增温对农田土壤碳氮循环关键过程的影响
氮循环与气候变化的关系
氮循环与气候变化的关系氮循环是地球生态系统中至关重要的过程，它涉及到氮在生物系统内的转化、流动和积累，对于维持生态系统稳定和健康的运转起着关键性作用。
在氮循环中，有些过程在短时间内可能对环境造成影响，因此，我们需要更好地了解氮循环和气候变化之间的关系。
氮的循环路径氮循环的主要路径包括氮固定、氨化、硝化、反硝化和气化等。
首先，氮通过闪电、自然分解、海洋和陆地生物固定等方式从大气中进入地球系统。
然后，氮被微生物转化成氨，这个过程叫做氨化。
接下来，氨被氧化成亚硝酸盐和硝酸盐，这个过程叫做硝化。
硝酸盐主要被植物吸收，而亚硝酸盐则会通过反硝化作用转化成氮气或者异氰酸盐。
气化就是这样一个过程，它将氨转化成气态氮，排放到大气中，从而形成一个氮循环的闭合系统。
氮循环对生态系统的影响氮循环对生态系统的稳定和健康有着至关重要的作用。
它能够维持植物生长和发展所需的营养，同时也能够控制水体富营养化、河流污染和土壤酸化。
但是，随着人类活动的不断增多，氮循环也变得越来越复杂。
人类通过工业化、畜牧业和化学肥料等活动，不仅增加了氮的输入，也改变了氮在生态系统中的循环和分配模式。
这些变化可能对稳定生态系统的功能造成负面影响。
氮循环和气候变化之间的关系比较复杂。
氮循环是大气中复合与分解氮的主要过程之一，因此氮循环与大气中氮的浓度有关。
氮与二氧化碳等其他气体一样，都能够对全球气候变化产生影响。
例如，氮的流动可能影响生物群落组成、能量流、有机物质分解和土壤碳贮存；氮的输入也可能会导致温室气体排放增加，从而影响全球气候。
此外，氮循环和气候变化之间还存在反馈作用。
全球气候变暖会导致氮循环加快，促进氮从土壤中解决，氮果实含量下降；在化石燃料的燃烧中产生的氮氧化物的浓度变化会影响氮循环。
因此，必须对氮循环和气候变化的相互作用有一个全面的认识，以便我们更好地预测和适应未来的环境变化。
结论氮循环是地球生态系统中一个非常重要的循环过程，对全球的生态系统稳定和健康起着至关重要的作用。
碳氮循环变化特征及驱动机制_概述说明以及解释
碳氮循环变化特征及驱动机制概述说明以及解释1. 引言1.1 概述碳和氮是地球生态系统中两个重要的元素循环。
碳氮循环的变化特征及其驱动机制对于理解全球变化、生物地球化学过程和环境保护具有重要意义。
本文旨在综述碳氮循环的变化特征及其驱动机制，并分析其变化模式和影响因素。
1.2 文章结构本文共分为以下几个部分：第一部分为引言，主要介绍研究背景、目的和文章结构；第二部分将详细讨论碳氮循环的变化特征，包括碳循环与氮循环的不同方面；第三部分将探讨碳氮循环的驱动机制，包括外部驱动因素和内部驱动因素；第四部分将进行变化模式与影响因素分析，探究碳氮循环的具体模式和主要影响因素；最后一部分是结论，总结目前研究成果并展望未来研究方向。
1.3 目的研究人员对于碳氮循环变化特征及其驱动机制进行了广泛研究。
本文的主要目的是通过对相关研究成果的整理和分析，深入了解碳氮循环的变化特征以及推动其发生变化的驱动机制。
同时，本文力求提供对于未来研究方向的展望和建议，以促进更好地理解和保护碳氮循环。
2. 碳氮循环变化特征：2.1 碳循环变化特征：碳是地球上最常见的元素之一，它在生物圈、大气圈、海洋和陆地等多个系统中循环。
碳的变化特征主要包括不同储存库之间的交换以及碳吸收和释放过程的速率。
其中，全球二氧化碳（CO2）浓度呈增长趋势，主要原因是人类活动导致的燃烧排放和森林砍伐等行为释放了大量CO2。
此外，碳还通过植物光合作用、生物降解和土壤有机质分解等方式进入陆地生态系统，并通过呼吸、腐解和溶解等途径返回大气和水体。
2.2 氮循环变化特征：氮是构成细胞核酸、氨基酸和蛋白质等生物分子的重要元素，对维持生态系统功能至关重要。
与碳循环相似，氮也在不同储存库之间进行交换，并通过一系列微生物介导的转化过程在不同形式之间进行转换。
