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种植不同作物对农田N2O和CH4排放的影响及其驱动因子 总被引：3，自引：0，他引：3
以种植玉米(Zea mays)、大豆(Glycine max)和水稻(Oryza sativa)的农田生态系统为研究对象,于2003年6~10月系统观测了N2O和CH4的排放、土壤温度和湿度以及相关的生物学因子。玉米和水稻分别施化肥氮300 kg.hm-2,大豆未施氮肥。研究结果表明,作物类型对农田N2O和CH4排放具有显著的影响。土壤-玉米系统、土壤-大豆系统和土壤-水稻系统的N2O季节性平均排放通量分别为620.5±57.6、338.0±7.5和238.8±13.6μg.m-2.h-1(N2O)。种植作物促进了农田生态系统的N2O排放,玉米地土壤和裸地土壤的N2O平均排放通量分别为364.2±11.7和163.7±10.5μg.m-2.h-1(N2O)。土壤-玉米系统、土壤-水稻系统、玉米地土壤和裸地土壤N2O排放受土壤温度的影响,与土壤湿度无显著统计相关,但受土壤温度和水分的综合影响。土壤-大豆系统N2O排放随作物绿叶干重的增加而指数增加,与土壤温度和水分条件无统计相关,由大豆作物自身氮代谢所产生的N2O-N季节总量约为6.2 kg.hm-2(N)。土壤-水稻系统CH4平均排放通量为1.7±0.1 mg.m-2.h-1(CH4),烤田抑制了稻田CH4的排放。烤田前影响稻田CH4排放的主要因素是水稻生物量,烤田后的浅水灌溉及湿润灌溉阶段的CH4排放与土壤温度和水稻生物量无关。本研究未观测到旱作农田有吸收CH4的现象。 相似文献
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太湖地区冬小麦田与蔬菜地N2O排放对比观测研究 总被引：10，自引：0，他引：10
2003年11月8日至2004年6月5日对太湖地区相邻的蔬菜地和稻麦轮作生态系统的冬小麦田,在当季不施肥情况下的N2O排放进行了田间同步对比观测,分析了N2O排放时间变化以及土壤湿度、土壤温度、土壤速效氮含量和农业管理措施对N2O排放的影响。研究结果表明,小麦播种前的耕翻(表层大约7cm土壤旋耕)处理不会明显改变稻麦轮作农田整个旱地阶段的N2O排放总量,但却使小麦生长季初期的N2O排放明显减弱69%(p<0.01,p为相关概率),使小麦生长季后期的N2O排放明显偏高2.6倍(p<0.05),而对其余时间段的N2O排放作用不明显。与长期实行稻麦轮作的旱地阶段农田相比,由稻田改种蔬菜20多年的蔬菜地,其整个观测期的N2O排放总量比免耕处理小麦田同期的排放高85%(p<0.05),比耕翻处理小麦田同期的排放高99%(p<0.01)。蔬菜地N2O排放偏高的原因是土壤速效氮,特别是铵态氮含量明显偏高(p<0.01)。 相似文献
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华东地区稻麦轮作农田生态系统N2O排放的模拟研究 总被引：7，自引：0，他引：7
利用DNDC（DeNitrification and DeComposition）模式,对华东地区典型稻麦轮作农田生态系统的N2O排放特征进行了模拟研究。结果表明：该模式能模拟出轮作周期中N2O的主要排放峰值和排放趋势,但与实测值相比,模拟结果普遍有些偏小。相对而言,该模式对旱地阶段的模拟结果比较理想,尤其是对春季小麦返青至成熟期的模拟最好。因此,我们就该阶段影响N2O排放的主要因子进行了敏感性研究。结果指出,对这一阶段N2O排放影响最大的是化肥的施用,其他比较重要的影响因子还包括犁地方式、有机肥、降水量、降水中的N含量以及温度等。 相似文献
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华东稻麦轮作农田CH4、N2O和NO排放特征 总被引：2，自引：0，他引：2
利用同步自动观测系统对华东稻麦轮作农田的CH4、N2O和NO排放进行了长期连续观测,分析了这3种气体排放的季节特征及决定因素,结果表明,华东稻麦轮作农田的CH4、N2O和NO排放具有完全不同的季节变化形式。CH4的排放发生在水稻生长期,其他阶段排放不明显,土壤水分状况是决定整个轮作周期内CH4排放变化的主要因素。N2O排放具有"冬季无,水田少,旱地多"的季节变化特点,尤其以旱地阶段的排放为主,土壤水分状况和温度共同决定着N2O排放的季节变化形式。NO排放具有"冬季无,水田很少,春季旱地多于秋季旱地"的季节分布特点,轮作周期内97.3%±0.6%的NO排放都发生在除冬季以外的旱地阶段,NO排放的季节变化形式由土壤水分状况和温度共同决定。大多数情况下稻田CH4和N2O排放呈互为消长的关系,但在烤田期间,二者却有时甚至同时出现高排放。在N2O日平均排放通量小于5 mg.m-2.h-1时,稻麦轮作农田的N2O和NO排放呈明显的互为消长关系,但大于5 mg.m-2.h-1时,N2O排放很强,同时NO排放也很强。 相似文献
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小麦秸秆还田量对晋南地区裸地土壤—大气间甲烷、二氧化碳、氧化亚氮和一氧化氮交换的影响 总被引：11，自引：0，他引：11
