国家重点基础研究发展计划(2012CB417105)
- 作品数：16 被引量：961H指数：9
- 相关作者：吴金水巨晓棠李勇沈健林王聪更多>>
- 相关机构：中国科学院亚热带农业生态研究所中国农业大学中国科学院大学更多>>
- 发文基金：国家重点基础研究发展计划国家自然科学基金公益性行业(农业)科研专项更多>>
- 相关领域：环境科学与工程农业科学更多>>
- 猪粪化肥配施对双季稻田CH_4和N_2O排放及其全球增温潜势的影响被引量：46
- 2014年
- 以湖南典型红壤双季稻田系统为研究对象,采用静态箱-气相色谱法研究了水稻生长季基肥配施猪粪条件下CH4和N2O的排放特征,并估算了排放的CH4和N2O的全球增温潜势(GWP).结果表明,与施用化肥处理相比,猪粪化肥配施对稻田CH4和N2O排放的季节变化模式无明显影响,但影响其排放量大小.两个稻季,猪粪替代50%化学氮肥处理(1/2N+PM)CH4累积排放量较不施氮肥处理(0N)、50%化学氮肥处理(1/2N)、100%化学氮肥处理(N)分别提高54.83%、33.85%和43.30%(P<0.05);1/2N+PM处理N2O累积排放量较N处理显著降低67.50%,较0N处理、1/2N处理分别提高129.43%、119.23%(P<0.05).水稻生长季CH4是GWP的主要贡献者,占CH4和N2O综合GWP的99%以上.1/2N+PM处理的GWP显著高于其他处理(P<0.05),且1/2N+PM处理单位产量GWP最高,较N处理、1/2N处理、0N处理分别提高58.21%、26.82%、20.63%.因此,双季稻田猪粪替代部分化学氮肥较全部施用化学氮肥增加了双季稻田CH4和N2O排放的综合温室效应,其对温室气体排放的影响需在区域温室气体排放清单中加以考虑.
- 王聪沈健林郑亮刘杰云秦红灵李勇吴金水
- 关键词：稻田猪粪氧化亚氮
- 我国农田氮肥施用现状、问题及趋势被引量：537
- 2014年
- 氮素在作物产量和品质形成中起着关键作用。本文综述了什么是合理施氮,包括施氮量、施氮方法和时期,也包括与有机肥和秸秆还田措施的配合等。指出我国农田氮肥施用的主要问题是施肥过程和施肥后的严重损失。依据农户调查所获得的田块尺度施氮量,与田间试验合理施氮量对比分析表明,过量施氮田块占总调查田块的大约33%。依据区域尺度单位播种面积平均施氮量,与作物平均推荐施氮量对比分析表明,全国过量施氮面积占播种面积20%、合理面积占70%、不足面积占10%。总体而言,过量施氮现象还相当普遍,特别是在蔬菜和果树等经济作物上。本文提出了一种估算国家尺度氮肥需求量的方法,可估算出全国合理需氮量范围,称之为氮肥需求量估算法。用三种不同方法估算的我国1980~2010年间的氮肥需求量与实际氮肥使用量比较表明,如仍然依照现在的粗放施肥习惯,应该为现在的实际氮肥使用量,5年平均为N 27.9×106t左右,正好处于合理需氮量范围的中线。在改善施肥技术基础上,我国2006~2010年间5年氮肥平均使用量应该在N 19.6×106t左右;用五种方法预测的我国未来氮肥需求量表明,如果改善施肥技术,我国2020、2030、2050年合理氮肥需求量分别为N 21.0×106t、21.7×106t、23.1×106t;如施肥技术得不到实质性改善,依然粗放施氮,则氮肥需求量应处于合理使用量范围的中线,分别为N 30.4×106t、31.4×106t、33.4×106t。进一步分析了我国粮食产量和氮肥施用量与美国和西欧的差异,我国农田有机肥和碳投入对增加土壤有机碳氮库的重要性。
- 巨晓棠谷保静
- 关键词：氮肥氮素损失
- 不同土地利用方式土壤温室气体排放对碳氮添加的响应被引量：18
- 2013年