全球氮输入主要来源于农业施肥和化石燃料燃烧释放的氮氧化物。
然而，过量的氮输入会导致水体富营养化和土壤酸化等环境问题。
综上所述，碳和氮在生态系统中的循环变化特征受到了多种因素的影响，包括自然因素和人类活动。
农田土壤氮循环与农业可持续发展
农田土壤氮循环与农业可持续发展氮是作为生命中必需的元素之一，在土地生态系统中具有重要的地位。
农田土壤氮循环的合理管理对于农业可持续发展至关重要。
本文将探讨农田土壤氮循环的相关概念、机制和影响因素，并进一步探讨如何优化管理农业氮素以实现可持续的农业发展。
一、氮循环的概念和机制氮循环是指在自然生态系统中，氮元素在空气、土壤和生物体之间的循环过程。
这一过程主要包括氮的固定、转化、吸收和释放。
其中，氮的固定主要是指将空气中的氮气转化为植物可利用的氨或硝酸盐形式，这一过程主要通过植物共生菌和化学反应来实现。
而氮的转化则是指将氨或硝酸盐转化为其他化学形态的氮，如亚硝酸盐和硝酸盐。
氮的吸收则是指植物通过根系吸收土壤中的氮形式。
最后，氮的释放包括植物的死亡和有机质的分解，从而释放出土壤中的氮元素。
二、农田土壤氮循环的影响因素农田土壤氮循环的过程受到多种因素的影响，其中包括土壤性质、气候条件、作物类型和农业管理措施等。
首先，土壤性质对农田土壤氮循环有着重要的影响。
不同类型的土壤具有不同的氮贮存和释放能力，例如贫瘠土壤的氮循环速度较慢。
其次，气候条件也会直接影响农田土壤氮循环。
气温和降水量的变化将直接影响氮的转化和吸收速率。
此外，作物类型和农业管理措施也是农田土壤氮循环的关键因素，例如不同的作物对氮的吸收和利用能力不同，而化肥的使用和施肥技术也会影响氮的固定和转化过程。
三、优化农业氮素的管理为了实现农业的可持续发展，合理管理农业氮素是至关重要的。
首先，农民可以选择适合的作物种植，不同作物对氮的需求和利用能力不同，选择合适的作物有助于减少氮素的浪费和排放。
其次，农民可以采取合理的施肥措施，根据土壤测试结果和作物需求来精确施肥，避免过度施肥导致的氮素的积聚和流失。
此外，采用有机肥料代替化学肥料也是优化农业氮素管理的一种方法，有机肥料可以提高土壤质量，促进土壤中氮元素的循环和利用。
最后，农民可以引入农业循环系统，通过合理轮作和种植绿肥来实现氮的固定和转化，从而减少对外源氮素的依赖。
湖北省新高考协作体2022-2023学年高二下学期3月联考试题 语文 PDF版含解析
2023年湖北省新高考协作体高二3月联考高二语文试卷新高考联考协作体试题研究中心命制考试时间：2023年3月16日上午9：00-11：30试卷满分：150分注意事项:1、答卷前，考生务必将自己的姓名、考号等填写在答题卡和试卷指定的位置上。
2、回答选择题时，选出每题答案后，用2B铅笔把答题卡对应题目的答案标号涂黑。
如需要改动，先用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。
回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在试卷上无效。
一、现代文阅读(35分)(一)现代文阅读Ⅰ(本题共5小题，19分)阅读下面的文字，完成1～5题。
材料一生物质炭是作物秸秆、果木修剪枝条、农产品下脚料、动物粪便等各种来源的废弃生物质在厌氧环境下发生热解反应生成的黑色固体。
早在2006年，科学家提出将生物质炭施于土壤，以提高土壤肥力。
这一思想源于亚马孙河流域黑色肥沃土壤的发现。
南美洲的亚马孙河流域是世界上最大的热带雨林区，因高温多雨，该地区土壤有机质分解快，导致土壤快速退化而贫瘠。
但就是在这样一个土地广泛贫瘠的地区，零星分布着非常肥沃的土壤。
科学家研究发现，这种土壤的特征是存在大量的黑色炭颗粒。
它是2500多年以前当地原住民将植被开垦后的林木废弃物土法炭化后混入土壤中的。