采用静态暗箱采样—气相色谱/化学发光分析相结合的方法,对晋南地区盐碱地不同小麦秸秆还田量裸地土壤夏、秋季(2008年6～10月)的甲烷(CH4)、二氧化碳(CO2)、氧化亚氮(N2O)和一氧化氮(NO)交换通量进行了原位观测。结果表明:观测期内,秸秆全还田(FS)、秸秆一半还田(HS)和秸秆不还田(NS)处理土壤—大气间CH4、CO2、N2O和NO平均交换通量分别为-0.8±2.7、-1.4±2.3、-6.5±1.8μg(C).m-2.h-1(CH4),267.1±23.1、212.0±17.8、188.5±13.6mg(C).m-2.h-1(CO2),20.7±3.0、16.3±2.3、14.7±1.7μg(N).m-2.h-1(N2O),3.9±0.5、3.4±0.5、3.0±0.4μg(N).m-2.h-1(NO)。交换通量表现出明显的季节变化趋势,灌溉、降雨和温度变化是影响该趋势的主要因素。相对于NS处理,FS和HS处理降低了累积CH4吸收量(66%和59%),增加了累积CO2(42%和12%)、N2O(41%和9%)和NO(30%和13%)排放量,因此,秸秆还田促进了农田土壤总的温室气体排放。计算得到FS和HS处理小麦秸秆的CO2、N2O、NO排放系数分别为73.4%±1.6%和43.3%±1.0%(CO2)、0.37%±0.01%和0.17%±0.00%(N2O)、0.06%±0.00%和0.05%±0.00%(NO),FS处理的排放系数显著高于HS处理,且均低于同一实验地种植玉米、施肥农田的小麦秸秆排放系数(N2O和NO排放系数分别为2.32%和0.42%)。可见,在采用排放因子方法估算还田秸秆CO2、N2O和NO排放量时,应考虑秸秆还田量、农作物种植和施肥因素的影响。 相似文献
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大气CO2浓度升高和秸秆还田对稻麦轮作农田N2O排放的影响 总被引：3，自引：1，他引：2
随着大气CO2浓度的逐渐升高,CO2的施肥效应很可能对陆地生态系统的N2O地气交换过程产生一定的影响。在江苏北部的中国稻麦轮作FACE (Free-Air Carbon Dioxide Enrichment) 实验平台上,采用静态箱暗箱-色谱法,研究了一个稻麦轮作周期（2005年6月中旬至2006年6月中旬）3种小麦秸秆还田水平处理(全还田、半还田和不还田)和CO2浓度升高200 μmol·mol-1对稻麦轮作农田N2O排放的影响。结果表明,就当地传统农田管理方式下的砂性土壤稻麦轮作农田N2O排放而言,所采用的观测方法未能检测到显著的秸秆还田效应和大气CO2浓度升高效应。 相似文献
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反硝化过程是维系闭合氮循环所必需的氮素形态转化环节。土壤反硝化过程速率及产物比的直接测定是研究氮循环过程机理的基础,但却是一个难题。为解决此难题,德国卡尔斯鲁厄技术研究所与中国科学院大气物理研究所最近合作新建了一套通过氦环境培养-气体同步直接测定土壤反硝化气体--氮气（N2）、氧化亚氮（N2O）、一氧化氮（NO）和二氧化碳（CO2）排放的系统和与之配套的三阶段培养方法。为检验该新建系统和配套方法测定土壤反硝化过程的准确性和可靠性,以华北地区广泛分布的盐碱地农田土壤（采自山西运城）为研究对象开展实验室培养试验,在初始可溶性有机碳（DOC）供应比较充足约300 mgC kg–1干土（d.s.）的条件下,测试了不同初始土壤硝态氮含量水平（10、100 mgN kg–1d.s.左右,分别表示为10N和100N）的反硝化气体和CO2排放过程。结果显示：100N的反硝化速率（定义为N2、N2O 和NO 排放速率之和）显著高于10N 处理（统计检验显著水平p＜0.01）;两个处理的反硝化产物均以N2为主（质量比分别占77%和75%）,产物的NO/N2O摩尔比分别为1.2和1.5,N2O/N2摩尔比均为0.19;土壤反硝化气体动态排放速率及相关指标的测定结果表明,培养土壤中消失的硝态氮被回收81%～87%,培养前后的氮平衡率达92%～95%。因此,该新建方法测定土壤反硝化速率和产物比的结果具有很好的可靠性,为定量研究土壤反硝化过程提供了有效的直接测定手段。研究中检测到的土壤反硝化产物NO/N2O摩尔比大于1,不同于以往用液体培养基纯培养反硝化细菌得出的NO/N2O摩尔比远小于1的结论。这意味着,不能用NO/N2O摩尔比小于1与否来推断土壤排放的N2O和NO是主要来源于反硝化作用还是硝化作用。 相似文献
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半干旱草原温室气体排放/吸收与环境因子的关系研究 总被引：13，自引：3，他引：10
静态箱一气相色谱法对内蒙古半干旱草原连续两年的实验观测研究结果表明,内蒙古草原是大气CO2和N2O的排放源,而是CH4的汇.在植物生长不同季节,草原生态系统排放/吸收温室气体CO2,CH4和N2O的日变化形式各有不同,其中在植物生长旺季日变化形式最具特征.3种温室气体的季节排放/吸收高峰主要出现在土壤湿度较大的春融和降雨较为集中时期.所有草原植物生长季节CO2净排放日变化形式均为白天出现排放低值,夜间出现排放高值.较高的温度有利于CO2排放,地上生物量决定着光合吸收CO2量值的高低.影响半干旱草原吸收CH4和排放N2O日变化形式的关键是土壤含水量和供氧状况,日温变化则主要影响日变化强度.吸收CH4和排放N2O的季节变化与土壤湿度季节变化分别呈线性反、正相关,相关系数均在0.4～0.6之间.自由放牧使CO2、N2O和CH4交换速率日较差降低,同时使N2O和CH4年度排放/吸收量减少和CO2年度排放量增加. 相似文献
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ZHANG Yukun WANG Rui PAN Zhanlei LIU Yan ZHENG Xunhua JU Xiaotang ZHANG Chong BUTTERBACH-BAHL Klaus HUANG Binxiang 《大气和海洋科学快报》2019,(2)
