采用静态暗箱-化学发光法,对亚热带典型茶园不同施肥处理(常规施尿素、施有机肥和不施肥对照)条件下的一氧化氮(NO)排放通量进行了原位周年观测。结果显示:施肥茶园的NO排放量主要集中在3—9月(春夏季)的茶树生长期,占全年排放量的58%~73%;土壤铵态氮含量是茶园在春夏季NO排放通量变化的主要环境控制因素;对照、尿素、有机肥处理的NO年排放量分别为2.85、19.42、17.04 kg N·hm-2,施肥显然大幅度增加了NO排放;与茶农常规施尿素处理相比,施有机肥处理显著降低了约12%的NO年排放量;在整个观测期内,常规施尿素和施有机肥处理的NO年直接排放系数分别为3.68%和3.15%。这些结果表明,我国亚热带茶园可能是一个不容忽视的NO强排放源,对此尚需多地点多年的长期研究进一步证实。
为了解农田土壤一氧化氮(NO)周年排放特征,对高原气候区青藏高原东缘种植饲草(燕麦)农田NO排放通量和主要环境因子进行了周年连续定量研究,施肥(F)和不施肥处理(UF)周年累积排放量分别为0.80±0.06 kg N·hm^(-2)?a-1和0.18±0.04 kg N·hm^(-2)?a-1,翻耕施肥期和冻融期NO排放显著贡献了全年累积排放量(F和UF分别为85%和65%)。土壤温度、湿度、无机氮和水浸提有机碳含量显著影响NO排放通量的季节变化,采用土壤湿度、铵态氮、硝态氮和水浸提有机碳含量作为指前因子的指数方程拟合这些土壤变量对NO通量的影响,决定系数高达92%,能够很好地表征碳氮底物有效性、微生物活性和氧气有效性(土壤温度和湿度)对NO排放的协同效应,由此得到NO排放通量对表层(5 cm)土壤温度的敏感性指数(Q10)值为2.4(F)和2.5(UF),这意味着全球增温对NO排放的促进效应将远低于施肥量增加对NO排放的促进作用。该燕麦农田NO直接排放因子为0.93%±0.10%,有别于其他区域、全国和全球的平均状况,因此不宜采用缺省排放因子计算高原气候区粗放管理方式下农田NO排放清单。考虑到青藏高原地区降水量存在巨大的年际变幅,未来应加强典型农田NO排放的多年际连续观测研究。
茶叶作为一种广受欢迎的天然饮料在中国经济和文化方面具有重要作用,但高氮肥投入的茶园种植系统也引起了一系列的环境问题,如土壤酸化和温室气体氧化亚氮(N2O)排放。迄今为止,尽管在茶园生态系统中已开展了一些田间观测研究,但对于中国茶园N2O排放总量及其影响因素仍缺乏全面的评估和量化。本研究基于田间观测研究的文献数据(共收集70个数据,其中包括45个常规施肥处理和25个不施肥处理)荟萃(Meta)分析,定量分析了基于环境因子(气候和土壤性质)和管理措施影响条件下中国茶园N2O年排放和直接排放系数(EFd)的变化特征。结果表明,中国茶园平均N2O年排放量为9.55 kg N·hm^-2·a-1(95%置信区间为7.54~11.9 kg N·hm^-2·a^-1),高于我国粮食作物农田的排放;茶园的平均EFd为1.92%(95%置信区间为1.49%~2.39%),约是IPCC建议的全球农田N2O排放系数默认值1%的两倍。综合分析茶园N2O排放的影响因子表明,氮肥施用量是土壤N2O年排放量的关键驱动因素,且二者呈显著线性正相关关系。而EFd则主要受土壤C/N和黏粒含量的协同影响,且与二者呈显著负相关关系。基于中国茶园种植总面积(仅占<2%的中国农田总面积)和主要茶区的年平均氮肥施用量以及本研究的EFd,估算出2018年我国茶园N2O排放总量为28 Gg N·a^-1,约占中国农田总排放量的15%。可见,茶园在中国农田种植系统中是大气N2O的强排放源。本研究进一步分析表明,茶园施用有机无机复混肥或新型肥料(如缓控释肥或添加生物炭),可有效地提高茶树的氮肥利用率并减少土壤N2O排放。
