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Topsoil organic carbon mineralization and CO_2 evolution of three paddy soils from South China and the temperature dependence

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Journal of Environmental Sciences 2007年第3期19卷 319-326页

作者： zhang xu-hui li lian-qing pan gen-xing Institute of Resources Ecosystem and Environment of Agriculture Nanjing Agricultural University Nanjing 210095 China.

Carbon mineralization and its response to climatic warming have been receiving global attention for the last decade. Although the virtual influence of temperature effect is still in great debate, little is known on the mineralization of organic carbon （SOC） of paddy soils of China under warming. SOC mineralization of three major types of China＇s paddy soils is studied through laboratory incubation for 114 d under soil moisture regime of 70% water holding capacity at 20℃ and 25℃ respectively. The carbon that mineralized as CO2 evolved was measured every day in the first 32 d and every two days in the following days. Carbon mineralized during the 114 d incubation ranged from 3.51 to 9.22 mg CO2-C/gC at 20℃ and from 4.24 to 11.35 mg CO2-C/gC at 25℃ respectively; and a mineralizable C pool in the range of 0.24 to 0.59 gC/kg, varying with different soils. The whole course of C mineralization in the 114 d incubation could be divided into three stages of varying rates, representing the three subpools of the total mineralizable C： very actively mineralized C at 1-23 d, actively tnineralized C at 24--74 d and a slowly mineralized pool with low and more or less stabilized C mineralization rate at 75-114 d. The calculated Q10 values ranged from 1.0 to 2.4, varying with the soil types and N status. Neither the total SOC pool nor the labile C pool could account for the total mineralization potential of the soils studied, despite a well correlation of labile C with the shortly and actively mineralized C, which were shown in sensitive response to soil warming. However, the portion of microbial C pool and the soil C/N ratio controlled the C mineralization and the temperature dependence. Therefore, C sequestration may not result in an increase of C mineralization proportionally. The relative control of C bioavailability and microbial metabolic activity on C mineralization with respect to stabilization of sequestered C in the paddy soils of China is to be further studied.

关键词： C mineralization carbon pool laboratory incubation paddy soil soil warming

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Factors in fluencing farmers' participation in crop intensification program in Rwanda

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Journal of Integrative Agriculture 2017年第6期16卷 1406-1416页

作者： Alphonse Nahayo Morris O.Omondi zhang xu-hui li lian-qing pan gen-xing Stephen Joseph Institute of Resources Ecosystem and Environment of Agriculture Nanjing Agricultural University Nanjing 210095 P.R. China College of Agriculture Animal Science and Veterinary Medicine University of Rwanda Musanze P. O. Box 210 Rwanda University of New South Wales School of Material Science and Engineering Sydney NSW 2052 Australia

The crop intensification program（CIP）was introduced in Rwanda in 2007 by the Ministry of Agriculture and Animal Resources（MINAGRI）,Rwanda,as a solution to the land fragmentation,low use of agricultural inputs and low access to extension ***,due to the voluntary nature of farmers’participation and their reluctance to participate,this study aimed at assessing the factors that influence their *** were collected from 340 respondents through a household survey in Mayange and Rusarabuye *** statistics and binary logistic regression model were used to analyze the *** show that the factors that significantly influenced the farmers’participation in the CIP include gender,non-farm income,farmland size,farming experience,land acquisition means,market access,trust and agro-ecological *** fact,the non-farm income significantly increased the farmers’decisions to participate in the CIP（P〈0.001）as it eases the financial capital needed to invest in the CIP *** the land acquisition means,the farmers who inherited or bought the land positively and significantly participated in the CIP（P〈0.05）because they had the land tenure ***,the participation in the CIP was hindered by inadequate irrigation and mechanization facilities,lack of farmers’participation in the CIP planning process,inadequate extension services,inadequate agricultural inputs and inadequate post-harvest *** collaboration between farmers,local leaders,extension agents and agricultural service providers as well as the farmers’practical skills in irrigation and mechanization could enhance the participation to the ***,there is a need on the part of policymakers to empower farmers with adequate knowledge on better cropping practices and agricultural technologies through appropriate extension services and bottom-up based program.