准确定量施肥农田土壤的N_2排放仍然困难。本研究基于华北冬小麦季的一次基肥(尿素150 kg N ha~(–1))施用事件,采用氦培养-直接测定N_2法,在与田间土壤温度和氧气含量一致的条件下测定鲜土的N_2和N_2O排放。结果显示:施肥和灌溉/降雨事件共同促进N_2和N_2O出现峰值排放;施肥导致N_2O/(N_2O+N_2)摩尔比增加至0.25;基肥施用后的一个月内,土壤N_2和N_2+N_2O排放损失分别占肥料氮投入的1.6%和2.2%。我们的结果证实了广泛采用的乙炔抑制法极大的低估了冬小麦田石灰性土壤N_2排放造成的肥料氮素损失。 相似文献
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内蒙古草原温室气体排放日变化规律研究 总被引：11，自引：0，他引：11
采用静态值－气相色谱法研究内蒙古草原温室气体N2O、CO2、CH4与大气交换的日变化规律。CO2日排放变化形式基本相同，和大气交换的总结果是向大气排放，影响草原N2O排放日变化形式的关键是土壤含水量和表层土壤理化特性，日温变化主要影响其日变化强度；影响草原CH4日变化形式的关键因子是土壤水分和供氧状况，而温度和植物的生长状况则影响吸收强度，利用内蒙古草原温室气候排放相对固定的日变化形式，可以对相同生产季内每周1次的观测结果进行矫正。 相似文献
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农田生态系统温室气体排放研究进展 总被引：39，自引：0，他引：39
自1985年起,中国科学院大气物理研究所利用自行设计制造的自动观测仪器系统,历时十六年先后对我国四大类主要水稻产区的甲烷排放规律及其与土壤、气象条件和农业管理措施的关系进行了系统野外观测实验,并对稻田甲烷产生、转化和输送机理进行了理论研究,探讨了控制稻田甲烷排放的实用措施,建立了估算和预测稻田甲烷排放的数值模型.在甲烷排放的时空变化规律和转化率研究方面有一系列新的发现,在稻田甲烷产生率、排放率及其与环境条件的关系方面取得一系列新的成果,以充分证据改变了国际上关于全球和中国稻田甲烷排放总量的估算.在对稻田甲 相似文献
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l.Intr0ductionWiththedevelopmentofeconomy,theenvironmentalproblemsarebec0mingincreasinglyserious.Am0ngthem,theenhancementofgreenh0useeffectsandglobalwarm-ingaretwoimPOrtantonesthathavear0usedwideattention.Nitrousoxide(N,O)isanim-POrtantgreenhousegasandplayingagreatroleinthesetwoprocesses.SincetheIndustrialRevolution,theatmosphericN2Oconcentrationhasincreasedbyaboutl5%(IPCC,l995).Inthelast4Oyears,itincreasedrapidlyatarateof0.2%ro.3%yr-'(IPCC,l99O).Ifitin-creasesatthisrate,theatmospheri… 相似文献
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Mitigation options for methane, nitrous oxide and nitric oxide emissions from agricultural ecosystems 总被引：9，自引：0，他引：9
Zheng Xunhu Wang Mingxing Wang Yuesi Shen Renxing Li Jing J. Heyer M. Koegge H. Papen 《大气科学进展》2000,17(1):83-92
1.IntroductionNitrousoxide(N,O)andmethane(CH.)arethemostimportantgreenhousegassesintheatmospherewithitscontributiontoglobalwarmingjustlowerthanCO2.Theirconcentrationsinatmospherehavebeennotedtoincreasecurrentlyattherateof0.25%yr--'andl.02%yr',respectively(IPCC,1995).Atpresent,theincreaseofNZOandCH4intheatmospherehasbeenestimatedtoaccountfor20--25%oftheglobalwarming(FAO&IAEA,1992;Bailes&Bridges,1992).NOdoesnotabsorbradiationdirectlyintheatmosphere,buttheincreasingconcentrationofNOmay… 相似文献
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Agricultural cropping and animal production systems are important sources of atmospheric nitrous oxide (N2O). The assessment of the importance of N fertilization from synthetic fertilizer, animal wastes used as fertilizers and from N incorporated into the soil through biological N fixation, to global N2O emissions presented in this paper suggests that this source has been underestimated. We estimate that agricultural systems produce about one fourth of global N2O emissions. Methods of mitigating these emissions are presented which, if adopted globally could decrease annual N2O emissions from cropped soils by about 20%. 相似文献
