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《农业环境与发展》2020,(3)
农田管理措施对农田生态系统碳循环影响显著,进而制约土壤肥力、农业生产及粮食安全,影响气候变化和环境健康。本文综述了不同农田管理措施(施肥方式、种植制度、耕作模式)对农田土壤有机碳、含碳温室气体排放和土壤微生物的影响。发现有机肥与无机肥配施情景下土壤有机碳增速最快,且施肥量与土壤碳库存在阈值效应;有机肥的施用增加了土壤中CO2排放通量,磷、钾两种肥料的施用与施用氮肥相比更能降低农田土壤排放温室气体产生的全球增温潜势;提高有机肥和磷肥的施用比例有利于土壤中微生物丰富度的提高和微生物量碳的积累。种植结构和种植密度均会影响农田土壤的碳储量,种植结构对农田生态系统温室气体排放影响显著,轮作和间作的种植模式与传统单一作物种植相比可有效减少农田含碳温室气体的排放,同时,轮作与连作相比更有利于土壤微生物多样性的增加。保护性耕作措施有利于农田土壤固碳效率的提高,可降低农田温室气体的排放,且对微生物活性、多样性、群落结构以及碳源利用情况均有积极影响。最后总结了国际主流碳模型在农田生态系统的应用概况,并提出了未来发展展望。 相似文献
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保护性耕作对温室效应的影响 总被引：15，自引：2，他引：13
农业是非常重要的温室气体排放源,而不合理的农田管理措施强化了农田排放源的特征,同时弱化了吸收汇的作用。保护性耕作对温室效应的影响来自两方面,一方面是免耕减少了农田CO2排放,对CH4和N2O排放的影响不明确;另一方面是秸秆还田以后部分秸秆C以气体形式释放进入大气,增加了农田CO2、CH4排放,但秸秆还田相对其他用途提高了土壤固碳潜力,减少了总的温室气体排放量。通过耕作与秸秆管理对温室气体排放资料的整理分析,指明保护性耕作是一种有利于减少温室效应的农田管理措施,为保护性耕作的温室效应研究提供借鉴。 相似文献
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农田土壤温室气体排放机理与影响因素研究进展 总被引：50，自引：2，他引：50
根据近几年国内外相关文献，对农田土壤中二氧化碳，甲烷与氧化亚氮排放相关机理及影响因子进行了归纳，并介绍了动物废弃物施用于农田土壤所导致的温室气体排放的变化情况，同时还对一些与土壤温室气体排放影响因素有关的定量模拟方程进行了介绍。 相似文献
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农田土壤主要温室气体(CO2、CH4、N2O)的源/汇强度及其温室效应研究进展 总被引：42，自引：7，他引：35
气候变化是当今全球面临的重大挑战, 人类社会生产生活引起的温室气体排放是全球气候变暖的主要原因。大气中CO2、CH4 和N2O 是最重要的温室气体, 对温室效应的贡献率占了近80%。据估计, 大气中每年有5%~20%的CO2、15%~30%的CH4、80%~90%的N2O 来源于土壤, 而农田土壤是温室气体的重要排放源。本文重点阐述了农田土壤温室气体产生、排放或吸收机理及其影响因素, 指出土地利用方式和农业生产力水平等人为控制因素通过影响土壤和作物生长条件来影响农田土壤温室气体产生与排放或吸收。所以, 我们可以从人类活动对农田生态系统的影响着手, 通过改善农业生产方式和作物生长条件来探索温室气体减排措施, 达到固碳/氮增汇的目的。对国内外关于农田温室气体排放的源/汇强度及其综合温室效应评估的最新研究进展进行了综述, 指出正确估算与评价农田土壤温室气体的源/汇强度及其对大气中主要温室气体浓度变化的贡献, 有助于为温室气体减排以及减少气候变化预测的不确定性提供理论依据。 相似文献
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土壤生态系统是温室气体排放的主要来源之一，降低土壤温室气体排放对于缓解全球变暖具有重要意义。近年来，生物质炭在改良土壤性质、提高土壤碳汇和影响土壤温室气体排放方面展现出了巨大的潜力。因此，关于施加生物质炭对土壤温室气体排放影响的研究已经成为了环境科学和农业生态领域的研究热点。然而，生物质炭对土壤温室气体净排放的影响是促进还是抑制尚无统一定论。不同植被类型条件下土壤温室气体排放也存在较大差异，故而研究添加生物质炭对不同植被类型土壤温室气体排放的影响至关重要。本文综述了添加生物质炭对林地、农田及设施蔬菜土壤中CO2、CH4和N2O排放的影响，探讨了生物质炭对土壤温室气体排放的作用机制。总结发现，不同植被类型土壤添加生物质炭将降低土壤N2O的排放，并且增加土地对CH4的吸收，而对CO2排放的影响没有统一定论。结合国内外生物质炭在该领域的研究现状，未来需开展生物质炭在土壤温室气体减排领域的长期系统研究，同时应充分考虑使用生物质炭可能存在的潜在环境风险，以期为生物质炭在土壤温室气体减排中的应用提供可靠的科学依... 相似文献
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华北冬小麦/夏玉米农田水氮管理的温室效应评价 总被引：1，自引：0，他引：1