关键词： chemical fertilizers crop intensification program extension services improved seeds post-harvest techniques institutional factors socio-economic factors constraints

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南方典型水稻土长期试验下有机碳积累机制 Ⅴ.碳输入与土壤碳固定

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中国农业科学 2009年第12期42卷 4260-4268页

作者：周萍潘根兴李恋卿张旭辉南京农业大学农业资源与生态环境研究所

【目的】土壤固碳与生产力的协同是农业土壤碳循环研究的热点,而提高土壤固碳容量又是农业固碳减排的重要途径。本文研究中国南方4种典型水稻土长期定位试验条件下的固碳趋势及其外源碳输入对土壤固碳的贡献。【方法】选取西南紫色丘陵... 详细信息

【目的】土壤固碳与生产力的协同是农业土壤碳循环研究的热点,而提高土壤固碳容量又是农业固碳减排的重要途径。本文研究中国南方4种典型水稻土长期定位试验条件下的固碳趋势及其外源碳输入对土壤固碳的贡献。【方法】选取西南紫色丘陵水稻土、东南红壤丘陵水稻土、太湖平原水稻土和沿海平原水稻土的长期试验,分析其不同施肥处理下耕层土壤(0～20cm)有机碳变化与外源碳输入(作物输入碳+肥料输入碳)以及肥料氮输入的关系,并进一步探讨不同施肥处理下的土壤饱和固碳量。【结果】不同施肥处理下的土壤固碳速率线性依存于年均碳输入增量,单位碳输入增加下以紫色水稻土和红壤性水稻土的固碳速率相对较高。良好施肥下的饱和固碳量以富氧化铁的红壤性水稻土最高,其次为富黏粒的沿海平原水稻土。统计分析表明,施肥下不同类型水稻土的固碳效率(即碳输入增量与土壤固碳的线性关系斜率)与初始有机碳含量表现为明显的线性负相关关系,而与黏粒之间的相关性不明显。看来,不同类型水稻土的饱和固碳量与土壤中丰富的游离氧化铁以及降水量有着密切的关系。另外,施肥下的稻田土壤固碳与氮素农学效率之间亦存在着正相关的趋势,并且以红壤性水稻土中的相对最弱,这可能主要归因于不同类型水稻土饱和固碳水平的负影响。【结论】施肥措施主要通过增加外源碳输入来促进土壤的有效固碳,并且土壤固碳与氮素利用效率之间存在着明显的碳-氮耦合效应。水稻土中活跃的氧化铁可能对土壤碳储量的提高起着积极的促进作用,而黏粒有可能并非土壤固碳的驱动因子。气候因子可能是影响水稻土碳储量变化的另一主导因子,这还有待于进一步的分析探讨。

关键词：长期试验稻田生产力施肥管理水稻土土壤固碳氮素效率

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长期不同施肥下水稻土甲烷氧化能力及甲烷氧化菌多样性的变化

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生态学报 2008年第10期28卷 4864-4872页

作者：郑聚锋张平究潘根兴李恋卿张旭辉南京农业大学农业资源与生态环境研究所南京210095

稻田内源甲烷的氧化是稻田甲烷减排的重要途径。而甲烷氧化菌是土壤中甲烷氧化的主要施动者,在长期不同施肥条件下,土壤微生物群落的演变是否影响到土壤甲烷氧化菌群落结构及其活性,进而影响到田土壤CH4向大气的实际排放强度还不清楚。... 详细信息

稻田内源甲烷的氧化是稻田甲烷减排的重要途径。而甲烷氧化菌是土壤中甲烷氧化的主要施动者,在长期不同施肥条件下,土壤微生物群落的演变是否影响到土壤甲烷氧化菌群落结构及其活性,进而影响到田土壤CH4向大气的实际排放强度还不清楚。为此,选择太湖地区一个长期肥料试验的稻田土壤为研究对象,分析长期不同肥料施用对土壤甲烷氧化能力的影响及其与土壤中甲烷氧化菌群落结构变化的可能关系。结果表明,长期不同的施肥措施下稻田土壤对甲烷的氧化能力产生了明显差异,伴随着土壤中甲烷氧化菌(MOBI和MOBII)的基因群落多样性的显著变化。长期单一施用氮肥为主的化肥显著降低了土壤对甲烷的氧化能力,同时显著降低了稻田土壤甲烷氧化菌的多样性和丰富度;不同施肥下甲烷氧化菌多样性的变化与土壤的甲烷氧化能力的变化趋势相一致。因此,研究显示长期不同施肥处理下甲烷氧化菌群落结构的改变可能是引起水稻土甲烷氧化能力变化的一个主要因素,有机无机配合施用可以明显降低稻田土壤甲烷的大气释放潜能。但长期不同施肥处理下甲烷氧化菌活性的变化还有待于进一步研究。

