新疆生态所揭示农业生态系统(ecosystem)温室气体排放规律(温室气体,农业生态系统,生态,施肥)

农业生态系统(ecosystem)是人为温室气体排放的主要来源，研究农业生态系统(ecosystem)温室气体排放机制及如何通过适当的农业管理措施减排是目前科学研究的热点问题之一。CO2、CH4与N2O是大气中最重要的温室气体，全球约有47%的CH4和84%的N2O排放来自于农业活动。农田土壤通过根系呼吸、土壤动物呼吸和微生物呼吸产生并释放温室气体，是大气中温室气体的主要来源。中国科学院新疆生态与地理研究所高霄鹏研究员与加拿大马尼托巴大学合作研究农业生态系统(ecosystem)温室气体产生、排放机制及其影响因素，构建农业生态系统(ecosystem)温室气体减排技术体系。

通过应用土壤探针技术连续监测不同深度土壤剖面的CO2、CH4、N2O浓度动态变化，并分析其与温室气体排放季节性变化的相关关系，研究发现：N2O和CH4在土壤中的产生和排放高峰集中于施肥后3至4周内以及春季融雪过程。同时发现，尽管春季融雪阶段土壤中的温室气体浓度显著高于施肥阶段，但其释放到大气中的温室气体排放通量却显著低于后者，这主要与温室气体在土壤剖面的深度分布和土壤含水量有关。融雪阶段的温室气体产生集中在土壤15-35cm，而施肥阶段温室气体产生的土层则较浅（5cm），同时融雪阶段土壤含水量较高，部分N2O气体由于反硝化作用转化为N2，造成融雪阶段温室气体排放量比施肥阶段低。土壤剖面CO2浓度及排放与土壤温度呈显著正相关关系。相关研究成果以Greenhouse gas accumulation in the soil profile is not always related to surface emissions in a prairie pothole agricultural landscape 为题发表于Soil Science Society of America Journal 上。

通过多年连续监测草地生态系统(ecosystem)温室气体排放的空间性和季节性变化研究发现：相比不施肥处理，条施有机肥显著增加草地N2O排放，排放高峰为施肥后3周左右，主要集中在条施带位置，同时伴随土壤NO3-浓度增加而NH4+降低，表明N2O排放主要由硝化作用决定。全年N2O排放通量约占有机肥施氮量的0.7%-0.9%。研究同时发现无论是否施用有机肥，CH4排放量均很低（<5 g C ha-1 d-1）。牧草种类为苜蓿或红豆草对温室气体排放影响不显著。相关研究成果以Greenhouse gas emissions from pig slurry applied to forage legumes on a loamy sand soil in south central Manitoba 为题发表于Canadian Journal of Soil Science 上。