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Carbon dioxide, methane, and nitrous oxide emissions from a rice-wheat rotation as affected by crop residue incorporation and temperature 总被引：10，自引：0，他引：10
Field measurements were made from June 2001 to May 2002 to evaluate the effect of crop residue application and temperature on CO2, CH4, and N2O emissions within an entire rice-wheat rotation season.Rapeseed cake and wheat straw were incorporated into the soil at a rate of 2.25 t hm-2 when the rice crop was transplanted in June 2001. Compared with the control, the incorporation of rapeseed cake enhanced the emissions of CO2, CH4, and N2O in the rice-growing season by 12.3%, 252.3%, and 17.5%,respectively, while no further effect was held on the emissions of CO2 and N2O in the following wheatgrowing season. The incorporation of wheat straw enhanced the emissions of CO2 and CH4 by 7.1%and 249.6%, respectively, but reduced the N2O emission by 18.8% in the rice-growing season. Significant reductions of 17.8% for the CO2 and of 12.9% for the N2O emission were observed in the following wheatgrowing season. A positive correlation existed between the emissions of N2O and CO2 (R2 = 0.445, n =73, p ＜ 0.001) from the rice-growing season when N2O was emitted. A trade-off relationship between the emissions of CH4 and N2O was found in the rice-growing season. The CH4 emission was significantly correlated with the CO2 emission for the period from rice transplantation to field drainage, but not for the entire rice-growing season. In addition, air temperature was found to regulate the CO2 emissions from the non-waterlogged period over the entire rice-wheat rotation season and the N2O emissions from the nonwaterlogged period of the rice-growing season, which can be quantitatively described by an exponential function. The temperature coefficient (Q10) was then evaluated to be 2.3±0.2 for the CO2 emission and 3.9±0.4 for the N2O emission, respectively. 相似文献
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放牧草地生态系统中氮素的损失和管理 总被引：13，自引：0，他引：13