- 揭示不同土地利用方式下土壤N2O产生机制及其CO2和CH4的排放,有助于土壤温室气体减排措施的制定。本研究以长沙金井河流域酸性红壤上菜地、稻田、茶园和林地土壤为研究对象,控制温度和土壤含水量,采用静态培养-气相色谱法,研究4种利用方式土壤N2O、CO2和CH4的排放对不同碳氮和硝化抑制剂添加的响应。结果表明,由于土壤pH较低,酸性红壤外加氮源后仅有较小的N2O排放。葡萄糖能够促进尿素添加后N2O的排放及土壤反硝化作用N2O的排放。异养硝化作用可能是酸性红壤N2O产生的主要途径。硝化抑制剂双氰胺(DCD)对酸性红壤N2O减排无明显效果。碳氮添加后土壤N2O的总排放量表现为茶园>菜地>稻田>林地。外源有机碳能够显著促进4种利用方式土壤CO2的排放,表现为茶园、稻田>菜地、林地。但除稻田土壤CH4排放增加外,菜地、茶园和林地土壤CH4排放对外源有机碳无明显响应。
- 王海飞贾兴永高兵黄涛苏芳巨晓棠
- 关键词：酸性红壤土地利用方式N2O排放CH4排放
- 水稻土和菜田添加碳氮后的气态产物排放动态被引量：5
- 2016年
- 【目的】动态连续监测添加碳氮底物后各气体产物—O2、NO、N2O、CH4和N2的排放,对土壤碳氮转化过程和气体产生过程做更深入的理解,揭示不同土地利用方式典型红壤的温室气体产生机制。【方法】采集长江中游金井小流域不同土地利用方式稻田和菜地土壤为研究对象,利用全自动连续在线培养检测体系(Robot系统),通过两组试验分别研究土壤碳氮转化过程中各气体产物的动态变化。试验1采用菜地和稻田土壤进行好气培养,设置不施氮对照、添加40 mg/kg铵态氮、添加40 mg/kg铵态氮+1%硝化抑制剂、添加40 mg/kg硝态氮、添加40 mg/kg硝态氮+1%葡萄糖、缺氧条件下添加40 mg/kg硝态氮+1%葡萄糖6个处理。试验2采用稻田土壤进行淹水培养,设不施氮对照、添加40 mg/kg铵态氮、添加40 mg/kg铵态氮+1%硝化抑制剂、添加40 mg/kg铵态氮+1%秸秆、缺氧条件下添加40 mg/kg铵态氮+1%的葡萄糖、添加40 mg/kg硝态氮、添加40 mg/kg硝态氮+1%葡萄糖、缺氧条件下添加40 mg/kg硝态氮+1%葡萄糖8个处理。培养温度均为20℃,土壤水分含量为70%WFPS(土壤孔隙含水量),培养周期为15天。【结果】从菜地和稻田土壤不同碳氮添加处理气态产物及无机氮的动态变化可看出:1)菜地土壤好气培养初期硝化作用产生了大量N2O;受低碳和低含水量的限制,反硝化作用较弱。当提供充足碳源和厌氧条件,出现N2O和NO的大量排放。2)在好气稻田和淹水稻田培养过程中,反硝化作用是N2O产生的主要途径。3)稻田土壤中,提供充足碳源和厌氧条件,各气态产物出现的顺序依次是NO、N2O和N2,与三种气体在反硝化链式反应过程中的生成顺序一致。淹水稻田加铵态氮和碳源处理N2为主要产物,添加硝态氮处理后,N2O成为主要气态产物。当土壤碳源充足时,反硝化过程进行彻底,反硝化产物以终产物(N2)为主。4)在稻田土壤出现厌氧或添加碳源条�
- 刘燕王海飞朱高荻魏欢欢何彦芳高兵苏芳巨晓棠
- 关键词：N2O排放硝化作用反硝化作用
- 不同生物质炭对稻田土壤CH_4排放的影响研究进展被引量：1
- 2016年
- 稻田是CH_4的重要排放源,降低水稻土CH_4排放对减缓全球气候变化具有重要意义。生物质炭因其具有较强的稳定性、吸附性和碱性等特性,在稻田CH_4减排研究中受到广泛关注。综述了不同生物质和不同热解温度制成及不同孔隙结构的生物质炭对稻田土壤CH_4排放的影响及其机制等方面的国内外研究进展。结果发现,不同生物质炭的性质有很大差异。不同生物质炭的添加,通过对稻田土壤的通气性、可溶性有机碳含量、p H及水稻植株的不同作用来影响产甲烷菌和甲烷氧化菌的活性和丰度,进而影响CH_4排放。此外,生物质炭对CH_4排放的影响还与土壤类型有关。结合目前国内外生物质炭对CH_4排放影响的研究现状,提出了未来生物质炭在稻田CH_4排放领域的研究方向,旨在为生物质炭在稻田CH_4减排中的应用提供思路和参考。