【目的】农田水肥的高投入在保障粮食产量的同时也伴随着温室气体的排放。本研究以农田投入品的生产和运输—作物生长的整个过程为研究对象,对农田生态系统中不同水氮管理措施的温室效应开展了评价。【方法】在已经确定粮食产量和温室气体排放强度评价指标的基础上,对土壤固碳深度和减排措施评价的时间尺度进行了分析,将土壤固碳深度确定为30 cm以上,温室效应评价的时间尺度确定为20 年,提出了以田间试验与过程模型相结合,辅以调研的评价方法,来反映产量和温室气体排放强度对不同管理措施的响应。常规农民措施的农田投入量(灌溉量和施氮量等)通过问卷调研和文献数据来获得。以华北平原冬小麦/夏玉米轮作模式为例,利用验证后的农田生态系统管理模型(APSIM)对不同措施(氮肥利用、 灌溉和有机肥配施)进行20 年 (1990~2010)尺度的模拟,并结合农田投入品在生产和运输过程的排放,遵照评价方法对不同水氮管理措施的温室效应进行了分析。【结果】与当前常规农民措施相比,将常规施氮量从520 kg/hm2减少为400 kg/hm2,粮食产量在20 a间不存在显著性差异(P=0.39),但年均温室气体排放总量(AE-GHG)可减少约1.45 t/hm2,温室气体排放强度(GHGI)可减少约0.08 t/t; 若将该地区常规灌溉量从300 mm减少到240 mm,粮食产量在20年间不存在显著性差异(P=0.39),年均温室气体排放总量(AE-GHG)可减少约0.29 t/hm2,温室气体排放强度(GHGI)可减少约0.01 t/t,主要归因于电力消耗的降低,减少了生产和传输过程中温室气体排放; 若将常规措施中的底肥(N)全部替换为有机肥,粮食产量在20年间不存在显著性差异(P=0.63),年均温室气体排放总量(AE-GHG)可减少约0.03 t/hm2,温室气体排放强度(GHGI)则基本无变化,虽然有机肥可带来更多的土壤固碳,但是若考虑到其堆肥生产排放和还田过程增加的油耗排放,其总体温室气体减排量并不明显。【结论】在华北平原当前情况下,农田温室气体减排措施应以减施化肥、 减少灌溉量为主要方向,可同时实现氮肥生产运输和农田土壤排放2个环节上的减排。年施用氮肥减少120 kg/hm2,灌溉量减少60 mm,20年内温室气体减排潜力约为1.45和0.29 t/(hm2·a)。 相似文献
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二氧化碳（CO2）和甲烷（CH4）是重要的温室气体,研究免耕稻田CO2和CH4排放有助于评价稻田免耕技术对全球气候变化及碳循环的影响。本文通过运用静态箱技术和田间原位碱液吸收法研究了免耕稻田土壤CO2和CH4的排放规律和排放量,及其稻田碳（C）的收支状况。研究表明,施肥提高了CH4排放,而不影响CO2的排放;免耕显著影响稻田CH4排放,而CO2的排放不受耕作影响。对稻田C收支及平衡的分析表明,施肥提高了稻田系统C的输入,同时,相对于翻耕处理,免耕处理表现为大气C的“汇”,表明了稻田免耕能将更多的碳累积于农田土壤碳库中,有利于提高稻田生态系统在减缓气温上升过程中所发挥的作用。 相似文献
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免耕方式下土壤温室气体排放及影响因素的研究进展 总被引：2，自引：1，他引：2
综述了免耕方式下农田土壤中3种主要温室气体(CO2、N2O和CH4)的排放情况及影响因素。分析发现,这些温室气体的排放受到诸多因子的影响,如免耕农作持续时间、土壤特性、秸秆(种类、粉碎长短和施用方式)、降水和土壤温度等等。大多数研究都认为,免耕方式下CO2和CH4的释放有所降低,N2O的释放会加强,但这种结果并不是不变的,它会随着影响因素的变化而变化,有时甚至出现相反的结果。因此,免耕方式下,温室气体的排放情况是由不同免耕地区的环境条件决定的,只有结合当地实际情况才能对温室气体的排放做出正确的评价。最后指出了目前研究的不足,并对今后的研究提出了展望。 相似文献
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不同有机物料还田对农田系统净温室气体排放的影响 总被引：4，自引：0，他引：4
农业有机物料的循环利用不但能解决自身对环境的污染问题、为农田提供养分,而且对增加土壤碳库、减少温室气体(GHG)排放和应对气候变化也发挥着重要作用。该文选用来自5个涉农系统的有机物料(秸秆、沼渣、菌渣、酒渣和猪粪)进行还田,以单施化肥为对照,基于田间定位试验,研究不同有机物料还田对农田土壤碳库、土壤温室气体排放的影响,在此基础上采用土壤碳库法对农田系统净温室气体排放(NGHGE)进行综合评价。2013-2015年的结果表明:1)与无机肥对照相比,有机物料还田均不同程度地提高农田土壤固碳能力,2013-2015年平均提高0-20cm土壤碳储量63.52%,其中秸秆、沼渣、菌渣、酒渣和猪粪分别比无机肥提高33.13%、86.34%、75.97%、52.66%和69.48%,来自农田系统外的几种有机物料还田效果优于秸秆,更有利于土壤碳储量的增加。2)除秸秆外,有机物料还田均不同程度地增加土壤温室气体排放,与无机肥对照相比,土壤增温潜势(GWPsoil)平均增幅达到67.23%,其中,沼渣、菌渣、酒渣和猪粪处理的土壤GWPsoil分别比秸秆还田处理高30.23%、27.84%、62.10%和52.55%,秸秆还田低于酒渣和猪粪处理(P0.05)。3)各处理的NGHGE均为正值,代表各处理均为温室气体的源,但是,除了菌渣还田处理的NGHGE高于无机肥之外,其他有机物料还田的NGHGE显著低于无机肥处理(P0.05),秸秆、沼渣、酒渣和猪粪的NGHGE分别比无机肥低52.78%、56.30%、54.19%和90.35%,说明猪粪、沼渣和酒渣经过农田系统外循环后还田之后减少温室效应效果优于直接还田的秸秆。综合显示,农业有机物料的循环利用有利于土壤碳储量的增加,除了菌渣之外,猪粪、沼渣、酒渣和秸秆还田虽均增加了土壤温室气体排放,综合土壤固碳和排放,整个农田系统的净温室气体排放还是减少了。 相似文献
