科研产出
亚热带农业小流域水系N_2O扩散通量及其影响因素
《农业工程学报 》 2016 EI 北大核心 CSCD
摘要：为研究亚热带丘陵地区农业小流域水系溶存N2O的扩散传输特性,利用双层扩散模型法,研究了一年周期内(2014年4月-2015年4月)脱甲河小流域4级河段N2O浓度和扩散通量的时空变化规律及其与环境变量的相关关系。结果显示:1)脱甲河水体氨态氮(NH4+-N)、硝态氮(NO3--N)、溶解性有机碳(dissolved organic carbon,DOC)和电导率(electrical conductivity,EC)的年变化范围分别是0.004~8.32(均值1.29±1.49)mg/L、0.01~3.05(均值1.43±0.63)mg/L、0.92~6.72(均值2.99±1.25)mg/L和50.36~248.43(均值138.37±47.56)μS/cm,相应的河流N2O浓度和扩散通量的年变化范围分别是0.006~1.38(均值0.15±0.26)μmol/L和-0.88~337.94(均值32.50±56.41)μg/(m2·h);2)除在冬季河流源头区域观测到个别的负通量外,N2O扩散通量在一年时间内几乎持续处于正值,呈现明显的季节变化特征。其季节变化规律为:冬高(70.93±90.89)μg/(m2·h),夏低(12.04±9.02)μg/(m2·h);空间上呈随河流污染负荷梯度的增加通量逐步增加的模式;3)影响脱甲河水体溶存N2O浓度的显著性因子有EC(r=0.45,P<0.05)、NH4+-N(r=0.44,P<0.05)、NO3--N(r=0.52,P<0.05)和DOC(r=0.49,P<0.05);水体N2O扩散通量与NH4+-N(r=0.50,p<0.05)、NO3--N(r=0.58,P<0.05)、DOC(r=0.46,P<0.05)和EC(r=0.50,P<0.05)呈显著正相关,与水体温度T(r=-0.24,P<0.05)呈显著负相关。研究表明,脱甲小流域内,农业面源污染、畜禽养殖以及居民生活废水和污水的排入造成的河流水体污染负荷增大是导致脱甲河水体溶存N2O扩散通量急剧增加的主要原因。该研究可为研究亚热带丘陵地区水系或类似河流N2O扩散特征及影响因素响应机制提供参考。
生物质炭添加对华南双季稻田碳排放强度的影响
《农业工程学报 》 2015 EI 北大核心 CSCD
摘要：中国农田有机物料资源化利用是一项巨大挑战。为研究生物质炭农田施用的生态效应,探讨华南双季稻田碳排放强度(greenhouse gas intensity,GHGI)对生物质炭添加的响应,开展了基于静态箱-气相色谱法的连续两年野外观测。田间试验共设6个处理,即当地农民习惯(CK,化肥,无稻草还田),3个不同用量生物质炭添加处理,即BC1(5 t/hm2)、BC2(10 t/hm2)和BC3(20 t/hm2),和2个稻草还田处理(直接还田和稻草+腐熟剂还田)。结果表明,相比当地农民习惯和稻草还田处理生物质炭添加有效抑制了双季稻田温室气体排放(平均降低温室气体排放当量49.87%),显著降低了土壤容重,增强作物的碳氮养分吸收能力,稳定了水稻产量(平均增产3.54%),降低了稻田碳排放强度(平均降低52.13%)。4个生长季平均而言,相比CK、RS和RI,生物质炭3个处理分别降低稻田100a尺度上温室气体排放当量27.53%,58.65%和63.43%(P<0.05),分别增产3.21%,5.11%和2.29%(P>0.05),进而分别降低100a尺度上GHGI 30.57%,61.00%和64.82%(P<0.05),综合而言,BC3具有较好的减排增产潜力。相关矩阵和主成分分析可视化表达了在生物炭添加影响下,稻田碳排放强度与水稻生长参数及土壤理化特性的关系。生物质炭添加影响着水稻产量、收获指数、土壤有机质、总碳和植株吸氮量等环境变量的分布。通过多元决策回归树分析,发现可通过水稻收获指数(>0.5)定量判别其碳排放强度。该研究结果表明,通过优化田间管理,适量生物质炭回田(20 t/hm2)利用是增强土壤固碳、稳定水稻产量、降低稻田碳排放强度和应对气候变化不利影响的可行途径。该研究可为中国秸秆资源科学利用提供基础研究案例。