21世纪以来，全球掀起了对这种人为黑色肥沃土壤的研究热潮，也拉开了农业生物质炭研究的序幕。
土壤健康是农业可持续发展的基石。
健康的土壤拥有持续生产力，能够维持空气和水环境质量，并促进植物、动物和人类健康。
中华五千年农耕文明孕育出了诸如秸秆养畜—畜粪肥田—土地生产的闭合循环农业管理模式，在这种模式下土壤地力得以持续。
随着化肥工业兴起和我国城镇化快速推进，这一闭合循环模式被打破：化肥逐渐取代有机肥，规模化养殖取代分散式养殖，导致秸秆不再养畜和薪用，畜禽粪污产生集中、农牧脱节、种养分离，秸秆和粪污回田之路被阻断。
秸秆和畜禽粪便变成了污染物，严重影响了农村生态环境和农业可持续发展。
由于有机质得不到有效补充，土壤面临板结、结构变差、盐碱化等退化问题。
植物对土壤碳氮循环的影响及其机制研究
植物对土壤碳氮循环的影响及其机制研究植物是地球上最早出现的生物之一，它们具有很高的生态作用。
除了为人类提供食物、药物和纤维，植物还可以通过对土壤的影响促进土壤碳氮循环。
本文将介绍植物对土壤碳氮循环的影响及其机制研究。
植物对碳氮循环的影响植物通过根系释放有机物和根分泌液，为土壤微生物提供食物和营养物质，同时它们还可以通过光合作用吸收大量的二氧化碳，将碳素积累在地上部分。
这些碳素可以在植物死亡后进入土壤，成为有机碳质的组成部分。
此外，植物对土壤中的氮循环也有重要影响。
植物的根系可以吸收土中的氮元素，同时通过根分泌特殊的化合物，吸引土壤中的氮微生物团聚在根附近。
这种作用会导致土壤中的氮元素浓度在根附近积累。
同时植物的死亡也会释放出氮元素成为有机质的一部分。
综上所述，植物对土壤碳氮循环都有重要影响，但它们未必对每一个生态系统都产生同样的影响。
这是由于植物种类、气候和土壤属性等环境因素的差异所导致的。
机制研究研究者发现，植物与土壤微生物之间的相互作用极其复杂，这主要表现在两个方面：一方面，植物会通过与根系共生的土壤微生物影响土壤的物理化学性质；另外，微生物的代谢过程，则会影响矿化与酸化等过程。
因此，研究未来的任务就是探索这些机制的细节。
一项新的研究发现，与采用化学肥料进行培育的作物相比，采用天然肥料培育的作物会显著改变土壤中的碳固定和微生物代谢过程。
这说明不同的作物管理方式会造成不同的碳循环和氮循环方式。
总结综上所述，植物对土壤碳氮循环的影响研究仍处于早期探索阶段，对于植物的选择和管理，我们需要更多的研究来确定不同植物的生长繁殖周期，来帮助我们实现更加可普及化的植物生长管理方法。
最后提醒：植物只是土壤碳氮循环的一部分，我们还需要更多的研究来了解其他主要因素的影响，才能真正了解土壤化学让我们有意义的生物体系。
氮素施用对土壤氮循环和温室气体排放的影响分析
氮素施用对土壤氮循环和温室气体排放的影响分析氮素是作为植物生长和发育中必需的营养元素之一，对农作物的生产起到关键作用。
然而，不适当的氮素施用可能会导致一系列不良环境影响，包括土壤氮循环的失衡和温室气体排放的增加。
因此，对氮素施用对土壤氮循环和温室气体排放的影响进行综合分析，对于优化农业生产、保护环境具有重要意义。
氮素施用能够增加土壤中的氮素含量，提高植物的生产力和产量。
然而，过量施用氮素可能造成土壤中氮素的累积，导致氮素的流失和循环失衡。
氮素流失主要包括硝化作用产生的硝态氮的流失和氨化作用产生的挥发性氨的流失。
硝态氮的流失会导致地下水污染和水体富营养化问题，而挥发性氨的流失则会造成大气中氨排放增加。
氮素施用对土壤氮循环的影响主要体现在土壤氮转化过程和土壤微生物活动的变化方面。
氮肥的施用会增加土壤中的氨化细菌和硝化细菌的数量和活性，促进硝态氮和氨态氮的转化。
此外，氮肥还会影响土壤中的固氮和脱氮过程，进一步改变土壤氮的循环。
虽然氮素施用能够提高植物对氮的利用效率，但过量施用会导致土壤中的氮素过剩，造成环境问题。
另一方面，氮素施用也会对温室气体排放产生影响。
土壤中氮的转化和气体排放主要与硝化和反硝化过程相关。