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稻田秸秆还田的土壤增碳及温室气体排放效应和机理研究进展 总被引：10，自引：0，他引：10
秸秆还田是水稻生产中普遍采用的一项措施,具有固碳和促进养分元素循环、减少生产中的化肥施用等生态环境功能,但亦存在温室气体排放问题。鉴于秸秆还田对稻田产生固碳和温室气体增排的双重效果,本文综述了稻田生态系统秸秆资源利用现状,探讨了秸秆还田的土壤增碳效应,总结了秸秆还田下的温室气体(CO2、N2O和CH4)排放过程及其微生物过程机理。提出了应加强秸秆还田增碳过程中的物理–化学过程与微生物过程的耦合机理及其对固碳功能的作用机理、稻田温室气体产生机制与控制途径的研究,以实现稻田土壤固碳减排增汇和增产的共轭双赢作用。 相似文献
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针对中国黄河中上游河套灌区不合理灌溉和施肥造成的盐碱农田碳排放加剧和生态系统服务功能退化等问题，该研究以向日葵盐碱农田为研究对象，开展连续2 a的田间试验，探讨滴灌条件下有机肥施用对盐碱农田生态系统净碳收支和生态系统服务功能价值的影响。试验设置滴灌灌水下限及施肥模式2个因素。灌水下限设置2个水平（W1：土壤基质势阈值为−20 kPa，W2：土壤基质势阈值为−30 kPa），每个灌水下限下设置3种施肥模式（CK：纯施化肥，LBF：褐煤碳基有机肥4.5 t/hm2，SMF：羊粪堆肥5 t/hm2），采用完全随机区组设计。另设畦灌施加化肥处理作为对照（MCK）。对不同处理的生态系统净碳收支及其组成要素以及3种生态系统服务价值（农产品供给功能价值、积累有机质功能价值和气体调节价值）进行了对比分析。结果表明：相同施肥条件下，滴灌处理的土壤有机质含量、作物净初级生产力、籽粒碳输出和土壤碳排放高于畦灌处理，且这些指标的值均随土壤基质势升高而增加。相同灌溉条件下，施加有机肥处理可以显著提高土壤有机质含量、净初级生产力和籽粒碳输出并降低土壤碳排放。其中，滴灌灌水下限−20 kPa与褐煤碳基有机肥用量4.5 t/hm2（W1LBF）相结合的处理有效促进了作物生长，并获得了最高的净初级生产力以及较低的土壤碳排放量，最终获得了最高的生态系统碳汇能力。此外，净初级生产力、土壤有机质和土壤碳排放等指标的变化影响了生态系统服价值。与MCK处理相比，W1LBF处理能够显著提升农产品供给功能价值、积累有机质功能价值和气体调节价值，增幅分别为8004.20、923.9和2094.70元/hm2。综上所述，该研究发现在河套灌区向日葵盐碱农田中，采用滴灌−20 kPa灌水下限结合4.5 t/hm2褐煤碳基有机肥可以增加作物初级净生产力、提高盐碱农田系统的碳汇能力和生态系统服务功能价值。该研究可为干旱半干旱地区盐碱向日葵农田固碳减排和生态系统可持续发展提供科学依据。 相似文献
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基于Century模型和1:500 000土壤数据库的华东旱地土壤有机碳动态模拟 总被引：1，自引：0，他引：1
WANG Shi-Hang SHI Xue-Zheng ZHAO Yong-Cun D. C. WEINDORF YU Dong-Sheng XU Sheng-Xiang TAN Man-Zhi SUN Wei-Xia 《土壤圈》2011,21(3):277-287
Changes in soil organic carbon (SOC) in agricultural soils influence soil quality and greenhouse gas concentrations in the atmosphere. Dry farmland covers more than 70% of the whole cropland area in China and plays an important role in mitigating carbon dioxide (CO2) emissions. In this study, 4109 dry farmland soil polygons were extracted using spatial overlay analysis of the soil layer (1:500000) and the land use layer (1:500000) to support Century model simulations of SOC dynamics for dry farmland in Anhui