关键词：水稻土长期试验 CH4氧化甲烷氧化菌微生物多样性温室气体减排

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基于整合分析方法评价我国生物质炭施用的增产与固碳减排效果

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农业环境科学学报 2019年第3期38卷 696-706页

作者：刘成刘晓雨张旭辉李恋卿潘根兴南京农业大学农业资源与生态环境研究所南京210095

通过搜集公开发表的文献资料,运用整合分析方法(Meta-analysis)研究生物质炭施用对我国农作物产量和土壤固碳减排潜力的影响。结果表明,生物质炭施用显著提高了作物产量,平均增产幅度为15.1%,其中旱作作物平均增产16.4%,水稻增产10.4%... 详细信息

通过搜集公开发表的文献资料,运用整合分析方法(Meta-analysis)研究生物质炭施用对我国农作物产量和土壤固碳减排潜力的影响。结果表明,生物质炭施用显著提高了作物产量,平均增产幅度为15.1%,其中旱作作物平均增产16.4%,水稻增产10.4%。试验土壤和生物质炭材料本身的理化特性与田间管理方式均会影响生物质炭施用下作物的增产幅度。土壤酸碱度和质地是影响增产幅度的重要因素:强酸性土壤中施用生物质炭作物增产幅度显著高于中性和碱性土壤;黏土和砂土中施用生物质炭作物增产幅度显著高于壤土。生物质炭生产过程中的炭化温度对作物产量有重要影响,当炭化温度高于550℃时,作物增产不显著。生物质炭施用显著降低了农田土壤氧化亚氮(N_2O)排放量和稻田甲烷(CH4)排放量,平均降低幅度分别为13.6%和15.2%。土壤酸碱度和质地显著影响N_2O减排幅度;生物质炭在中性和碱性土壤中的减排效果显著高于酸性土壤,而在强酸性土壤中N_2O减排效果不显著;不同质地土壤中N_2O的减排效果表现为壤土>砂土>黏土,壤土减排量达33.9%。氮肥施用量高于150 kg·hm-2时,N_2O减排效果显著。稻田土壤施用生物质炭N_2O减排效果优于旱地。土壤质地和酸碱度显著影响稻田CH4排放对生物质炭输入的响应,强酸性或砂性土壤中施用生物质炭CH4减排效果明显,其减排幅度分别为46.1%和25.9%。我国农田中施用生物质炭,有利于达到增产和固碳减排的效果。今后生物质炭的农田施用应优先选择施用到酸性、黏性或砂性等肥力较差的土壤中,优先选择旱作农田;生物质炭制备时应将炭化温度控制在550℃以下。

关键词：生物质炭整合分析作物产量温室气体田间试验

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水稻土基底呼吸与CO_2排放强度的日动态及长期不同施肥下的变化

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植物营养与肥料学报 2006年第4期12卷 485-494页

作者：郑聚锋张旭辉潘根兴李恋卿南京农业大学农业资源与生态环境研究所江苏南京210095

土壤呼吸排放是陆地生态系统土气交换快速而活跃的途径之一，对大气CO2浓度的变化有显著的影响。本文对太湖地区一个代表性水稻土水稻收割后土壤基底呼吸CO2排放进行了昼夜观测和采样分析。结果表明，不同小区平均土壤呼吸与CO2排放速率... 详细信息

