稻田土壤碳氮转化过程对大气CO 2 浓度和温度升高的响应
发布时间：2022-08-08 10:00
以大气CO2浓度和温度升高为特征的气候变化,对土壤碳、氮的转化过程和温室气体的排放产生了重要影响。研究稻田土壤碳氮转化过程对大气CO2浓度和温度升高的响应以及土壤温室气体排放对气候变化的反馈效应,将有助于改善农田碳氮管理,科学应对气候变化。本文以稻麦轮作系统为研究对象,利用江苏省常熟市大气CO2浓度和温度升高田间模拟试验平台（T-FACE）,通过室内15N同位素成对标记方法研究了大气CO2浓度和温度升高对土壤氮初级转化速率的影响,阐释大气CO2浓度和温度升高对稻田土壤氮素供应的作用机制;采用室内培养与模型曲线拟合的方法探究大气CO2浓度和温度升高对稻田土壤易分解和难分解有机碳库的含量、周转速率及其分解的温度敏感性的影响;利用田间土壤剖面气体采集系统原位研究大气CO2浓度和温度升高影响下稻麦轮作周期内土壤剖面甲烷（CH4）和氧化亚氮（N2O）的运移过程。T-FACE田间试验包括1个对照处理,即正常大气状态（CK）,3个模拟气候变化处理,分别为大气CO2浓度升高至500μmol mol-1（EC）,冠层大气温度升高2℃（ET）,大气CO2浓度以及温度同时升高（ECT）。主要结果如下:1.通...
【文章页数】：117 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
引言
第一章 文献综述
1.1 模拟大气CO_2浓度和温度升高试验平台
1.2 大气CO_2浓度和温度升高对稻麦轮作生态系统作物产量的影响
1.3 大气CO_2浓度和温度升高对土壤氮转化过程的影响
1.3.1 大气CO_2浓度升高对土壤氮转化速率的影响
1.3.2 大气CO_2浓度升高条件下氮供给限制性(PNL)
1.3.3 大气温度升高对土壤氮转化速率的影响
1.3.4 土壤氮的净转化速率和初级转化速率
1.4 大气CO_2浓度和温度升高对土壤碳转化过程的影响
1.4.1 土壤碳库的变化特征
1.4.2 大气CO_2浓度和温度升高对土壤碳库的影响
1.4.3 土壤有机碳分解的温度敏感性
1.4.4 大气CO_2浓度和温度升高对土壤有机碳分解的温度敏感性的影响
1.5 土壤温室气体(CH_4和N_2O)排放对大气CO_2浓度和温度升高的反馈效应
1.5.1 CH_4的产生、氧化与传输
1.5.2 土壤CH_4排放对大气CO_2浓度和温度升高的反馈效应
1.5.3 N_2O产生过程
1.5.4 N_2O排放对大气CO_2浓度和温度升高的反馈效应
1.6 研究目的、意义与研究内容
1.7 技术路线图
第二章 大气CO_2浓度和温度升高下稻麦轮作周期稻田土壤氮转化速率的季节变化
2.1 引言
2.2 材料与方法
2.2.1 田间试验设置与农田管理措施
2.2.2 ~(15)N标记实验
2.2.3 土壤样品分析
2.2.4 ~(15)N转化模型及其参数设置与计算
2.2.5 统计分析方法
2.3 结果与分析
2.3.1 大气CO_2浓度和温度升高对土壤性质的影响
2.3.4 大气CO_2浓度和温度升高对NH_4~+转化过程的影响
2.3.5 大气CO_2浓度和温度升高对NO_3~-转化过程的影响
2.4 讨论
2.4.1 大气CO_2浓度和温度升高处理下土壤氮转化速率的季节变化
2.4.2 大气CO_2浓度升高对土壤氮转化速率及氮供给限制性(PNL)的影响
2.4.3 大气温度升高对土壤N转化速率的影响
2.4.4 大气CO_2浓度升高和温度升高对土壤N转化过程的交互作用
2.5 小结
第三章 大气CO_2浓度和温度升高下稻田土壤氮转化速率的年际变化
3.1 引言
3.2 材料与方法
3.2.1 田间试验设置与农田管理措施
3.2.2 ~(15)N标记实验
3.2.3 ~(15)N转化模型及其参数设置与计算
3.3 结果与分析
3.3.1 土壤性质
3.3.2 CO_2浓度升高对氮转化速率的影响
3.3.3 大气温度升高对氮转化速率的影响
3.3.4 大气CO_2浓度和温度同时升高对氮转化速率的影响
3.3.5 氮初级转化速率的年际变化
3.4 讨论
3.4.1 大气CO_2浓度升高对氮转化速率的影响
3.4.2 大气温度升高对氮转化速率的影响
3.4.3 大气CO_2浓度升高和温度升高的结合处理对氮转化速率的影响
3.5 小结
第四章 大气CO_2浓度和温度升高对稻田土壤碳库及有机碳分解的温度敏感性的影响
4.1 引言
4.2 材料与方法
4.2.1 田间试验设置与农田管理措施
4.2.2 室内培养试验
