南 京 农 业 大 学 农 业 资 源 与 生 态 环 境 研 究 所 土 壤 碳 氮 循 环 与 气 候 变 化 研 究 团 队 2009 年 报 2010 年 1 月 1 日, 南 京

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1 南 京 农 业 大 学 农 业 资 源 与 生 态 环 境 研 究 所 土 壤 碳 氮 循 环 与 气 候 变 化 研 究 团 队 2009 年 报 2010 年 1 月 1 日, 南 京

2 写 在 前 面 的 话 在 新 年 的 钟 声 敲 响 的 时 候, 回 顾 过 去 一 年 我 们 走 过 的 里 程, 历 数 我 们 的 收 获, 无 不 感 受 国 家 发 展 带 给 我 们 的 机 遇, 无 不 感 受 各 位 领 导 和 朋 友 的 关 怀, 无 不 体 会 大 家 在 科 学 道 路 上 求 索 的 精 神 我 们 将 在 过 去 的 一 年 所 做 的 工 作, 取 得 的 些 许 成 绩, 编 成 这 个 集 子, 权 作 我 们 的 2009 年 年 报, 奉 献 给 大 家, 并 借 此 机 会 衷 心 感 谢 资 助 部 门 管 理 部 门 和 合 作 单 位 以 及 各 位 领 导 和 朋 友, 感 谢 你 们 的 指 导 和 支 持, 批 评 和 鞭 策! 这 些 都 是 我 们 不 可 缺 少 的 前 进 动 力! 寸 高 度! 我 们 每 年 作 一 点 努 力, 换 一 点 进 步 ; 我 们 每 年 寄 一 份 希 望, 求 一 潘 根 兴 2009 年 12 月 31 日 夜 于 南 京 农 业 大 学 实 验 楼 工 作 室

3 目 录 一 团 队 主 要 研 究 进 展 二 发 表 论 文 目 录 1, SCI 收 录 论 文 及 部 分 英 文 论 文 2, 中 文 核 心 期 刊 论 文 三 在 研 项 目 四 年 度 历 程 五 代 表 性 论 文 选 录 1, Xiong Z.Q., Khalil M.A.K., Xing G., Shearer M.J., Butenhoff C. (2009) Isotopic signatures and concentration profiles of nitrous oxide in a rice-based ecosystem during the drained crop-growing season. J. Geophys. Res. 114, G doi: /2008jg , Jianwen Zou, Yao Huang, Yanmei Qin, Shuwei Liu, Genxing Pan, Qirong Shen, Yanyu Lu and Qiaohui Liu Changes in fertilizer-induced direct N 2 O emissions from paddy fields during rice growing season in China between 1950s and 1990s. Global Change Biology, 15: ) 3, Liao Qilin, Zhang Xuhui, Pan Genxing, et al Increase in soil organic carbon stock over the last two decades in China s Jiangsu Province. Global Change Biology, 15: , Pan, G., Xu X.W., Smith P, Pan W., Lal, R An increase in topsoil SOC stock of China s croplands between 1985 and 2006 revealed by soil monitoring. Agriculture, Ecosystem and Environment, doi: /j.agee , Pan Genxing, Zhou Ping, Li Zhipeng, et al Combined inorganic/organic fertilization enhances N efficiency and increases rice productivity through organic carbon accumulation in a rice paddy from the Tai Lake region, China. Agriculture, Ecosystems and Environment, 131:

4 一 主 要 研 究 进 展 1, 15 N 同 位 素 与 氮 素 温 室 气 体 研 究 熊 正 琴 教 授 课 题 组 率 先 开 展 稻 田 温 室 气 体 N 2 O 产 生 过 程 中 15 N 18 O 同 位 素 自 然 丰 度 变 异 研 究, 发 现 稻 田 生 态 系 统 中 15N 2 O 同 位 素 值 明 显 高 于 其 他 农 业 生 态 系 统, 从 而 揭 示 稻 田 生 态 系 统 中 反 硝 化 过 程 在 全 球 氮 循 环 中 具 有 重 要 意 义, 对 全 球 N 2 O 收 支 平 衡 研 究 具 有 重 要 参 考 价 值 该 研 究 结 果 于 2009 年 发 表 在 国 际 权 威 期 刊 Journal of Geophysical Research (G02012, doi: /2008jg000827); 2, 稻 田 水 分 管 理 方 式 与 稻 田 温 室 气 体 排 放 变 化 评 估 熊 正 琴 教 授 课 题 组 和 邹 建 文 教 授 课 题 组 分 别 系 统 研 究 了 我 国 稻 田 温 室 气 体 N 2 O 和 CH 4 蔬 菜 地 N 2 O 以 及 水 体 N 2 O 产 生 和 排 放 规 律, 熊 正 琴 教 授 与 美 国 Portland 大 学 Khalil 教 授 合 著 的 Greenhouse Gases from Crop Fields 一 书 中 对 于 我 国 因 水 分 管 理 方 式 改 变 而 导 致 的 稻 田 温 室 气 体 排 放 变 化 进 行 了 分 析 评 估,CH 4 排 放 减 少 5.1Tg/ 年, 同 时 N 2 O 排 放 增 加 0.02Tg/ 年, 相 当 于 净 减 少 2.7 TgCO 2 当 量 / 年 Nature News 对 这 一 研 究 结 果 进 行 了 专 题 科 学 新 闻 报 道, ( 3, 稻 田 温 室 气 体 总 排 放 量 变 化 估 计 与 评 价 邹 建 文 教 授 课 题 组 员 充 分 考 虑 到 我 国 稻 田 生 产 中 水 分 管 理 模 式 的 改 变, 根 据 我 国 水 稻 生 产 的 特 点, 将 稻 田 水 分 管 理 划 分 为 淹 水 淹 水 - 中 期 烤 田 - 淹 水 和 淹 水 - 中 期 烤 田 - 湿 润 灌 溉 三 种 方 式, 采 用 IPCC 方 法 学 和 利 用 最 小 二 乘 法 线 性 回 归 技 术 建 立 了 适 用 于 我 国 不 同 水 分 管 理 方 式 下 水 稻 生 产 中 N 2 O 直 接 排 放 量 的 估 算 模 型, 进 一 步 利 用 我 国 水 稻 生 产 面 积 水 分 管 理 氮 肥 施 用 等 历 史 资 料, 估 算 了 20 世 纪 50 至 90 年 代 我 国 水 稻 生 产 的 N 2 O 直 接 排 放 量 变 化, 揭 示 了 过 去 几 十 年 来 我 国 水 稻 生 长 季 N 2 O 排 放 随 着 水 稻 产 量 提 高 而 线 性 增 加 的 变 化 特 征 从 20 世 纪 50 至 90 年 代, 每 年 我 国 水 稻 生 长 季 N 2 O 直 接 排 放 量 由 0.96 万 吨 N 增 加 到 了 3.23 万 吨 N; 并 揭 示 我 国 水 稻 生 产 中 N 2 O 减 排 的 主 要 潜 力 区 域 为 长 江 中 下 游 稻 区 这 一 结 果 支 持 了 我 国 部 分 学 者 基 于 测 定 资 料 的 外 推 估 算, 为 纠 正 国 际 同 行 利 用 DNDC 模 型