土壤呼吸排放是陆地生态系统土气交换快速而活跃的途径之一，对大气CO2浓度的变化有显著的影响。本文对太湖地区一个代表性水稻土水稻收割后土壤基底呼吸CO2排放进行了昼夜观测和采样分析。结果表明，不同小区平均土壤呼吸与CO2排放速率在CO2-C12．2～25．2mg／（m^2·h）之间，日排放量在CO2-C327．2～604．1mg／（m^2·d）之间，低于文献报道的森林和草地及旱作农田的土壤呼吸；与长期有机，无机配施处理相比，长期单施化肥CO2日排放量提高了55％～85％，并且显著提高了土壤呼吸对土壤（5cm）温度的响应敏感性。相关分析表明，土壤呼吸CO2排放强度与土壤微生物N（Nmic）、微生物C：N（Cmic／Nmic）和P的有效性有密切的关系；生物有效N和P的有效性显著地影响着土壤呼吸与CO2的生成和排放。本试验结果进一步支持了水稻土的固碳效应。但是：供试不同小区土壤呼吸排放强度的变异隐含着长期不同施肥处理可能使与高呼吸活性有关的微生物群落发生改变，有待于进一步研究。

关键词：水稻土长期施肥土壤基底呼吸 CO2排放温度敏感性养分有效性

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水稻土和湿地土壤有机碳测定的CNS元素分析仪法与湿消化容量法之比较

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土壤 2008年第4期40卷 580-585页

作者：李志鹏潘根兴李恋卿张旭辉林凡南京农业大学农业资源与生态环境研究所南京210095

土壤固碳研究中需要精确的(有机)C计量,而常规的湿氧化法与CNS元素分析仪法测定结果的吻合性是C计量中的问题。国外对旱地土壤的研究表明,这两种方法的结果基本可以对比,但是否同样对于湿地土壤也适用还不清楚。采用CNS元素分析仪(仪器... 详细信息

土壤固碳研究中需要精确的(有机)C计量,而常规的湿氧化法与CNS元素分析仪法测定结果的吻合性是C计量中的问题。国外对旱地土壤的研究表明,这两种方法的结果基本可以对比,但是否同样对于湿地土壤也适用还不清楚。采用CNS元素分析仪(仪器法)和重铬酸钾外加热湿氧化法(容量法)对20个水稻土样品,26个淡水湿地土壤样品和20个沿海湿地土壤样品进行了总有机C(TOC)的对比测定。结果表明,无论是土壤的表土样品还是剖面样品,仪器法测定结果约低于容量法10%以下。两种方法对淡水湿地土壤和水稻土的有机C含量的测定可以对比,但是重铬酸钾氧化容量法对于含氯化物较高的沿海湿地土壤有机C的测定可能不精确。CNS元素分析仪测定的精密度和准确度较高,可以用于各种湿地土壤的C计量。

关键词：碳计量元素分析仪测定法水稻土土壤有机碳湿地土壤

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农业废弃物生物黑炭转化还田作为低碳农业途径的探讨

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生态与农村环境学报 2010年第4期26卷 394-400页

作者：潘根兴张阿凤邹建文李恋卿张旭辉郑金伟南京农业大学农业资源与生态环境研究所/农业与气候变化研究中心江苏南京210095

生物黑炭是有机废弃物转化的稳定性碳物质。国际农业废弃物生物黑炭转化技术研究日益活跃,并正在进行农田增汇减排的试验示范。文章介绍了生物黑炭技术发展的背景,以及生物黑炭技术转化和应用研究的国际动态,讨论了生物黑炭技术在应对... 详细信息

生物黑炭是有机废弃物转化的稳定性碳物质。国际农业废弃物生物黑炭转化技术研究日益活跃,并正在进行农田增汇减排的试验示范。文章介绍了生物黑炭技术发展的背景,以及生物黑炭技术转化和应用研究的国际动态,讨论了生物黑炭技术在应对气候变化中对农业生产和固碳减排的潜在作用,并分析将其纳入国际碳贸易市场和国内自主减排碳交易市场的可能性。最后,提出我国开展农作物废弃物生物黑炭转化与农业应用研究的建议。

关键词：生物黑炭农业废弃物气候变化固碳减排

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洪泽湖沉积物中四环素土霉素及相关抗性基因的分布特征及潜在风险分析

