农田氧化亚氮排放动态及模拟：土壤通气性的影响

Nitrous oxide (N2O) is of major importance as a greenhouse gas. Agricultural soils are the principle anthropogenic source of N2O emissions to the atmosphere because of intensively managed agricultural in China. Soil aeration determines processes of N2O production and transport directly and influences the N2O effluxes from a soil. Soil gas diffusion coefficient (Ds) is an important physical parameter for representing soil aeration and various processes. However, many researches focused on using repacked soil cores or using Ds models which ignored varying soil structure in field to study the relationship between Ds and N2O emissions, this is hard to determine the accurately effect of Ds on N2O emissions. The objective of this research is to investigate the relationship between dynamic Ds on soil N2O emissions, where soil water content, bulk density, porosity, gas diffusivity and N2O efflux will be monitored continuously after planting. Thus soil porosity, in addition to water content, will be used a new variable to predict the change of Ds under field condition. Our measurements and models are helpful to improving accuracy of N2O emissions model, and useful for policy making in mitigating greenhouse gas emission from farmland.

氧化亚氮（N2O）是导致气候变暖的主要温室气体之一，由于我国长期的集约化农业种植模式，农田土壤成为N2O重要的人为排放源。土壤通气性直接影响N2O的产生和传输过程，进而影响N2O的最终排放通量。土壤气体扩散系数（Ds）是表征土壤通气性和反映土壤中各种过程的重要物理指标。有少数研究探讨了Ds与N2O排放速率之间的关系，但是这些研究多集中在测定均匀装填的不同容重土样的Ds，或利用模型计算时未考虑田间土壤结构变化对Ds的影响，无法准确反映田间动态变化的Ds对N2O排放速率的影响。本项目拟通过系统监测不同施肥管理下土壤耕作后耕层Ds、土壤含水量、孔隙度和N2O排放通量的时空变化规律，明确田间条件下Ds随孔隙度和含水量的变化特征，进一步探讨不同管理措施下动态变化的Ds对N2O排放的影响。研究结果不仅有助于准确的预测农田N2O排放，而且为制定我国农田温室气体减排措施提供理论依据。

土壤孔隙结构影响土壤与大气之间气体的交换，而土壤气体扩散系数（Ds）能直接反映土壤的通气性和其它重要过程。施肥管理技术可以改变土壤孔隙结构，良好的土壤孔隙结构会促进作物的生长。本项目系统的研究了Ds与氧化亚氮（N2O）排放速率之间的关系以及施肥管理对土壤孔隙结构及作物生长的影响，在以下几个研究方面取得了进展：（1）比较Ds、土壤容重、土壤充水孔隙度、土壤充气孔隙度和土壤基质势等参数在预测N2O排放速率时的优缺点，明确土壤管理措施对于N2O排放可能会造成的影响；（2）基于6年的长期定位试验，利用X射线CT扫描和图像处理技术，明确施肥模式对土壤孔隙结构的影响；（3）明确土壤孔隙结构变化与作物生长之间的关系。研究结果不仅有助于深入认识土壤通气性对N2O排放速率的影响，而且对探讨施肥技术对土壤孔隙结构的作用都具有重要的理论意义和应用价值。