- 刘杰云邱虎森沈健林汤宏王聪
- 关键词：生物质炭水稻土CH4排放热解温度
- 中亚热带红壤丘陵区农业流域景观格局对水文过程的影响被引量：9
- 2016年
- 景观格局是影响流域水文过程和水分循环要素分配的重要因素,研究景观格局对流域水文过程的影响可以为流域水资源管理和合理利用提供科学依据。以湖南省长沙县金井流域为例,利用2010—2014年实测水文、气象资料和土地利用遥感图,基于Pearson相关分析和多元线性逐步回归模型,分析流域景观格局对水文过程(河川径流与基流)的影响。结果表明:(1)流域河川径流流量季节性波动剧烈,而基流流量的季节性变化相对较小;(2)流域景观格局显著影响水文过程,平枯水期河川基流量与香农多样性指数(SHDI)、斑块密度(PD)和边界密度(ED)呈显著正相关,与蔓延度指数(CONTAG)、最大拼块面积所占景观面积比例(LPI)、聚集指数(AI)和斑块凝聚度(COHESION)呈显著负相关(P<0.05);(3)全年和平枯水期流域河川径流系数和基流量可以用流域内土地利用方式面积比例和景观格局指数预测,对流域景观的合理规划有利于中亚带红壤丘陵区农业流域水资源的科学管理和合理利用。
- 刘济李玮王毅李巧云李勇吴金水
- 关键词：河川径流基流水分循环
- 基于Landsat 8数据的亚热带小流域蒸散发估算及时空特征分析被引量：1
- 2016年
- 以亚热带典型小流域——金井流域为研究对象,应用Landsat 8遥感数据基于SEBS模型估算了不同季节4个典型日的蒸散发(ET)值。结果表明,春季(5月12日)、夏季(7月31日)、秋季(9月17日)和冬季(次年1月23日)典型日的日ET均值及90%分位数上界分别为2.69和4.14、2.73和5.41、2.75和5.78、1.33和3.25 mm·d^(-1)。为研究ET在不同土地利用类型中的分布差异性,统计了研究区不同土地利用类型的日ET值,结果显示水体日ET值最高〔(4.21±2.63)mm·d^(-1)〕,稻田〔(2.67±1.49)mm·d^(-1)〕次之,再次是林地和茶园〔(2.06±1.35)mm·d^(-1)〕,公路和居民地最低〔(1.17±1.14)mm·d^(-1)〕。对所选4个典型日的ET和归一化植被指数(NDVI)进行相关分析,表明两者存在显著相关性(r值为0.34~0.63,P<0.05)。将ET遥感估算值与Penman-Monteith公式经验值、涡度相关系统的野外观测值进行对比,3者结果较为一致,表明SEBS模型适用于研究区ET估算。
- 马秋梅刘新亮李勇李勇王毅
- 关键词：遥感估算蒸散发
- 亚热带典型农业小流域井水水质季节变化与空间分布特征被引量：2
- 2016年
- 井水是亚热带农业区域农民的饮用水源,其水质状况直接影响到当地农民的身体健康。本文选取亚热带典型农业小流域中井水铵态氮（NH4＋-N）、硝态氮（NO3--N）、总氮（TN）和总磷（TP）为研究对象,采用地统计学方法,分析其季节变化和空间分布特征。结果表明,研究区农户井水中NH4＋-N、NO3--N、TN和TP含量在全年4个季节的平均值分别为0.05～0.10 mg（N）·L-1、3.0～4.9 mg（N）·L-1、3.4～5.1 mg（N）·L-1和0.03～0.17 mg（P）·L-1,超标率分别为2.3%、10.4%、9.5%和7.9%。