Province, East China from 1980 to 2008. Considering two field-validation sites, the Century model performed relatively well in modeling SOC dynamics for dry farmland in the province. The simulated results showed that the area-weighted mean soil organic carbon density (SOCD) of dry farmland increased from 18.77 Mg C ha1 in 1980 to 23.99 Mg C ha1 in 2008 with an average sequestration rate of 0.18 Mg C ha1 year?1. Approximately 94.9% of the total dry farmland area sequestered carbon while 5.1% had carbon lost. Over the past 29 years, the net SOC gain in dry farmland soils of the province was 19.37 Tg, with an average sequestration rate of 0.67 Tg C year1. Augmentation of SOC was primarily due to increased consumption of nitrogen fertilizer and farmyard manure. Moreover, SOC dynamics were highly differentiated among dry farmland soil groups. The integration of the Century model with a fine-scale soil database approach could be conveniently utilized as a tool for the accurate simulation of SOC dynamics at the regional scale. 相似文献
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由电子废物处理和回收引起的土壤污染: 特别关注中国 总被引：1，自引：0，他引：1
This short review deals with soils as an important source of the greenhouse gas N2O. The production and consumption of N2O in soils mainly involve biotic processes: the anaerobic process of denitrification and the aerobic process of nitrification. The factors that significantly influence agricultural N2O emissions mainly concern the agricultural practices (N application rate, crop type, fertilizer type) and soil conditions (soil moisture, soil organic C content, soil pH and texture). Large variability of N2O fluxes is known to occur both at different spatial and temporal scales. Currently new techniques could help to improve the capture of the spatial variability. Continuous measurement systems with automatic chambers could also help to capture temporal variability and consequently to improve quantification of N2O emissions by soils. Some attempts for mitigating soil N2O emissions, either by modifying agricultural practices or by managing soil microbial functioning taking into account the origin of the soil N2O emission variability, are reviewed. 相似文献
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长期施肥对农田土壤氮素关键转化过程的影响 总被引：32，自引：0，他引：32