氮素施用会增加土壤中硝化细菌的活性，导致硝化作用加剧，进而增加氧化亚氮的生成和排放。
氧化亚氮是温室气体之一，对全球气候变化具有重要影响。
氮素施用还可能增加土壤中反硝化过程的强度，导致反硝化作用产生的氧化亚氮排放增加。
因此，合理施用氮素对于土壤氮循环和温室气体排放的控制至关重要。
合理的氮素施用量应根据农作物的需求，通过精确的农业管理技术进行调控。
比如，进行精细施肥，根据土壤养分含量和作物的需求量合理调整氮素的施用量，避免过量施肥。
同时，合理管理农田水分，减少氮素流失的可能性。
此外，加强土壤微生物的调控，促进土壤氮循环的平衡，也是减少氮素流失和温室气体排放的有效途径。
总之，氮素施用对土壤氮循环和温室气体排放有显著的影响。
碳循环和氮素循环对土壤肥力和植物生长发育特性影响机制解析
碳循环和氮素循环对土壤肥力和植物生长发育特性影响机制解析植物生长发育与土壤肥力密切相关，而碳循环和氮素循环是其中两个重要的生态过程。
碳循环是指通过光合作用植物吸收二氧化碳（CO2）并将其转化为有机化合物的过程，而氮素循环则是指土壤中氮素物质的吸收、利用和释放过程。
两者对土壤肥力和植物生长发育特性具有重要影响，并在生态系统的平衡维持中发挥着关键作用。
首先，碳循环和氮素循环对土壤肥力的影响机制是相互关联的。
碳循环通过植物光合作用将CO2转化为有机物，其中部分有机物通过根系分泌到土壤中成为碳源供给土壤微生物的生长，促进微生物群落的繁殖。
土壤微生物在吸收和代谢有机物的过程中产生氧化还原反应，释放出大量的热量和能量，有利于土壤微生物群落的多样性和活性，从而提高土壤肥力。
这种有机物来源于植物根系的碳循环过程被称为根际呼吸。
与之相对应的是氮素循环，该循环通过土壤中的氮素循环过程从而影响土壤肥力。
氮素是植物生长所必需的营养元素之一，植物通过根系吸收形式多样的氮素，并通过根际呼吸将一部分碳源供给土壤微生物的生长。
土壤中的微生物通过固氮作用、氨化作用、硝化作用和反硝化作用等过程将有机氮转化为植物可吸收的无机氮，提供给植物进行生长和发育所需的氮素营养。
这些氮素循环过程不仅促进了植物的生长，还增强了土壤肥力。
同时，一部分氮素转化为硝酸盐等无机氮素有机形式，容易被淋溶掉，这可能导致土壤肥力的流失。
其次，碳循环和氮素循环对植物生长发育特性的影响机制也是紧密相关的。
碳循环通过提供有机物和能量为植物的生长和发育提供支持。
光合作用通过吸收大气中的CO2并将其转化为有机物，同时产生的氧气也是植物生长发育所需的。
有机物对植物根系的生长和发育有直接的促进作用，其具体机制包括促进根系的生长和根毛的发育，提高根系对水分和养分的吸收能力。
此外，有机物还可以调节植物内源激素的合成和代谢，影响植物体内各种生理活性物质的合成和运输，从而对植物的生长和发育特性产生影响。
气候变暖对土壤质量和农作物产量的影响
气候变暖对土壤质量和农作物产量的影响随着全球气候变暖现象的日益严重，人们对于其对土壤质量和农作物产量的影响越来越关注。
本文将探讨气候变暖对土壤质量和农作物产量的影响，并提出相应的解决方案。
一、气候变暖对土壤质量的影响1. 土壤水分的蒸发增加气候变暖导致土壤表面水分的蒸发速率增加，从而使土壤水分含量减少。
土壤干旱会导致植物根系的萎缩，影响土壤质量。
2. 土壤养分的流失加剧气候变暖使降雨模式发生改变，降雨量集中，导致土壤养分的流失加剧。
养分流失会使土壤贫瘠，影响农作物的生长。
3. 土壤有机质分解加快气候变暖加速了土壤有机质的分解速度。
土壤有机质的分解会释放出大量的二氧化碳，加剧全球变暖速度。
二、气候变暖对农作物产量的影响1. 气温升高影响农作物生长气候变暖会导致气温升高，超过农作物的适宜生长温度范围，使得农作物生长缓慢，甚至停滞，影响农作物产量。
2. 极端天气事件增多气候变暖导致极端天气事件频繁发生，如干旱、暴雨等，这些极端天气事件给农作物生长带来了巨大挑战，导致农作物减产甚至绝收。