4.2.3 统计分析方法
4.3 结果与分析
4.3.1 大气CO_2浓度和温度升高对土壤性质的影响
4.3.2 大气CO_2浓度和温度升高对土壤有机质的分解的影响
4.3.3 大气CO_2浓度和温度升高对土壤有机碳含量及其周转速率的影响
4.3.4 大气CO_2浓度和温度升高对土壤有机碳分解的温度敏感性的影响
4.4 讨论
4.4.1 大气CO_2浓度和温度升高对土壤有机碳库含量的影响
4.4.2 大气CO_2浓度和温度升高对土壤有机碳库周转速率的影响
4.4.3 大气CO_2浓度和温度升高对土壤有机碳库分解的温度敏感性的影响
4.5 小结
第五章 稻田土壤剖面温室气体(CH_4和N_2O)排放对大气CO_2浓度和温度升高的反馈效应
5.1 引言
5.2 材料与方法
5.2.1 田间试验设置与农田管理措施
5.2.2 土壤剖面气体样品的采集
5.2.3 气体样品分析
5.2.4 土壤剖面气体扩散通量和周转速率的计算
5.2.5 统计分析
5.3 结果与分析
5.3.1 大气CO_2浓度和温度升高对土壤剖面CH_4浓度的影响
5.3.2 大气CO_2浓度和温度升高对土壤剖面CH_4扩散通量的影响
5.3.3 大气CO_2浓度和温度升高处理对土壤剖面N_2O浓度的影响
5.3.4 大气CO_2浓度和温度升高对土壤剖面N_2O扩散通量的影响
5.4 讨论
5.4.1 土壤剖面CH_4排放对大气CO_2浓度和温度升高的反馈效应
5.4.2 土壤剖面N_2O排放对大气CO_2浓度和温度升高的反馈效应
5.5 小结
第六章 结论与展望
6.1 结论
6.2 主要创新点
6.3 不足与展望
参考文献
致谢
作者简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]长期施肥措施下土壤有机碳矿化特征研究[J]. 马天娥,魏艳春,杨宪龙,魏孝荣,王玉红,郝明德,张兴昌. 中国生态农业学报. 2016(01)
[2]不同土地利用方式下土壤有机碳矿化及其温度敏感性[J]. 邬建红,潘剑君,葛序娟,王恒钦,余文飞,李炳亚. 水土保持学报. 2015(03)
[3]Effects of elevated atmospheric CO2 concentration and temperature on the soil profile methane distribution and diffusion in rice–wheat rotation system[J]. Bo Yang,Zhaozhi Chen,Man Zhang,Heng Zhang,Xuhui Zhang,Genxing Pan,Jianwen Zou,Zhengqin Xiong. Journal of Environmental Sciences. 2015(06)
[4]Elevated CO2 facilitates C and N accumulation in a rice paddy ecosystem[J]. Jia Guo,Mingqian Zhang,Xiaowen Wang,Weijian Zhang. Journal of Environmental Sciences. 2015(03)
[5]大气CO2浓度和温度升高对稻麦轮作系统土壤剖面甲烷分布的影响[J]. 杨波,陈照志,周自强,张旭辉,潘根兴,熊正琴. 中国科技论文. 2014(09)
[6]温度和CO2浓度升高对稻田CH4排放的影响:T-FACE平台观测研究[J]. 周超,刘树伟,张令,张旭辉,潘根兴,邹建文. 农业环境科学学报. 2013(10)
[7]中国农田肥料N2O直接和间接排放重新评估[J]. 营娜,麻金继,周丰,马舒坦,高伟,徐鹏,后希康. 环境科学学报. 2013(10)
[8]大气二氧化碳含量升高对稻麦产量影响的整合分析[J]. 陈楠楠,周超,王浩成,刘树伟,张令,邹建文. 南京农业大学学报. 2013(02)
[9]开放式空气中CO2浓度增高（FACE）对水稻生长和发育的影响[J]. 杨连新,王云霞,朱建国,Toshihiro Hasegawa,王余龙. 生态学报. 2010(06)
[10]15N同位素稀释法测定土壤氮素总转化速率研究进展[J]. 程谊,蔡祖聪,张金波. 土壤. 2009(02)
博士论文
[1]水稻不同栽培模式的节水效应、生产力特征及土壤微生物学性状研究[D]. 秦江涛.南京农业大学 2007
[2]稻麦轮作生态系统温室气体（CO2、CH4和N2O）排放研究[D]. 邹建文.南京农业大学 2005