在季节动态变化上,NH4＋-N在全年变化不显著（P〉0.05）,这主要与土壤的吸附有关;而NO3--N、TN和TP均在夏季达到最高,春季最低,并且两个季节之间的变化具有显著性（P〈0.05）,这主要与农业施肥活动和降水条件有关。在空间变异性上,NH4＋-N、NO3--N、TN和TP含量在各季节的块金值与基台值的比值都为0,并且各变量在各季节的变程各不相同,说明这4个变量在各季节分别在不同尺度范围内表现出较强的空间自相关性。在空间分布上,NH4＋-N、NO3--N、TN和TP含量都具有斑块状分布,而斑块的位置、大小和形状各不相同。NO3--N和TN在全年的空间分布与研究区地形和土地利用方式有关,在东南部和西南部地势较低的水稻种植区含量较高,而在北部地势较高的林地含量较低。而NH4＋-N和TP的空间变异系数高于NO3--N和TN,这主要是由于NH4＋-N易被土壤吸附,而磷素在土壤中易被固定,迁移较困难,导致NH4＋-N和TP在不同地方的含量差异比较大。地形、水文气候条件、土壤类型、土地利用方式和农业施肥等是造成亚热带农业区域井水水质季节动态变化和空间分布格局差异的主要因素。
- 罗巧李勇李勇
- 关键词：亚热带农业区域井水水质地统计学
- 氮肥有效率的概念及意义——兼论对传统氮肥利用率的理解误区被引量：149
- 2014年
- 自氮肥发明和施用以来,人们一直想通过氮肥利用率来度量氮肥施用效果。传统氮肥利用率是指当季作物吸收肥料氮占施用肥料氮的百分率,而没有反映氮肥对土壤氮消耗的补偿效应。由于概念和算法本身缺陷,加之对结果解析和理解不够,在文献和日常交流中产生了许多误区。为此,国内外研究者尝试了许多改进算法,虽涉及到氮肥在后茬作物上的残效,但并未触及到残留肥料氮对土壤氮消耗补偿效应这一核心问题。本文根据土壤-作物体系氮素主要流动通量,及肥料氮-土壤氮-作物吸氮＂三氮＂之间关系,提出了氮肥有效率的概念和算法,其核心是将残留肥料氮作为补偿土壤氮消耗的有效部分。文章分析了国内15N示踪试验资料,认为我国现有农田管理水平的氮肥有效率在50%-60%,损失率在40%-50%之间,损失率很高。采取改进氮肥和农艺管理措施,我国未来将氮肥有效率提高至70%-90%,是完全有可能的。氮肥有效率拓展了氮肥效应理念,在解析氮肥对作物增产、维持土壤氮肥力的真实效果,对环境的实质影响方面具有重要意义。
- 巨晓棠
- 关键词：肥料氮土壤氮
- 中亚热带典型农业小流域氮素输出特征及监测采样频率研究被引量：5
- 2014年
- 以湖南省长沙县的脱甲小流域为例,研究了中亚热带典型农业小流域中氮素输出的规律,并采用统计学方法确定合理的氮素输出监测频率.研究结果表明,该地区农业小流域氮素输出过程受降雨-径流过程和农业管理活动的影响明显,除颗粒态氮(PN)外,流域出口水体中铵态氮(NH+4-N)、硝态氮(NO-3-N)、可溶性氮(DN)和全氮(TN)的浓度均与沟渠径流量显著相关(p<0.01).降雨-径流过程和农业管理活动也会影响河道水体中氮素化学形态,但其对氮素化学形态的影响往往是短期的,因为在整个观测期间内,仅NH+4-N/TN比例与径流量有显著相关关系(p<0.01).对于不同形态氮素采样频率计算结果表明,水体中氮素浓度变异系数越大,在允许的误差范围内需要的监测频率越高.按照平均值误差的20%控制,NH+4-N和PN的采样频率要达到每天2次才能满足要求,采样频率显著高于NO-3-N、DN和TN(1天1次).如果将典型小流域中的氮素输出监测频率定为每天1次,NH+4-N和PN的相对误差将达到30%.该研究为阐明中亚热带农业小流域氮素输出规律和制定氮素监测策略和规范提供了样本.
- 李航王毅宋立芳李勇李玮吴金水
- 关键词：农业面源污染生态水文过程水稻种植
