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第一章　绪论1

第二章　地气系统碳氮交换研究概况5

2.1　稻田生态系统CH4排放5

2.1.1　大气CH4浓度、变化趋势及源汇分布5

2.1.2　稻田CH4排放研究概况7

2.1.3　稻田CH4排放过程和机理7

2.1.4　稻田CH4排放的影响因素10

2.2.1　大气N2O浓度、变化趋势及源汇分布14

2.2　农田生态系统N2O排放14

2.2.2　农业系统N循环和N2O排放15

2.2.3　农田土壤N2O排放研究概况18

2.2.4　农田N2O排放的影响因素19

2.3　地气系统NOx交换24

2.3.1　大气NOx的特征、作用及源汇24

2.3.2　土壤-大气NOx交换研究概况26

2.4　地气系统CO2交换27

2.4.1　大气CO2浓度、变化趋势及其源汇分布28

2.4.2　陆面碳循环研究概况31

2.4.3　陆面碳循环研究的相关问题32

2.5　陆地生态系统碳循环模型42

2.5.1　陆地生态系统碳循环的基本过程42

2.5.2　陆地生态系统碳循环模型研究概况43

2.5.3　净初级生产力模型45

2.5.4　土壤呼吸作用模型46

参考文献48

第三章　测定技术、方法和实验设计71

3.1.1　仪器分析原理72

3.1　CO2、CH4和N2O的仪器检测72

3.1.2　基本性能测试75

3.2　静态箱采样系统及工作原理77

3.2.1　大田／盆栽试验气样采集77

3.2.2　温室气体排放通量80

3.3　大田试验设计83

3.3.1　大田试验设计的一般原则83

3.3.2　大田试验（南京点）86

3.3.3　大田试验（无锡FACE试验点）88

3.4.1　土壤理化特性与CH4、N2O排放91

3.4　盆栽试验设计91

3.4.2　土壤-作物系统CO2排放93

3.5　培养实验设计94

3.5.1　环境因子与农业土壤有机碳分解94

3.5.2　植物残体化学组分与有机碳分解95

3.5.3　外源碳氮施用与N2O排放97

参考文献98

第四章 稻田CH4排放102

4.1　水稻物质生产与CH4排放103

4.1.1　水稻群体物质生产水平与CH4季节性排放总量103

4.1.2　水稻干物质积累与CH4日排放通量105

4.2　土壤温度与CH4排放107

4.2.1　南京和德克萨斯州（美国）观测试验108

4.2.2　土壤温度与稻田CH4排放的季节性变化108

4.3　土壤理化特性与CH4排放111

4.3.1　不同土壤的CH4排放112

4.3.2　影响CH4排放的土壤因子114

4.4.1　不同水分管理方式下秸秆施用对CH4排放的影响122

4.4　农业管理措施对CH4排放的影响122

4.4.2　有机肥料类型对CH4排放的影响124

4.5　大气CO2浓度升高对CH4排放的影响125

参考文献126

第五章　农田N2O排放130

5.1　水热条件与麦田N2O排放130

5.1.1　降水对麦田N2O排放的影响131

5.1.2　土壤温度和湿度对麦田N2O排放的影响132

5.2.1　不同土壤的N2O排放135

5.2　土壤理化特性与麦田N2O排放135

5.2.2　影响N2O排放的土壤因子136

5.3　外源碳氮施用与土壤N2O排放138

5.3.1　植物残体和尿素施用对N2O排放的影响138

5.3.2　N2O排放与植物残体的C/N比140

5.3.3　N2O排放与土壤DOC含量及植物残体C/N比142

5.3.4　N2O排放系数与植物残体C/N比144

5.4　农业管理措施对N2O排放的影响145

5.4.1　稻田灌溉方式和有机肥施用对稻麦轮作系统N2O排放的影响145

5.4.2　种植密度对麦田N2O排放的影响149

5.4.3　酶抑制剂施用与土壤植物系统中N2O排放151

5.5　大气CO2浓度升高对稻田N2O排放的影响157

参考文献158

第六章　农田-大气NOx交换163

6.1　稻麦轮作系统的NO排放163

6.1.1　NO排放的日变化163

6.1.2　NO排放的季节变化166

6.2.1　土壤温度与NO排放日变化168

6.2　NO排放的温度效应168

6.2.2　土壤温度与NO排放季节变化169

6.2.3　土壤水分对NO排放温度效应的影响170

6.2.4　氮肥施用对NO排放温度效应的影响172

6.3　NO排放的日变化及季节变化模拟173

6.3.1　NO排放过程的表观活化能173

6.3.2　NO排放的日变化及季节变化模拟174

6.4　大气CO2浓度升高对麦田NOx排放的影响175

参考文献176

7.1.1　土壤质地对有机碳分解的影响179

第七章 农田CO2排放和地气碳交换179

7.1　土壤特性、水热条件与有机碳矿化179

7.1.2　温度对有机碳分解的影响180

7.1.3　水分对有机碳分解的影响182

7.2　植物残体化学组分与有机碳矿化184

7.2.1　不同植物残体矿化的动力学特征184

7.2.2　植物残体化学组分对有机碳分解的影响187

7.3　土壤-作物系统CO2排放189

7.3.1　土壤-作物系统的呼吸作用189

7.3.2　植株氮含量与作物呼吸190

7.3.3　根的生长与土壤呼吸192

7.3.4　稻田土壤CO2排放193

7.4　大气CO2浓度升高对地气CO2交换的影响195

7.4.1　稻田-大气CO2交换195

7.4.2　麦田土壤CO2气体浓度廓线197

参考文献199

8.1　农田土壤有机碳动态模型的建立202

8.1.1　基本假设与概念性模型202

第八章　农田土壤有机碳动态模型202

8.1.2　模型结构与参数203

8.2　农田土壤有机碳动态模型的验证204

8.2.1　资料来源204

8.2.2　模型验证206

8.3　基于模型与GIS的农田土壤有机碳研究209

8.3.1　基础数据及应用软件209

8.3.2　江苏省2000年土壤有机质含量估计210

8.3.3　江苏省2010年土壤有机质含量预测212

参考文献213

第九章　陆地生态系统碳通量模型215

9.1　陆地生态系统碳通量模型的建立216

9.1.1　平均土壤呼吸速率和土壤碳密度模型216

9.1.2　碳通量模型218

9.2　平均土壤呼吸速率和土壤碳密度的估算219

9.2.1　平均土壤呼吸速率219

9.2.2　土壤碳密度220

9.3　地-气间碳通量对近百年气候变化的响应222

9.3.1　近百年来气候变化的主要特征223

9.3.2　陆地生态系统碳通量变化224

9.4　地-气间碳通量对未来气候变化的响应229

9.4.1　未来气候变化的GCM模拟229

9.4.2　未来全球碳通量模拟230

9.4.3　降水变化对全球陆地碳通量的影响：敏感性分析231

9.4.4　气候变化对全球陆地碳通量影响的不确定性232

参考文献233

10.1　氮循环模型236

10.1.1　概念性模型236

第十章　氮循环模型及亚洲氮收支236

10.1.2　模型输入数据来源237

10.2　亚洲氮循环速率的估算238

10.2.1　自然源产生的活性氮（Nr）及其归宿239

10.2.2　人为源Nr240

10.2.3　人为源Nr的归宿242

10.2.4　Nr在环境中富集及产生富集效应的根源246

10.3　解决亚洲地区环境Nr富集问题的可能途径249

参考文献250

结语253