[3]大气CO2浓度升高对稻—麦轮作农田温室气体排放影响的研究[D]. 徐仲均.中国科学院研究生院（大气物理研究所） 2005
硕士论文
[1]我国南方几种主要土壤有机碳分解特征及模拟研究[D]. 朱凌宇.南京农业大学 2013
[2]温度和CO2浓度升高对稻麦轮作系统CH4和N2O排放的影响：T-FACE平台观测研究[D]. 周超.南京农业大学 2013
[3]中国几个气候带不同生态系统土壤有机碳分解动态及其通用模型探索[D]. 陈锦盈.南京农业大学 2008
本文编号：3671305
【文章页数】：117 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
引言
第一章 文献综述
1.1 模拟大气CO_2浓度和温度升高试验平台
1.2 大气CO_2浓度和温度升高对稻麦轮作生态系统作物产量的影响
1.3 大气CO_2浓度和温度升高对土壤氮转化过程的影响
1.3.1 大气CO_2浓度升高对土壤氮转化速率的影响
1.3.2 大气CO_2浓度升高条件下氮供给限制性(PNL)
1.3.3 大气温度升高对土壤氮转化速率的影响
1.3.4 土壤氮的净转化速率和初级转化速率
1.4 大气CO_2浓度和温度升高对土壤碳转化过程的影响
1.4.1 土壤碳库的变化特征
1.4.2 大气CO_2浓度和温度升高对土壤碳库的影响
1.4.3 土壤有机碳分解的温度敏感性
1.4.4 大气CO_2浓度和温度升高对土壤有机碳分解的温度敏感性的影响
1.5 土壤温室气体(CH_4和N_2O)排放对大气CO_2浓度和温度升高的反馈效应
1.5.1 CH_4的产生、氧化与传输
1.5.2 土壤CH_4排放对大气CO_2浓度和温度升高的反馈效应
1.5.3 N_2O产生过程
1.5.4 N_2O排放对大气CO_2浓度和温度升高的反馈效应
1.6 研究目的、意义与研究内容
1.7 技术路线图
第二章 大气CO_2浓度和温度升高下稻麦轮作周期稻田土壤氮转化速率的季节变化
2.1 引言
2.2 材料与方法
2.2.1 田间试验设置与农田管理措施
2.2.2 ~(15)N标记实验
2.2.3 土壤样品分析
2.2.4 ~(15)N转化模型及其参数设置与计算
2.2.5 统计分析方法
2.3 结果与分析
2.3.1 大气CO_2浓度和温度升高对土壤性质的影响
2.3.4 大气CO_2浓度和温度升高对NH_4~+转化过程的影响
2.3.5 大气CO_2浓度和温度升高对NO_3~-转化过程的影响
2.4 讨论
2.4.1 大气CO_2浓度和温度升高处理下土壤氮转化速率的季节变化
2.4.2 大气CO_2浓度升高对土壤氮转化速率及氮供给限制性(PNL)的影响
2.4.3 大气温度升高对土壤N转化速率的影响
2.4.4 大气CO_2浓度升高和温度升高对土壤N转化过程的交互作用
2.5 小结
第三章 大气CO_2浓度和温度升高下稻田土壤氮转化速率的年际变化
3.1 引言
3.2 材料与方法
3.2.1 田间试验设置与农田管理措施
3.2.2 ~(15)N标记实验
3.2.3 ~(15)N转化模型及其参数设置与计算
3.3 结果与分析
3.3.1 土壤性质
3.3.2 CO_2浓度升高对氮转化速率的影响
3.3.3 大气温度升高对氮转化速率的影响
3.3.4 大气CO_2浓度和温度同时升高对氮转化速率的影响
3.3.5 氮初级转化速率的年际变化
3.4 讨论
3.4.1 大气CO_2浓度升高对氮转化速率的影响
3.4.2 大气温度升高对氮转化速率的影响
3.4.3 大气CO_2浓度升高和温度升高的结合处理对氮转化速率的影响
3.5 小结
第四章 大气CO_2浓度和温度升高对稻田土壤碳库及有机碳分解的温度敏感性的影响
4.1 引言
4.2 材料与方法
4.2.1 田间试验设置与农田管理措施
4.2.2 室内培养试验
4.2.3 统计分析方法
4.3 结果与分析
4.3.1 大气CO_2浓度和温度升高对土壤性质的影响
4.3.2 大气CO_2浓度和温度升高对土壤有机质的分解的影响
4.3.3 大气CO_2浓度和温度升高对土壤有机碳含量及其周转速率的影响
4.3.4 大气CO_2浓度和温度升高对土壤有机碳分解的温度敏感性的影响
4.4 讨论
4.4.1 大气CO_2浓度和温度升高对土壤有机碳库含量的影响
4.4.2 大气CO_2浓度和温度升高对土壤有机碳库周转速率的影响
4.4.3 大气CO_2浓度和温度升高对土壤有机碳库分解的温度敏感性的影响
4.5 小结
第五章 稻田土壤剖面温室气体(CH_4和N_2O)排放对大气CO_2浓度和温度升高的反馈效应