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农业环境科学学报 2017年第2期36卷 369-375页

作者：罗方园潘根兴李恋卿张俊王娜焦少俊张旭辉南京农业大学资源与环境科学学院南京210095 环境保护部南京环境科学研究所南京210042

为了探讨洪泽湖沉积物中四环素、土霉素及其抗性基因的含量、分布及潜在风险,采集洪泽湖湖区42个沉积物样品,利用HPLC-MS测定了样本中常见的两种四环素类抗生素(四环素、土霉素)含量,并采用q PCR分析了样品中3种四环素抗性基因(tet A、t... 详细信息

为了探讨洪泽湖沉积物中四环素、土霉素及其抗性基因的含量、分布及潜在风险,采集洪泽湖湖区42个沉积物样品,利用HPLC-MS测定了样本中常见的两种四环素类抗生素(四环素、土霉素)含量,并采用q PCR分析了样品中3种四环素抗性基因(tet A、tet C、tet M)的含量。结果显示,四环素类抗生素检出率为100%,含量范围为1.35~25.43μg·kg^(-1)。所有样品中tet A、tet C基因均有检出,且tet C基因含量最高,平均含量为9.77×106copies·g-1,只在部分样品中检测出tet M。相关结果分析表明,沉积物中的四环素类抗性基因含量与四环素类抗生素含量及有机碳的乘积呈较为明显的正相关关系(R2=0.669 4,n=42),这也表明在洪泽湖水域中,四环素类抗生素抗性基因的含量水平可能不仅与环境中的抗生素暴露水平相关,同时也有可能与有机质含量等环境因素相关。

关键词：洪泽湖四环素类抗生素四环素抗性基因 HPLC-MS qPCR

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升温和大气CO2浓度升高对不同品种小麦养分吸收的影响

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农业环境科学学报 2020年第6期39卷 1389-1399页

作者：孙宝宝刘晓雨袁睿刘成李婕张旭辉李恋卿潘根兴南京农业大学农业资源与生态环境研究所南京210095

研究升温和大气CO2浓度升高对不同品种小麦养分吸收的影响,为未来气候变化下农田土壤养分管理与作物施肥提供科学参考。在田间开放条件下模拟升温和大气CO2浓度升高,设置对照(CT)、大气CO2浓度升高(C+T)、升温(CT+)以及两者同时升高(C+T... 详细信息

研究升温和大气CO2浓度升高对不同品种小麦养分吸收的影响,为未来气候变化下农田土壤养分管理与作物施肥提供科学参考。在田间开放条件下模拟升温和大气CO2浓度升高,设置对照(CT)、大气CO2浓度升高(C+T)、升温(CT+)以及两者同时升高(C+T+)4个处理。每个处理种植扬麦16、苏麦188、鑫农518和镇麦9号4个品种。收获时测定小麦籽粒和秸秆中N、P、K、Ca和Mg的浓度,并计算各养分在籽粒和秸秆间的分配比例。结果表明:大气CO2浓度升高增加了N、K、Ca和Mg在小麦地上部分的总吸收量,其中N、K和Mg的总吸收量受到大气CO2浓度升高和小麦品种的共同影响,但是大气CO2浓度升高没有改变养分在小麦籽粒和秸秆间的分配。升温显著降低了各养分在地上部分的总吸收量,此外升温还提高了K、降低了Ca在籽粒中的分配比例。升温和大气CO2浓度升高下,小麦养分吸收总量变化一方面与生物量有关,另一方面与各养分含量(浓度)相关。大气CO2浓度升高显著降低了小麦籽粒和秸秆中P的含量,但是对籽粒N、Mg和秸秆N、P、K含量的影响都与品种有关。升温降低了小麦秸秆K和籽粒P、K、Ca、Mg的含量,其中只有P的吸收对升温的响应受品种的影响。升温和大气CO2浓度升高改变了小麦养分吸收过程,而且大气CO2浓度升高对小麦养分吸收过程的改变与养分类型和作物品种密切相关。因此,未来气候变化下有必要根据小麦品种选择合理的培肥和管理方式。

关键词：气候变化 FACE 小麦品种养分吸收

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