3. 病虫害的增加气候变暖会影响病虫害的季节和地理分布，使得农作物更容易受到病虫害的侵袭，从而影响农作物的产量。
三、解决气候变暖对土壤质量和农作物产量的影响的方法1. 水资源管理加强水资源管理，科学合理地利用和保护水资源，避免土壤水分过度蒸发和养分流失。
2. 提高土壤有机质含量采取措施增加土壤有机质含量，如施用有机肥料、推广有机耕作等，以提高土壤质量和保持土壤水分。
3. 研发抗旱、抗病虫害的农作物品种通过研发抗旱、抗病虫害的农作物品种，提高农作物的抗逆性，减少气候变暖对农作物产量的负面影响。
4. 发展灌溉技术结合现代灌溉技术，合理利用水资源，提高水分利用效率，保障农作物的水分需求。
5. 加强农业气象监测和预警加强农业气象监测和预警工作，及时掌握气象信息，提前采取应对措施，减少极端天气事件对农作物产量的冲击。
结论：气候变暖对土壤质量和农作物产量造成了显著影响，但我们可以通过科学合理的措施来减轻其影响。
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中国环境科学２０１３，３３（４）：６７４－６７９ Ｃｈｉｎａ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ 增温对农田土壤碳氮循环关键过程的影响 刘 艳 ．一，陈书涛 ， ，刘 燕 ，高 慧 ，安俊宝 ，甄晓龙 ，李宏娜 ，汪 萌 （１．南京信息工程大学江苏省 大气环境监测与污染控制高技术研究重点实验室，江苏南京２１００４４；２．南京信息工程大学环境科学与工程学院，江 苏南京２１００４４） 摘要：为研究模拟增温对农田土壤碳氮循环关键过程的影响，设置了包含增温和对照两个处理的随机区组试验．采用气压过程分离技术 ａｌａＳ） 测定土壤ＣＯｚ产生速率、硝化速率、反硝化速率，并测定了根生物量、水溶性有机碳（Ｄｏｃ）、亚硝酸根、硫酸根、硝酸根等指标．结果表明，在 冬小麦一大豆轮作生长季，增温和对照处理的平均土壤ｃｏ２产生速率分别为（１４９．７±１９．６）和（１ １４．５￣１ １．６）￣ｇ／（ｋｇ．ｈ），增温和对照处理的平均土壤硝 化速率分别为（５６３．６士１ １９．５６），（３９９．９￣９８．２）１．ｔｇ／（ｋｇ・ｈ１，增温和对照处理的平均土壤反硝化速率分别为（３１９．７￣９４．６），（２１６．２±４４．７）￣ｔｇ／（ｋｇ ｈ）．研究表 明，无论是在冬小麦生长季还是在大豆生长季，模拟增温均促进了土壤ＣＯ２产生速率，增温对大豆田土壤ＣＯ２产生速率的促进作用高于冬小麦 田，并且这种促进作用主要体现在作物生长后期．模拟增温显著促进了冬小麦一大豆田的土壤硝化、反硝化速率，夏季增温对土壤硝化、反硝化 速率的促进作用最明显．模拟增温对土壤中根生物量、ＤＯＣ、亚硝酸根、硫酸根、硝酸根含量无显著影响． 关键词：模拟增温；土壤ＣＯ２产生；硝化；反硝化；农田 中图分类号：Ｘ１４２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１０００—６９２３（２０１３）０４—０６７４～０６
Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｓｉｍｕｌａｔｅｄ ｗａｒｍｉｎｇ ｏｎ ｔｈｅ ｋｅｙ ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ ｏｆ ｓｏｉｌ ｃａｒｂｏｎ ａｎｄ ｎｉｔｒｏｇｅｎ ｃｙｃｌｉｎｇ ｉｎ ａ ｃｒｏｐｌａｎｄ．ＬＩＵ Ｙａｈ ， ＣＨＥＮ Ｓｈｕ．ｔａｏ ， ’，ＬＩＵ Ｙａｎ ， ，ＧＡＯ Ｈｕｉ ，ＡＮ Ｊｕｎ．ｂａｏ ，ＺＨＥＮ Ｘｉａｏ．１ｏｎｇ ，ＬＩ Ｈｏｎｇ．ｎａ ，ＷＡＮＧ Ｍｅｎｇ （１．Ｊｉａｎｇｓｕ Ｋｅｙ
Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ａｎｄ Ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ，Ｎａｎｊｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ ２１００４４，Ｃｈｉｎａ；２．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｎａｎｊｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ ２１００４４，Ｃｈｉｎａ）．Ｃｈｉｎａ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ，２０１３，３３（４）：６７４～６７９ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｓｉｍｕｌａｔｅｄ ｗａｒｍｉｎｇ ｏｎ ｔｈｅ ｋｅｙ ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ ｏｆ ｓｏｉｌ ｃａｒｂｏｎ ａｎｄ ｎｉｔｒｏｇｅｎ ｃｙｃｌｉｎｇ ｉｎ ａ ｃｒｏｐｌａｎｄ，ａ ｒａｎｄｏｍｉｚｅｄ ｂｌｏｃｋ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｔｗｏ ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ（ｓｉｍｕｌａｔｅｄ ｗａｒｍｉｎｇ ａｎｄ ｃｏｎｔｒｏ１）ｗａｓ ｃａｒｒｉｅｄ ｏｕｔ．Ｓｏｉｌ ＣＯ２ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｒａｔｅｓ，ｎｉｔｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ，ｄｅｎｉｔｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｗｅｒｅ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ａ ｂａｒｏｍｅｔｒｉｃ ｐｒｏｃｅｓｓ ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ．Ｒｏｏｔ ｂｉｏｍａｓｓ，ｄｉｓｓｏｌｖｅｄ ｏｒｇａｎｉｃ ｃａｒｂｏｎ（ＤＯＣ），ｎｉｔｒｉｔｅ，ｓｕｌｆａｔｅ ａｎｄ ｎｉｔｒａｔｅ ｗｅｒｅ ａｌｓｏ ｍｅａｓｕｒｅｄ．Ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｗｉｎｔｅｒ ｗｈｅａｔ－ｓｏｙｂｅａｎ ｒｏｔａｔｉｏｎ，ｓｅａｓｏｎａｌ ｍｅａｎ ＣＯ２ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｒａｔｅｓ ｆｏｒ ｓｉｍｕｌａｔｅｄ ｗａｒｍｉｎｇ ａｎｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ ｗｅｒｅ １４９．７ ａｎｄ １ １４．５ｌｘｇ／（ｋｇ．ｈ），ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｓｅａｓｏｎａｌ ｍｅａｎ ｎｉｔｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｒａｔｅｓ ｆｏｒ ｓｉｍｕｌａｔｅｄ ｗａｒｍｉｎｇ ａｎｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ ｗｅｒｅ ５６３．６ ａｎｄ ３９９．９ｇｇ／（ｋｇ．