5 对 我 国 稻 田 N 2 O 排 放 估 算 的 明 显 偏 高 提 供 了 科 学 依 据 和 数 据 支 撑 相 关 研 究 结 果 发 表 于 生 态 环 境 类 国 际 权 威 刊 物 Global Change Biology(2009,15: ) 4, 我 国 农 田 氮 肥 施 用 与 N 2 O 温 室 气 体 排 放 量 演 变 分 析 邹 建 文 教 授 课 题 组 采 用 其 自 主 建 立 的 降 水 因 子 修 正 的 IPCC- 排 放 因 子 的 N 2 O 排 放 估 算 模 型 与 GIS 技 术 相 结 合 的 方 法, 估 算 了 二 十 世 纪 年 代 我 国 农 田 化 学 氮 肥 施 用 引 起 的 N 2 O 直 接 排 放 量, 明 确 了 我 国 农 田 N 2 O 排 放 的 时 空 变 化 特 征, 及 其 减 排 区 域 结 果 表 明, 二 十 世 纪 80 年 代 和 90 年 代 我 国 农 田 化 肥 N 施 用 引 起 的 N 2 O 直 接 排 放 量 分 别 为 和 万 吨 N/ 年, 年 间, 化 肥 N 施 用 引 起 的 N 2 O 直 接 排 放 量 增 加 速 率 为 0.91 万 吨 N/ 年 其 中 以 旱 作 农 田 为 主, 分 别 占 1980 年 和 2000 年 总 量 的 79% 和 92% 化 肥 N 施 用 引 起 的 N 2 O 直 接 排 放 量 主 要 来 自 于 中 国 东 部 和 中 南 部 地 区, 大 约 占 总 量 的 65% 左 右, 这 些 地 区 也 是 我 国 农 田 N 2 O 减 排 的 主 要 潜 力 地 区 就 农 业 生 产 而 言, 年 间 单 位 农 业 产 量 的 N 2 O 排 放 量 并 无 显 著 增 加, 平 均 每 生 产 1 公 斤 农 业 产 量 大 约 有 0.93 克 N 以 N 2 O 的 形 式 排 放 到 大 气 中 相 关 研 究 结 果 发 表 于 环 境 类 国 际 重 要 刊 物 Environmental Pollution (doi: /j.envpol ) 5 我 国 耕 地 土 壤 固 碳 及 其 减 排 潜 力 实 证 研 究 潘 根 兴 教 授 课 题 组 采 用 国 土 地 调 成 果 和 耕 地 土 壤 监 测 结 果, 采 用 Meta Analysis 统 计 方 法 及 年 相 对 增 量 评 价 方 法, 并 与 第 二 次 土 壤 普 查 结 果 对 比, 首 次 分 析 了 江 苏 省 尺 度 土 壤 表 层 和 全 国 耕 地 耕 层 ( 深 度 为 0-20cm) 土 壤 有 机 碳 含 量 变 化, 实 证 揭 示 江 苏 省 年 间 表 层 土 壤 有 机 质 碳 库 增 加 24Tg, 全 国 耕 地 在 年 间 土 壤 表 土 有 机 碳 库 增 加 0.65Pg, 平 均 每 年 增 加 25.5Tg, 并 且 水 稻 土 增 加 较 大 幅 度 高 于 旱 地 土 壤 ; 有 机 无 机 配 合 施 肥 可 以 显 著 增 加 耕 地 土 壤 有 机 质 碳 库 固 定, 保 护 性 耕 作 可 以 进 一 步 将 固 碳 效 应 提 高 150%, 农 业 土 壤 固 碳 潜 力 可 达 1990 年 温 室 气 体 减 排 份 额 的 50% 左 右 这 些 工 作 是 我 国 首 次 通 过 土 壤 测 定 值 对 土 壤 碳 库 增 加 的 实 证 研 究, 进 一 步 支 持 了 过 去 提 出 的 农 业 土 壤 固 碳 对 减 缓 气 候 变 化 的 巨 大 潜 力, 值 得 在 我 国 生 态 系 统 和 农 业 固 碳 减 排 中 予 以 充 分 重 视 相 关 论 文 发 表 在 Global Change Biology(2009),Agriculture,Ecosystem and

6 Environment(2009) 以 及 农 业 环 境 保 护 学 报 (2009) 6 农 田 土 壤 有 机 质 固 碳 增 汇 增 产 机 理 分 析 收 集 整 理 了 我 国 不 同 省 区 谷 物 作 物 产 量 与 耕 地 有 机 质 碳 含 量 资 料, 南 方 稻 田 长 期 试 验 中 作 物 产 量 与 有 机 质 碳 含 量 变 化 资 料, 以 及 几 个 典 型 水 稻 长 期 试 验 土 壤 的 有 机 质 土 壤 氮 素 养 分 及 微 生 物 生 物 量 及 微 生 物 区 系 的 实 际 采 样 分 析, 统 计 建 立 了 耕 地 有 机 质 含 量 与 作 物 产 量 及 其 多 年 稳 定 性 的 关 系, 首 次 实 证 揭 示 耕 地 有 机 质 固 碳 对 于 提 高 和 稳 定 耕 地 粮 食 生 产 力 的 作 用, 这 种 作 用 与 有 机 质 增 加 下 土 壤 微 生 物 生 物 量 增 加 及 其 微 生 物 氮 素 等 养 分 蓄 持 而 提 高 了 氮 素 等 养 分 利 用 律 有 关 ; 良 好 管 理 下 的 固 碳 增 汇 作 用 通 过 微 生 物 区 系 多 样 性 及 真 菌 优 势 度 提 高, 而 减 慢 有 机 质 矿 化 分 解, 减 少 温 室 气 体 释 放 对 南 方 多 个 长 期 试 验 农 田 的 系 统 碳 汇 效 应 的 评 估 得 到 进 一 步 证 实 这 些 结 果 支 持 了 2007 年 度 发 表 的 有 机 无 机 配 合 施 肥 增 加 土 壤 有 机 质 碳 库 并 减 少 稻 田 温 室 气 体 释 放 的 实 验 研 究 结 果 因 此, 以 稻 田 为 例, 揭 示 农 田 土 壤 固 碳 减 排 增 汇 和 增 产 的 共 轭 双 赢 作 用 和 农 田 C-N 耦 合 作 用, 为 低 碳 农 业 技 术 途 径 提 供 了 明 确 的 科 学 依 据 相 关 研 究 论 文 发 表 在,Agriculture,Ecosystem and Environment(2009a,b), 生 态 学 报 (2008), 应 用 生 态 学 报 (2009), 生 态 环 境 (2008), 中 国 农 业 科 学 (2009) 和 农 业 环 境 保 护 学 报 (2009) 等 杂 志

