原文以How do soil temperature and moisture regulate N2O flux from an urban lawn？?為標題發布在LI-COR網站上。

作者 | 徐六康，Kristen Minish，Derek Trutna

翻譯 | 子毅

N2O的全球增溫潛勢(Global Warming Potential，簡稱GWP)是CO2的300倍。因此，N2O是一種重要的溫室氣體。

全球增溫潛勢(Global warming potential，簡稱GWP)，是衡量某種溫室氣體對全球增溫效應的一個參數。在既定時間內，如100年，以CO2的吸熱量為基準，某種相同質量的氣體吸熱量對基準的比值即為GWP。在京都議定書中受管制的溫室氣體有二種：一種是具有很高全球增溫潛勢的；另一種是全球增溫潛勢雖不大，但在地球大氣層中的濃度正在迅速上升的(來源/維基百科)。

土壤N2O通量是生態系統氮循環中的重要環節。和農業生態系統一樣，城市草坪是人工生態系統。城市草坪被認為是N2O的釋放源。然而，在城市草坪上開展的N2O通量研究很少。本研究監測了城市草坪14個月的土壤N2O通量，同步測量土壤溫度和土壤水分含量，旨在評估非生物環境變量對土壤N2O通量的調控。

樣地設置

從2019年9月開始，研究者在美國內布拉斯加州林肯市，布設了LI-8100A/8150多通道土壤溫室氣體長期測量系統(點擊了解更多)，共使用了4個Chamber，以及新型N2O分析儀LI-7820(點擊了解更多)，連續測量了城市草坪的土壤N2O通量。每30mins重復測量一次，同時測量5cm深處的土壤水分含量和土壤溫度。

土壤N2O通量計算公式

其中，F_N2O?：土壤N2O通量(nmol m^-2s^-1)

V?: 測量室體積(m³)

P?: 大氣壓強(Pa)

Wo?：初始水汽濃度(mol mol^-1)

R?：氣體常數(Pa m³mol^-1 K^-1)

S?: 土壤面積(m²)

T?: 測量室溫度(K)

d N2O/dt?: N2O的增加速率(nmol mol^-1s^-1)

LI-7820高精度N2O/H2O氣體分析儀(點擊了解更多)

結果

樣地土壤為粉砂粘土，群落組成以羊茅(Festuca spp.)為主，冠層平均高度約5cm。實驗時間從2019年9月到2020年11月中旬，歷時14個月。

?1. 夏季土壤N2O通量約為4.2nmol m^-2s^-1，冬季大約在零附近。土壤N2O通量與土壤水分含量、土壤溫度密切相關。這與其他草地生態系統的研究結果類似(Bijoor et al.,2008)。

2. 在冬季早期(2019年10月28日以后)，當土壤5cm深處的溫度低于5℃后，N2O通量值趨向于0。

3. 降雨事件可在短期內迅速提高土壤N2O通量。尤其是在夏季，土壤水分含量低于20%的情況下。

4. 2020年1月31日至2月15日，冬春交接，冰雪融化，土壤N2O通量會迅速增加。數據顯示，2020年2月初，土壤溫度雖然仍在0℃附近，土壤N2O通量從0附近躍升到0.6 nmol m^-2s^-1。

5. 基于這14個月的數據，累積N2O通量為67.07mg N2O m^-2(0.671kg N-N2O ha^-1)。和類似生態系統比較，這一數據偏低。例如，2011年，Townsend-Small和Czimczik在加利福尼亞歐文市城市綠地的研究數據顯示，全年的總釋放速率約為1.0-3.0 kg N-N2O m^-2yr^-1。

土壤N2O通量數據示例

基于8100-104長期測量室(體積5973cm³，面積318cm²)，當N2O通量高于0.1 nmol m^-2s^-1時，線性回歸系數高于0.9。下面是兩個示例：

基于土壤長期N2O通量數據，這套閉路測量系統可檢測到的最低N2O通量約為0.05 nmol m^-2s^-1。一個典型的示例數據如下：2mins的測量時長，測量室內N2O濃度增加了~0.768ppb，這大約是LI-7820 N2O氣體分析儀測量精度(~0.3ppb)的3倍。

結論

1. 內布拉斯加州林肯市羊茅草坪是N2O的釋放源。土壤N2O通量和土壤溫度和土壤水分含量密切相關，冬季土壤N2O通量趨向于0，夏季可達4.2 nmol m^-2s^-1。

2. 冬春之交，冰雪融化階段，土壤N2O通量迅速增加。

3. 降雨事件可迅速促進土壤N2O釋放，尤其是在夏季土壤水分含量低于20%時。

4. 當前系統組成(LI-8100A/8150聯合LI-7820)，能檢測到可信的土壤N2O通量最小值約為0.05 nmol m^-2s^-1。

參考文獻

Bijoor N S, Czimczik C I, Pataki D E, et al. Effects of temperature and fertilization on nitrogen cycling and community composition of an urban lawn[J]. Global Change Biology, 2008, 14(9): 2119-2131.

Flechard C R, Neftel A, Jocher M, et al. Bi‐directional soil/atmosphere N2O exchange over two mown grassland systems with contrasting management practices[J]. Global Change Biology, 2005, 11(12): 2114-2127.

Townsend‐Small A, Czimczik C I. Carbon sequestration and greenhouse gas emissions in urban turf[J]. Geophysical Research Letters, 2010, 37(2).

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總結

以上是生活随笔為你收集整理的温度测量系统流程图_土壤温度和水分含量是如何调控城市草坪土壤N2O通量的？——来自LICOR土壤温室气体通量长期监测系统14个月的测量数据...的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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