对于大多数放牧草地,Ｎ素都是限制生产力的最重要因素之一,而生态系统中Ｎ素的损失量又很大,Ｎ素以ＮＯ－３、ＮＨ３、Ｎ２Ｏ等形态进入水圈和大气圈,不仅造成了生产上的资源浪费,而且对全球环境和人类健康都产生了深远的影响。本文将对草地生态系统中Ｎ素损失的主要过程（如氮挥发、反硝化和ＮＯ－３淋溶等）及影响因素研究的进展情况进行简要地综述,然后对ＩＭＧＡＲＳＳ项目研究中关于Ｎ素损失研究部分提出一些建议。草地生态系统中Ｎ素损失的主要途径包括：土壤、植物、动物排泄物和肥料的氨挥发;生物和化学反硝化;淋溶;动物体和动物产品对Ｎ素的固持;动植物残体和动物排泄物的燃烧;动物以排泄物形式将Ｎ素从生产区转移到非生产区;通过土壤侵蚀而损失等。放牧加速了草地生态系统中Ｎ素的损失速率。从全球角度分析ＮＨ３的来源后认为,生物残体燃烧是最大的ＮＨ３源,其次是自然土地。对欧洲ＮＨ３来源的研究表明,与人类活动有关的ＮＨ３挥发总量的大部分来源于牲畜排泄物的氨挥发。由于方法的限制,对田间条件下的反硝化测定较少,动物排泄物对Ｎ２Ｏ的贡献及对全球变化影响的研究数据较少。但研究表明,草地尿、粪斑处Ｎ２Ｏ释放速率很高,动物排泄物可能是最重要的Ｎ２Ｏ源。在半干 相似文献
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半干旱草原温室气体排放/吸收与环境因子的关系研究 总被引：7，自引：0，他引：7
静态箱—气相色谱法对内蒙古半干旱草原连续两年的实验观测研究结果表明，内蒙古草原是大气CO2和N2O的排放源，和CH4的汇。在植物生长不同季节，草原生态系统排放／吸收温室气体CO2、CH4和N2O的日变化形式各有不同，其中在植物生长旺季日变化形式最具特征。三种温室气体的季节排放／吸收高峰主要出现在土壤湿度较大的春融期和降雨较为集中时期。对所有草原植物生长季节，CO2净排放日变化形式均为白天出现排放低值，夜间出现排放高值。较高的温度有利于CO2排放，地上生物量决定着光合吸收CO2量值的高低。影响半干旱草原吸收CH4和排放N2O日变化形式的关键是土壤台水量和供氧状况，日温变化则主要影响日变化强度。吸收CH4和排放N2O的季节变化与土壤湿度季节变化分别呈线性反、正相关，相关系数均在0．4-0．6之间。自由放牧使CO2、N2O和CH4交换速率日较差降低，同时使N2O和CH4年度排放／吸收量减少和CO2年度排放量增加。 相似文献
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DNDC, a rainfall-driven and process-oriented model of soil carbon and nitrogen biogeochemistry, is applied to simulate the nitrous oxide emissions from agricultural ecosystem in Southeast China. We simulated the soil N2O emission during a whole rice-wheat rotation cycle (from Nov. 1, 1996 to Oct. 31, 1997) under three different conditions, which are A) no fertilizer, B) both chemical fertilizer and manure and, C) chemical fertilizer only. The processes of N2O emission were discussed in detail by comparing the model outputs with the results from field measurement. The comparison shows that the model is good at simulating most of the N2O emission pulses and trends. Although the simulated N2O emission fluxes are generally less than the measured ones, the model outputs during the dryland period, especially during the wheat reviving and maturing stages in spring, are much better than those during the paddy field period. Some sensitive experiments were made by simulating the N2O emissions in spring, when there is a smallest gap between the simulated fluxes and the measured ones. Meanwhile, the effects of some important regulating factors, such as the rainfall, N deposition by rainfall, temperature, tillage, nitrogen fertilizer and manure application on N2O emission during this period were analyzed. From the analysis, we draw a conclusion that soil moisture and fertilization are the most important regulating factors while the N2O emission is sensitive to some other factors, such as temperature, manure, tillage and the wet deposition of atmospheric nitrate. 相似文献