关键词： 排放控制 主成分分析 土壤 双季稻田 碳排放强度 生物质炭 回归树分析
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耕作方式和稻草还田对双季稻田CH4和N2O排放的影响
《农业工程学报 》 2014 CSCD
摘要：稻田温室气体(甲烷和氧化亚氮)排放强度受多种田间管理的影响,以往对各种措施间的交互效应研究较少。为此,该研究利用改进的静态箱-气相色谱法进行了连续4个生长季的湖南典型双季稻田温室气体排放强度观测,旨在分析耕作和稻草还田2种措施的交互效应并探寻多措施联合减缓温室气体排放强度的途径。试验设4个处理:翻耕(CWS,conventional tillage without straw residue)、免耕(NWS,no till without straw residue)、免耕高茬还田(HN,no till with high stubble straw residue)和翻耕高茬还田(HC,conventional tillage with high stubble straw residue)。结果表明,耕作和稻草还田2种措施对稻田甲烷排放有显著的交互效应(P<0.05),但对氧化亚氮交互效应不显著。2种措施对稻田温室气体排放强度的影响有明显的季节和年际变异。多生长季平均而言,各处理甲烷排放顺序为HC>HN>CWS>NWS(HC显著高于HN,HN和CWS差异不显著),水稻产量顺序为CWS>HN>HC>NWS(HN和CWS差异不显著),而温室气体排放强度(greenhouse gas intensity)顺序为HC>CWS>HN>NWS(HN显著低于HC和CWS,P<0.05)。可见,“免耕高茬还田”模式能抵消翻耕处理的高温室气体排放,并能比 NWS 处理提高水稻产量,显著减缓双季稻田温室气体排放强度。在保护性耕作和农田碳库提升的需求下,该模式应被予以高度重视。该研究可为中国双季稻主产区温室气体排放强度减缓措施的选择提供科学支撑。
耕作方式和稻草还田对双季稻田CH_4和N_2O排放的影响
《农业工程学报 》 2014 EI 北大核心 CSCD
摘要：稻田温室气体(甲烷和氧化亚氮)排放强度受多种田间管理的影响,以往对各种措施间的交互效应研究较少。为此,该研究利用改进的静态箱-气相色谱法进行了连续4个生长季的湖南典型双季稻田温室气体排放强度观测,旨在分析耕作和稻草还田2种措施的交互效应并探寻多措施联合减缓温室气体排放强度的途径。试验设4个处理:翻耕(CWS,conventional tillage without straw residue)、免耕(NWS,no till without straw residue)、免耕高茬还田(HN,no till with high stubble straw residue)和翻耕高茬还田(HC,conventional tillage with high stubble straw residue)。结果表明,耕作和稻草还田2种措施对稻田甲烷排放有显著的交互效应(P<0.05),但对氧化亚氮交互效应不显著。2种措施对稻田温室气体排放强度的影响有明显的季节和年际变异。多生长季平均而言,各处理甲烷排放顺序为HC>HN>CWS>NWS(HC显著高于HN,HN和CWS差异不显著),水稻产量顺序为CWS>HN>HC>NWS(HN和CWS差异不显著),而温室气体排放强度(greenhouse gas intensity)顺序为HC>CWS>HN>NWS(HN显著低于HC和CWS,P<0.05)。可见,"免耕高茬还田"模式能抵消翻耕处理的高温室气体排放,并能比NWS处理提高水稻产量,显著减缓双季稻田温室气体排放强度。在保护性耕作和农田碳库提升的需求下,该模式应被予以高度重视。该研究可为中国双季稻主产区温室气体排放强度减缓措施的选择提供科学支撑。
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