ｈ），ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｓｅａｓｏｎａｌ ｍｅａｎ ｄｅｎｉｔｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｒａｔｅｓ ｆｏｒ ｓｉｍｕｌａｔｅｄ ｗａｒｍｉｎｇ ａｎｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ ｗｅｒｅ ３１９．７ ａｎｄ ２１６．２￣ｔｇ／（ｋｇ‘ｈ），ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔ ｉｎｄｉｃａｔｅｄ ｔｈａｔ ｄｕｒｉｎｇ ｂｏｔｈ ｗｉｎｔｅｒ ｗｈｅａｔ ａｎｄ ｓｏｙｂｅａｎ ｇｒｏｗｔｈ ｓｅａｓｏｎｓ，ｓｉｍｕｌａｔｅｄ ｗａｒｍｉｎｇ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ ｉｎｄｕｃｅｄ ｓｏｉｌ ＣＯ２ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ．Ｔｈｅ ｉｍｐａｃｔ ｏｆ ｓｉｍｕｌａｔｅｄ ｗａｒｍｉｎｇ ｏｎ ｓｏｉｌ ＣＯ２ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｒａｔｅｓ Ｗａｓ ｐａｒｔｉｃｕｌａｒｌｙ ｏｂｖｉｏｕｓ ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｌａｔｅｒ ｇｒｏｗｔｈ ｐｅｒｉｏｄ ｆｏｒ ｂｏｔｈ ｗｉｎｔｅｒ ｗｈｅａｔ ａｎｄ ｓｏｙｂｅａｎ． Ｓｉｍｕｌａｔｅｄ ｗａｒｍｉｎｇ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｓｏｉｌ ｎｉｔｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ ｄｅｎｉｔｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｗｉｎｔｅｒ ｗｈｅａｔ－ｓｏｙｂｅａｎ ｒｏｔａｔｉｏｎ ｐｅｒｉｏｄ；ａ ｍｏｒｅ ｏｂｖｉｏｕｓ ｅｆｆｅｃｔ Ｃａｎ ｂｅ ｆｏｕｎｄ ｉｎ ｓｕｍｍｅｒ．Ｓｉｍｕｌａｔｅｄ ｗａｎｎｉｎｇ ｄｉｄ ｎｏｔ ａｆｆｅｃｔ ｒｏｏｔ ｂｉｏｍａｓｓ，ＤＯＣ，ｎｉｔｒｉｔｅ， ｓｕｌｆａｔｅ ａｎｄ ｎｉｔｒａｔｅ ｃｏｎｔｅｎｔ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｓｉｍｕｌａｔｅｄ ｗａｒｍｉｎｇ；ｓｏｉｌ ＣＯ２ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ；ｎｉｔｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ；ｄｅｎｉｔｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ；ｃｒｏｐｌａｎｄ
陆地生态系统碳循环与大气ＣＯ２浓度升高 有密切联系【ｌ Ｊ，土壤ＣＯ２排放量增加可能会导致 大气中ＣＯ２浓度增加，并对全球变暖提供积极反 馈作用 ］．全球每年因土壤呼吸作用向大气中释 放的碳估算值约为７５～１２０Ｐｇ１３ｌ，另一种温室气体 Ｎ２Ｏ主要是通过土壤微生物的硝化和反硝化过
程产生【 一刚．土壤ｃｏ２、Ｎ２Ｏ排放与土壤碳氮循环 过程有关，因此，通过模拟增温试验研究气候