5.1 引言
5.2 材料与方法
5.2.1 田间试验设置与农田管理措施
5.2.2 土壤剖面气体样品的采集
5.2.3 气体样品分析
5.2.4 土壤剖面气体扩散通量和周转速率的计算
5.2.5 统计分析
5.3 结果与分析
5.3.1 大气CO_2浓度和温度升高对土壤剖面CH_4浓度的影响
5.3.2 大气CO_2浓度和温度升高对土壤剖面CH_4扩散通量的影响
5.3.3 大气CO_2浓度和温度升高处理对土壤剖面N_2O浓度的影响
5.3.4 大气CO_2浓度和温度升高对土壤剖面N_2O扩散通量的影响
5.4 讨论
5.4.1 土壤剖面CH_4排放对大气CO_2浓度和温度升高的反馈效应
5.4.2 土壤剖面N_2O排放对大气CO_2浓度和温度升高的反馈效应
5.5 小结
第六章 结论与展望
6.1 结论
6.2 主要创新点
6.3 不足与展望
参考文献
致谢
作者简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]长期施肥措施下土壤有机碳矿化特征研究[J]. 马天娥,魏艳春,杨宪龙,魏孝荣,王玉红,郝明德,张兴昌. 中国生态农业学报. 2016(01)
[2]不同土地利用方式下土壤有机碳矿化及其温度敏感性[J]. 邬建红,潘剑君,葛序娟,王恒钦,余文飞,李炳亚. 水土保持学报. 2015(03)
[3]Effects of elevated atmospheric CO2 concentration and temperature on the soil profile methane distribution and diffusion in rice–wheat rotation system[J]. Bo Yang,Zhaozhi Chen,Man Zhang,Heng Zhang,Xuhui Zhang,Genxing Pan,Jianwen Zou,Zhengqin Xiong. Journal of Environmental Sciences. 2015(06)
[4]Elevated CO2 facilitates C and N accumulation in a rice paddy ecosystem[J]. Jia Guo,Mingqian Zhang,Xiaowen Wang,Weijian Zhang. Journal of Environmental Sciences. 2015(03)
[5]大气CO2浓度和温度升高对稻麦轮作系统土壤剖面甲烷分布的影响[J]. 杨波,陈照志,周自强,张旭辉,潘根兴,熊正琴. 中国科技论文. 2014(09)
[6]温度和CO2浓度升高对稻田CH4排放的影响:T-FACE平台观测研究[J]. 周超,刘树伟,张令,张旭辉,潘根兴,邹建文. 农业环境科学学报. 2013(10)
[7]中国农田肥料N2O直接和间接排放重新评估[J]. 营娜,麻金继,周丰,马舒坦,高伟,徐鹏,后希康. 环境科学学报. 2013(10)
[8]大气二氧化碳含量升高对稻麦产量影响的整合分析[J]. 陈楠楠,周超,王浩成,刘树伟,张令,邹建文. 南京农业大学学报. 2013(02)
[9]开放式空气中CO2浓度增高（FACE）对水稻生长和发育的影响[J]. 杨连新,王云霞,朱建国,Toshihiro Hasegawa,王余龙. 生态学报. 2010(06)
[10]15N同位素稀释法测定土壤氮素总转化速率研究进展[J]. 程谊,蔡祖聪,张金波. 土壤. 2009(02)
博士论文
[1]水稻不同栽培模式的节水效应、生产力特征及土壤微生物学性状研究[D]. 秦江涛.南京农业大学 2007
[2]稻麦轮作生态系统温室气体（CO2、CH4和N2O）排放研究[D]. 邹建文.南京农业大学 2005
[3]大气CO2浓度升高对稻—麦轮作农田温室气体排放影响的研究[D]. 徐仲均.中国科学院研究生院（大气物理研究所） 2005
硕士论文
[1]我国南方几种主要土壤有机碳分解特征及模拟研究[D]. 朱凌宇.南京农业大学 2013
[2]温度和CO2浓度升高对稻麦轮作系统CH4和N2O排放的影响：T-FACE平台观测研究[D]. 周超.南京农业大学 2013
[3]中国几个气候带不同生态系统土壤有机碳分解动态及其通用模型探索[D]. 陈锦盈.南京农业大学 2008
本文编号：3671305
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