7 二 发 表 论 文 ( 一 ), 发 表 的 SCI 收 录 论 文 及 部 分 英 文 论 文 ( 团 队 成 员 作 为 第 一 作 者 或 通 讯 作 者 ) 1. Jianwen Zou, Yao Huang, Yanmei Qin, Shuwei Liu, Genxing Pan, Qirong Shen, Yanyu Lu and Qiaohui Liu Changes in fertilizer-induced direct N 2 O emissions from paddy fields during rice growing season in China between 1950s and 1990s. Global Change Biology, 15: Jianwen Zou, Yanyu Lu, Yao Huang Estimates of synthetic fertilizer N-induced direct nitrous oxide emission from Chinese croplands during Environmental Pollution, doi: /j.envpol Jianwen Zou, Shuwei Liu, Yanmei Qin, Genxing Pan and Dawei Zhu Sewage irrigation increased methane and nitrous oxide emissions from rice paddies in southeast China. Agriculture, Ecosystems & Environment, 129: Jianwen Zou, William E. Rogers, and Evan Siemann Plasticity of Sapium sebiferum seedling growth to light and water resources: Inter- and intraspecific comparisons. Basic and Applied Ecology, 10: Shuwei Liu, Yanmei Qin, Jianwen Zou * and Qiaohui Liu Effects of water regime during rice-growing season on annual direct N 2 O emissions in a paddy rice-winter wheat rotation system in southeast China. Science of the Total Environment, doi: /j.scitotenv Pan Genxing, Zhou Ping, Li Zhipeng, et al Combined inorganic/organic fertilization enhances N efficiency and increases rice productivity through organic carbon accumulation in a rice paddy from the Tai Lake region, China. Agriculture, Ecosystems and Environment, 131:

8 7. Wang Fang, Pan Genxing, Li Lianqing Effects of free iron ox hydrates and soil organic matter on copper sorption-desorption behavior by size fractions of aggregates from two paddy soils [J]. Journal of Environmental Sciences, 21: Liao Qilin, Zhang Xuhui, Pan Genxing, et al Increase in soil organic carbon stock over the last two decades in China s Jiangsu Province. Global Change Biology, 15: Zhou Ping, Song Guohan, Pan Genxing, et al Role of chemical protection by binding to oxyhydrates in SOC sequestration in three typical paddy soils under long-term agro-ecosystem experiments from South China. Geoderma, 153: Pan Genxing, Pete Smith, Pan Weinan The role of soil organic matter in maintaining the productivity and yield stability of cereals in China. Agriculture, Ecosystems and Environment, 129: Shi Jing, Li Lianqing, Pan Genxing Variation of grain Cd and Zn concentrations of 110 hybrid rice cultivars grown in a low-cd paddy soil. Journal of Environmental Sciences, 21: Pan, G., Xu X.W., Smith P, Pan W., Lal, R An increase in topsoil SOC stock of China s croplands between 1985 and 2006 revealed by soil monitoring. Agriculture, Ecosystem and Environment, doi: /j.agee Ding, Q.S, Pan, G., Ding, W.M., Ji, C.Y A Laboratory Rig and a Scaleand Energy-Controlled Procedure for Tender Soil Fragmentation Test. Soil Science Society of America Journal, 73:1-5. doi: /sssaj Pan, G Stock, Dynamics of Soil Organic Carbon of China and the Role in Climate Change Mitigation. Advances in Climate Change Research, 5 (Suppl.): Xiong Z.Q., Khalil M.A.K., Xing G., Shearer M.J., Butenhoff C Isotopic signatures and concentration profiles of nitrous oxide in a rice-based ecosystem during the drained crop growing season. Journal of Geophysical Research, 114, G doi: /2008jg Zhao X.,Xie Y.X., Xiong Z.Q., Yan X.Y., Xing G.X., Zhu Z.L Nitrogen