收稿日期：２０１２—０８—１９ 基金项目：国家自然科学基金资助项￣（４１００５０８８，４１ １７５１３６）；１￣家大 学生创新训练计划（２０１２０３０９０４） 责任作者，副教授，ｃｈｅｎｓｔｙｆ＠ｙａｈｏｏ．ｔｏｍ．ｃｎ ４期 刘艳等：增温对农田土壤碳氮循环关键过程的影响 ６７５ 变暖情形下生态系统碳氮循环的规律具有重要 意义． 在全球变化的情景下，农田土壤ＣＯ２排放速 率、硝化及反硝化作用研究已经成为研究的焦 点．Ｋｉｎｇ等ｌ７ｊ研究表明全球土壤碳库在气候变暖 条件下会降低，不同的气候情景下土壤碳库减少 量不同．徐小锋等ｌ８］研究表明温度升高，土壤有机 碳分解加速，进而减少土壤碳储存，同时植被碳库 向土壤碳库的流动增加从而增加土壤碳库，这两 种作用在不同生态系统的比重不同，在全球尺度 上表现为土壤碳库的减少．Ｂｒｅｕｅｒ等【９ 研究表明土 壤温度促进硝化作用，而水分含量起到抑制的作用． 然而，以往研究中，关于增温影响土壤碳氮循环关键 过程的系统研究尚不多见，特别是，在增温的农田生 态系统中，农田土壤碳氮如何转化及其关键过程与 正常农田是否存在差异尚没有较好的科学解释． 本研究通过观测农田模拟增温和对照处理 土壤ＣＯ２排放速率、硝化一反硝化速率及相关土 壤碳氮指标，分析了模拟增温对农田土壤碳氮循 环关键过程的影响规律，以期为了解全球变暖情 境下，增温对土壤碳氮循环的潜在影响提供基础 资料和科学依据． １材料和方法 １．１试验区概况 观测地点位于南京信息工程大学农业气象 试验站（３２．１ ｏＮ，１１８．８６。Ｅ）试验田，于２０１０年ｌ１ 月～２０１１年１０月在该试验田进行冬小麦一大豆生 长季田间试验．该区多年平均气温为１５．６℃，多年 平均降水量为１ ｌＯＯｍｍ．供试土壤为潴育型水稻 土（灰马肝土属），土壤质地为壤质黏土，耕层土壤 黏粒含量为２６．１％，土壤ｐＨ（Ｈ２０）值为６．３，有机碳 和全氮的含量分别为１９．４ ｇ／ｋｇ和１．４５ｇ／ｋｇ． １．２试验设计 供试冬小麦品种为扬麦１２号，于２０１０年１ １ 月３日播种，大豆品种为八月白，于２０１１年７月１ 日播种，分别在冬小麦返青后、大豆出苗后进行 模拟增温处理．采用随机区组试验，设置增温和对 照处理，增温和对照各３个重复，共６个小区，每个 小区面积为２．５ｍｘ２．５ｍ．每天２４ｈ通过红外辐射 加热管对试验小区进行模拟增温，每根红外辐射 加热管长１．０ｍ，功率￣ｏｏｏｗ，安装在不锈钢反射 灯罩之下，不锈钢灯罩边缘向下倾斜，防止下雨天 雨水斜向进入到不锈钢罩内淋湿加热管，对照处 理仅有不锈钢罩，无红外辐射加热管．每个加热管 均通过供电发热，各自具有独立的电源控制开关， 并由漏电保护总开关控制其开启和关闭．经通电 加热测试，在３个增温装置正面处的温度几乎完 全一致，差值≤０．２￣Ｃ，各个重复的温控效果均一、 良好．对５ｃｍ土壤温度的季节动态监测结果表明： 在冬小麦一大豆轮作阶段，增温处理土壤温度显 著高于对照，两者季节平均差值为４．９℃（图ｌ ．
采样日期 图１土壤温度的季节动态变化 Ｆｉｇ．１ Ｓｅａｓｏｎａｌ ｖａｒｉａｔｉｏｎｓ ｉｎ ｓｏｉｌ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ
１．３土壤ＣＯ２产生速率、硝化和反硝化速率测定 以直径６．０ｃｍ、高４．３ｃｍ的不锈钢环刀取土 壤样品，每个处理采集６个土壤样品作为重复，采 样后立即用塑料盖密封环刀，防止水分散失，并迅 速送到ＢａＰＳ系统中进行分析．主要测定土壤 ＣＯ：产生速率、硝化速率和反硝化速率，测定结 果为６个土壤样品的平均值，其含义为每 土壤 每ｈ产生的以ＣＯ２形式释放的碳量和每ｋｇ土壤 每ｈ通过硝化或反硝化作用转化的氮的量，单位 均为雌＿／（１（ｇ・ｈ）ｔ １¨． １．４环境与生物因子测定 在测定根系生物量、水溶性有机碳（ＤＯＣ）、 硫酸根、硝酸根时所用土壤为环刀所取．这可保 持与土壤ＣＯ２产生速率、硝化速率和反硝化速 率所取土层的一致，并且在每个处理设置了重复 取样小区和小区内重复采样环刀，可减小采样误 差．待土壤ＣＯ 产生速率、硝化速率和反硝化速 率测定结束后，将土壤样品中的根挑出，用自来水