当前,如何合理施肥、提高作物产量、维持土壤肥力、并兼顾生态环境效应是农业研究的主要挑战之一。本文综述了长期施肥对农田土壤氮素关键转化过程的影响,主要从土壤氮转化过程的初级转化速率角度综述肥料(有机肥和化学氮肥)对土壤氮素关键转化过程的影响。土壤氮素矿化-同化循环是自然界氮循环过程中两个至关重要的环节,是决定土壤供氮能力的重要因素。总体而言,长期施用氮肥,尤其是有机肥能显著提高初级矿化-同化周转速率;长期施肥可以刺激自养硝化作用,且有机肥的刺激作用更明显;施用化学氮肥和有机肥均能提高反硝化速率,且有机肥的刺激作用高于化学氮肥。有机肥一直被提倡和实践用来改善土壤肥力和提高土壤固碳能力,无论是单施有机肥还是有机-无机配施,均能有效地减轻硝酸盐污染,改善土壤肥力并提高作物产量。但是有机肥的施用并不是多多益善,有机肥过多施用也会增加氮损失的风险。因此,本文综述了长期施肥对农田土壤氮素关键转化过程初级转化速率的影响,讨论了各个氮转化过程之间的联系,以期增强人们对长期施肥措施影响农田土壤氮素循环的理解,并为合理施用氮肥、提高氮肥利用率、减少与氮相关的环境污染提供理论依据。 相似文献
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Greenhouse gas emissions from farmed organic soils: a review 总被引：14，自引：0，他引：14
Å. Kasimir-Klemedtsson L. Klemedtsson K. Berglund P. Martikainen J. Silvola O. Oenema 《Soil Use and Management》1997,13(S4):245-250
Abstract. The large boreal peatland ecosystems sequester carbon and nitrogen from the atmosphere due to a low oxygen pressure in waterlogged peat. Consequently they are sinks for CO2 and strong emitters of CH4 . Drainage and cultivation of peatlands allows oxygen to enter the soil, which initiates decomposition of the stored organic material, and in turn CO2 and N2 O emissions increase while CH4 emissions decrease. Compared to undrained peat, draining of organic soils for agricultural purposes increases the emissions of greenhouse gases (CO2 , CH4 , and N2 O) by roughly 1t CO2 equivalents/ha per year. Although farmed organic soils in most European countries represent a minor part of the total agricultural area, these soils contribute significantly to national greenhouse gas budgets. Consequently, farmed organic soils are potential targets for policy makers in search of socially acceptable and economically cost-efficient measures to mitigate climate gas emissions from agriculture. Despite a scarcity of knowledge about greenhouse gas emissions from these soils, this paper addresses the emissions and possible control of the three greenhouse gases by different managements of organic soils. More precise information is needed regarding the present trace gas fluxes from these soils, as well as predictions of future emissions under alternative management regimes, before any definite policies can be devised. 相似文献
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长期有机无机肥配施降低黄淮海区域小麦?大豆复种系统净温室效应 总被引：1，自引：0，他引：1