作年限的稻田,分析测定了土壤总有机碳(SOC)、重组有机碳(HFOC)、轻组有机碳(LFOC)和微生物生物量碳(MBC)含量,以阐明耕作年限对土壤有机碳组分的影响。结果表明:(1)鄱阳湖围垦区稻田0~30 cm土层土壤HFOC、LFOC和MBC含量分别为5.89~24.01 mg·g~(-1)、0.47~4.14 mg·g~(-1)和12.43~850.53 mg·kg~(-1),3种有机碳组分均与SOC含量呈显著正相关关系(P0.01)。(2)耕作年限显著影响HFOC、LFOC和MBC含量,随着耕作年限的增加,3种有机碳组分含量均呈不同程度的增加趋势,但其占SOC的比例随有机碳组分及土层呈不同的变化规律。(3)鄱阳湖区围垦稻田与垦殖前的湿地相比,HFOC占SOC的比例在耕作50 a后呈相对稳定状态,但较天然湿地小,表明围垦在一定程度上降低了土壤碳库的稳定性。     

水分变化对若尔盖高寒湿地木里薹草(Carex muliensis)枯落物分解及CO_2排放的影响

枯落物分解是湿地生态系统物质循环和能量流动的重要环节,是调控全球碳平衡的关键过程之一。深入探究枯落物分解对水分变化的响应,对于了解湿地生态系统碳动态及其对气候变化的反馈至关重要。以若尔盖高寒湿地优势植物种木里薹草(Carex muliensis)枯落物为研究对象,设置不同水量和频率的干湿交替变化试验,测定枯落物失重率以及CO_2排放量,研究枯落物分解对于水分变化的响应。结果表明,培养期间水分变化对木里薹草枯落物失重率没有显著影响。不同干湿交替处理下枯落物失重率的变化范围为31.64%～34.26%。水量、频率及两者交互作用对枯落物CO_2排放均有显著影响(P0.05)。与低水量相比,高水量处理增加了木里薹草枯落物CO_2排放量。在高水量处理下,降低降水频率可显著增加CO_2排放(P0.05),高、低频率下CO_2排放量分别为(5.28±0.24)和(10.77±0.64) g·kg~(-1)。因此,未来降水格局变化(包括降水量和降水频率变化)将对若尔盖高寒湿地木里薹草枯落物分解过程中的CO_2排放产生重要影响。     

稻季磷锌处理对水稻和伴矿景天吸收镉的影响

超积累植物与农作物轮作或间套作是实现重金属污染土壤边生产边修复的重要方式。通过水稻和伴矿景天(Sedum plumbizincicola)轮作的盆栽试验来研究Cd污染酸性红壤上稻季增施P和Zn对水稻和后茬伴矿景天吸收Cd的影响。结果表明,稻季高P处理(400 mg·kg~(-1))土壤CaCl_2提取态Cd含量较对照(100 mg·kg~(-1))有所降低,水稻秸秆Cd含量无明显影响,但秸秆向籽粒的转运系数显著降低;稻季Zn处理降低了土壤CaCl_2提取态Cd含量,糙米Cd含量由0.21 mg·kg~(-1)(对照)降低至0.15 mg·kg~(-1);稻季增施P和Zn对后茬伴矿景天生长及地上部Cd含量未产生明显影响;Zn处理促进了稻米和伴矿景天对Zn的吸收。稻季适当增施P和Zn降低了水稻Cd积累风险,而对后茬伴矿景天Cd吸收修复无影响,可作为Cd污染土壤水稻与伴矿景天轮作边生产边修复的调控手段。     

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)