原文以How do soil temperature and moisture regulate N2O flux from an urban lawn？?為標(biāo)題發(fā)布在LI-COR網(wǎng)站上。

作者 | 徐六康，Kristen Minish，Derek Trutna

翻譯 | 子毅

N2O的全球增溫潛勢(shì)(Global Warming Potential，簡(jiǎn)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(shì)(Global warming potential，簡(jiǎn)稱GWP)，是衡量某種溫室氣體對(duì)全球增溫效應(yīng)的一個(gè)參數(shù)。在既定時(shí)間內(nèi)，如100年，以CO2的吸熱量為基準(zhǔn)，某種相同質(zhì)量的氣體吸熱量對(duì)基準(zhǔn)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(shì)的；另一種是全球增溫潛勢(shì)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(tài)系統(tǒng)氮循環(huán)中的重要環(huán)節(jié)。和農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)一樣，城市草坪是人工生態(tài)系統(tǒng)。城市草坪被認(rèn)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(jiān)測(cè)了城市草坪14個(gè)月的土壤N2O通量，同步測(cè)量土壤溫度和土壤水分含量，旨在評(píng)估非生物環(huán)境變量對(duì)土壤N2O通量的調(diào)控。

樣地設(shè)置

從2019年9月開始，研究者在美國(guó)內(nèi)布拉斯加州林肯市，布設(shè)了LI-8100A/8150多通道土壤溫室氣體長(zhǎng)期測(cè)量系統(tǒng)(點(diǎn)擊了解更多)，共使用了4個(gè)Chamber，以及新型N2O分析儀LI-7820(點(diǎn)擊了解更多)，連續(xù)測(cè)量了城市草坪的土壤N2O通量。每30mins重復(fù)測(cè)量一次，同時(shí)測(cè)量5cm深處的土壤水分含量和土壤溫度。

土壤N2O通量計(jì)算公式

其中，F_N2O?：土壤N2O通量(nmol m^-2s^-1)

V?: 測(cè)量室體積(m³)

P?: 大氣壓強(qiáng)(Pa)

Wo?：初始水汽濃度(mol mol^-1)

R?：氣體常數(shù)(Pa m³mol^-1 K^-1)

S?: 土壤面積(m²)

T?: 測(cè)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(diǎn)擊了解更多)

結(jié)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(shí)驗(yàn)時(shí)間從2019年9月到2020年11月中旬，歷時(shí)14個(gè)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(guān)。這與其他草地生態(tài)系統(tǒng)的研究結(jié)果類似(Bijoor et al.,2008)。

2. 在冬季早期(2019年10月28日以后)，當(dāng)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(nèi)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(huì)迅速增加。數(shù)據(jù)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(gè)月的數(shù)據(jù)，累積N2O通量為67.07mg N2O m^-2(0.671kg N-N2O ha^-1)。和類似生態(tài)系統(tǒng)比較，這一數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)示例

基于8100-104長(zhǎng)期測(cè)量室(體積5973cm³，面積318cm²)，當(dāng)N2O通量高于0.1 nmol m^-2s^-1時(shí)，線性回歸系數(shù)高于0.9。下面是兩個(gè)示例：

基于土壤長(zhǎng)期N2O通量數(shù)據(jù)，這套閉路測(cè)量系統(tǒng)可檢測(cè)到的最低N2O通量約為0.05 nmol m^-2s^-1。一個(gè)典型的示例數(shù)據(jù)如下：2mins的測(cè)量時(shí)長(zhǎng)，測(cè)量室內(nèi)N2O濃度增加了~0.768ppb，這大約是LI-7820 N2O氣體分析儀測(cè)量精度(~0.3ppb)的3倍。

結(jié)論

1. 內(nèi)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(guān)，冬季土壤N2O通量趨向于0，夏季可達(dá)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(jìn)土壤N2O釋放，尤其是在夏季土壤水分含量低于20%時(shí)。

4. 當(dāng)前系統(tǒng)組成(LI-8100A/8150聯(lián)合LI-7820)，能檢測(cè)到可信的土壤N2O通量最小值約為0.05 nmol m^-2s^-1。

參考文獻(xiàn)

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(jié)

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?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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