盐亭站在农田生态系统碳氮循环与温室气体排放研究方面取得系列进展
作者：盐亭站 更新时间：2018-02-01
农田生态系统是全球温室气体的主要排放源之一，亚热带农田生态系统温室气体排放原位观测数据缺乏是当前全球农田温室气体排放估算高不确定性的主要因素。因此，精准定量亚热带农田生态系统温室气体排放通量和刻画农田土壤碳氮生物地球化学循环过程及驱动机制是阐明农田生态系统温室气体排放减排原理与调控途径的基础，也是碳氮循环领域当前亟待解决的国际前沿科学问题。
中国科学院成都山地所盐亭站朱波和周明华研究员团队依托中科院盐亭站长期试验平台对长江上游亚热带典型农田生态系统温室排放与碳收支及其驱动机制进行观测研究。研究发现，水稻-小麦轮作系统N2O排放通量对施氮量均呈现非线性增长响应格局，水稻季N2O排放系数为0.7-0.8%，较IPCC推荐的水稻N2O排放系数（0.3%）高3倍以上；水稻季是全年CH4排放的主要贡献期，施用氮肥显著减少水稻季和全年CH4排放；土壤环境因子是驱动土壤N2O和CH4排放年内和年际变异的主要驱动因子，水稻与小麦季的N2O和CH4排放通量之间均存现出显著的相互权衡关系（Zhou et al., 2017a）。然而，西南地区广泛分布的冬水田系统N2O排放系数（0.07%）较IPCC推荐排放系数低4倍以上，CH4排放是其全球增温潜势（GWP）的主要贡献者，但CH4排放的温度敏感系数（Q10）低于N2O排放，氮肥施用显著抑制CH4排放却对N2O排放无显著影响（Zhou et al., 2018）。有机肥施用是提升农田土壤有机碳储量的重要管理施，但有机肥施用较等量无机氮肥显著增加土壤N2O排放，增加的土壤N2O排放可以抵消其37%的固碳效应，因而采用有机肥替代无机氮肥提升农田土壤有机质含量的同时须避免激发土壤N2O排放（Zhou et al., 2017b）。退耕还林是西南山地丘陵区的重要土地管理措施之一，退耕林地较长期坡耕地农田生态系统显著增加年净碳储存量，证明退耕还林是增加我国西南陆地生态系统碳汇的有效途径（Wang et al., 2017）。
上述研究得到中国科学院率先行动百人计划项目、国家自然科学基金重点基金和面上基金、中国科学院西部之光项目等资助。相关研究结果发表在领域一区和TOP国际SCI期刊Global Change Biology、Soil Biology and Biochemistry、Agricultural and Forest Meteorology和Science of The Total Environment。
论文链接：
1. Wang X.G., Zhou M.H.*, Li T., Ke Y., Zhu B., 2017. Land use change effects on ecosystem carbon budget in the Sichuan Basin of Southwest China: conversion of cropland to forest ecosystem.Science of The Total Environment609: 556-562. (IF=4.900)
2. Zhou M.H.*, Zhu B.*, Wang X.G., Wang Y.Q., 2017a. Long-term field measurements of annual methane and nitrous oxide emissions from a Chinese subtropical wheat-rice rotation system.Soil Biology and Biochemistry115: 21-34. (IF=4.857)
3. Zhou M.H.*, Zhu B., Wang S.J., Zhu X.Y., Vereecken H., Bruegemann N. , 2017b. Stimulation of N2O emission by manure application to agricultural soils may largely offset carbon benefits: a global meta-analysis.Global Change Biology23: 4068-4083. (IF=8.502)
4. Zhou M.H.*, Wang X.G., Wang Y.Q., Zhu B.*, 2018. A three-year experiment of annual methane and nitrous oxide emissions from the subtropical permanently flooded rice paddy fields of China: Emission factor, temperature sensitivity and fertilizer nitrogen effect.Agricultural and Forest Meteorology250-251: 299-307. (IF=3.887)
西南主要农田生态系统N2O排放通量及其对施氮量的响应格局
西南主要农田生态系统CH4排放通量及其对施氮量的响应格局
农田土壤N2O排放与土壤有机碳的相互权衡关系及其机制