堆肥可以杀灭病原菌、抑制杂草、缓慢释放养分、改良土壤、保持水分,是农业可持续发展的重要措施。堆肥过程中释放出大量温室气体尤其是甲烷,对全球环境变化产生重要影响。本研究通过量化比较不同堆肥方式下温室气体排放规律和排放量,以期实现减少堆肥堆制过程中温室气体排放的堆放方式。采用静态箱法研究了强制通风加过磷酸钙、强制通风不加过磷酸钙、翻堆通风加过磷酸钙、翻堆通风不加过磷酸钙四种处理的温室气体排放量。76天堆肥结束时,翻堆处理总有机碳降解51%-55%,强制通风降解大约44%。翻堆加过磷酸钙和不加过磷酸钙处理的甲烷排放量分别为15.35和15.27 g Mg-1堆料,高于强制通风处理排放量(加过磷酸钙和不加过磷酸钙处理分别为7.76 g Mg-1堆料和3.22 g Mg-1堆料)。在N2O排放量上,强制通风处理小于0.1%初始含氮量,翻堆处理约为0.1%初始氮。通风和翻堆过程中能量消耗分别相当于3.27、3.4、12.29和11.89 kg CO2-C Mg-1 堆料。过磷酸钙对温室气体排放影响很小,可能是大量秸秆作为堆肥填充料的加入保持了肥堆的高孔隙度和良好的通风条件。因此虽然强制通风堆肥可以节省空间且操作方便 ,在大规模集约化处理畜禽粪便时广泛应用,但翻堆通风由于其低建设成本和低温室气体排放量,以及较高的有机质分解效率,更适宜在我国农村采用。
在开放式臭氧浓度升高(ozone-free air controlled enrichment,O3-FACE)平台上,观测了高浓度臭氧(正常大气臭氧浓度的基础上增加50%)对2个冬小麦(TritciumaestivumL.)品种(烟农19和扬麦16)在灌浆期内功能叶片光合损伤的情况.观测显示,整个灌浆期内2个小麦品种有关参数响应的趋势表现一致:净光合速率(Pn)逐渐下降,在臭氧处理35d时,烟农19和扬麦16降幅分别达到56.21%和21.82%.②荧光动力学参数Fv/Fm(最大光化学量子产量)、qp(光化学淬灭系数)、Φexc(PSⅡ有效光化学量子产量)、ΦPSⅡ(PSⅡ实际光化学量子产量)呈下降趋势,NPQ(非光化学淬灭系数)逐渐上升;在能量分配方面,吸收的光能在PSⅡ天线色素的耗散部分(%D)升高、用于PSⅡ光化学反应的部分(%P)降低,而不属于前两者的其它消耗部分(%X)变化不明显.在臭氧处理35d时,烟农19和扬麦16的ΦPSⅡ分别下降24.42%和9.97%.③光合色素参数Chla/Chlb(叶绿素a/叶绿素b)比值上升,而Chlt/Car(叶绿素/叶黄素)的比值下降.④叶绿体内依赖Mg2+、Ca2+的ATPase(ATP酶)活性和ATP含量均增加.上述参数随臭氧处理时间延长,变化幅度和品种间的差异趋于显著,当臭氧处理35d时,变幅最大,且烟农19变幅显著大于扬麦16.结果表明,在臭氧浓度升高环境下,作物通过增加热耗散、改变色素含量和结构、提高ATPase活性等进行防御和损伤修复.随着处理时间的增加,臭氧对冬小麦的光合损伤具有累积效应,且2个品种表现出较大的差异性.
利用稻/麦O3-FACE(Ozone-free air controlled enrichment)平台,以武运粳21和两优培九两个耐性不同的水稻品种为材料,模拟研究了近地层大气臭氧浓度升高情形下对水稻叶片气体交换和荧光参数的影响。结果表明:高臭氧浓度降低了两个品种水稻叶片的净光合速率、气孔导度以及蒸腾速率,处理76天后,武运粳21的降幅分别为:21.7%,26.64%和24.74%,两优培九的降幅分别为:25.53%,30.31%和25.48%,而对两个品种胞间CO2浓度的影响不显著;水稻叶片荧光动力学参数F0(暗下初始荧光)、ETR(表观电子传递速率)和ФPSⅡ(PSⅡ实际光化学量子产量)呈下降趋势,NPQ(非光化学猝灭系数)逐渐上升,处理76天后武运粳21和两优培九分别上升了16.37%和11.77%。臭氧的影响有一定的累积效应,随着处理时间的延长,相关指标变化幅度增大。高臭氧浓度下水稻叶片胞间CO2浓度没有显著降低,推断臭氧导致的净光合速率的降低是由非气孔限制因素引起。结果表明,两优培九比武运粳21对臭氧响应敏感。