9 fate and environmental consequence in paddy soil under rice-wheat rotation in the Taihu lake region, China. Plant and Soil. doi /s Zhao X., Yan X.Y., Xiong Z.Q., Xie Y.X., Xing G.X., Shi S.L.,Zhu Z.L Spatial and temporal variation of inorganic nitrogen wet deposition to the Yangtze river delta region, China. Water Air, Soil Pollut. doi /s Xing G., Zhao X.,.Xiong Z., Yan X., Xu H., Xie Y., Shi S. (2009) Nitrous oxide emission from paddy fields in China. Acta Ecologica Sinica,29:

10 ( 二 ), 中 文 核 心 期 刊 论 文 ( 团 队 成 员 作 为 第 一 作 者 或 通 讯 作 者, 按 第 一 作 者 姓 氏 拼 音 为 序 ) 1. 班 凤 梅, 潘 根 兴, 蔡 炳 贵. 北 京 石 花 洞 洞 穴 滴 水 中 硫 酸 根 浓 度 的 时 空 变 化 及 其 意 义 [J]. 中 国 岩 溶, 2009, 28(3): 程 琨, 潘 根 兴, 田 有 国, 等. 中 国 农 田 表 土 有 机 碳 含 量 变 化 特 征 -- 基 于 国 家 耕 地 土 壤 监 测 数 据 [J]. 农 业 环 境 科 学 学 报, 2009, 28(12): 褚 清 河, 潘 根 兴, 王 成 己. 最 佳 施 肥 比 例 对 烟 草 产 量 和 品 质 的 影 响. 土 壤 通 报, 2009, 40(1): 褚 清 河, 潘 根 兴, 王 成 己. 玉 米 产 量 与 施 氮 量 的 依 变 规 律 及 实 质 研 究. 土 壤 通 报, 2009, 40(6): 崔 立 强, 吴 龙 华, 李 娜, 等. 水 分 特 征 对 伴 矿 景 天 生 长 和 重 金 属 吸 收 性 的 影 响. 土 壤,2009,41(4): 韩 晓 君, 李 恋 卿, 潘 根 兴, 等. 生 活 垃 圾 堆 填 区 周 边 农 田 土 壤 中 多 环 芳 烃 的 污 染 特 征 [J]. 生 态 环 境 学 报, 2009, 18(4): 韩 晓 君, 潘 根 兴, 李 恋 卿. 长 期 不 同 施 肥 处 理 下 有 机 质 含 量 变 化 对 土 壤 中 多 环 芳 烃 降 解 的 影 响 -- 以 太 湖 地 区 黄 泥 土 长 期 试 验 为 例 [J]. 农 业 环 境 科 学 学 报, 2009, 28(12): 胡 忠 良, 潘 根 兴, 李 恋 卿, 等. 贵 州 喀 斯 特 山 区 不 同 植 被 下 土 壤 C N P 含 量 和 空 间 异 质 性 [J]. 生 态 学 报, 2009, 29(8): 李 典 友, 潘 根 兴. 长 江 中 下 游 地 区 湿 地 开 垦 及 土 壤 有 机 碳 含 量 变 化 [J]. 湿 地 科 学, 2009, 7(2): 李 洁 静, 潘 根 兴, 李 恋 卿, 等. 红 壤 丘 陵 双 季 稻 稻 田 农 田 生 态 系 统 不 同 施 肥 下 碳 汇 效 应 及 收 益 评 估 [J]. 农 业 环 境 科 学 学 报, 2009, 28(12): 李 洁 静, 潘 根 兴, 张 旭 辉, 等. 太 湖 地 区 长 期 施 肥 条 件 下 水 稻 - 油 菜 轮 作 生 态 系 统 净 碳 汇 效 应 及 收 益 评 估 [J]. 应 用 生 态 学 报, 2009, 20(7): 刘 晓 雨, 潘 根 兴, 李 恋 卿, 等. 太 湖 地 区 水 稻 土 长 期 不 同 施 肥 条 件 下 油 菜 季 土 壤 呼 吸 CO 2 排 放 [J]. 农 业 环 境 科 学 学 报, 2009, 28(12):

11 13. 刘 育 红, 李 希 来, 李 长 慧, 等. 三 江 源 区 高 寒 草 甸 湿 地 植 被 退 化 与 土 壤 有 机 碳 损 失 [J]. 农 业 环 境 科 学 学 报, 2009, 28(12): 牛 文 静, 李 恋 卿, 潘 根 兴, 等. 太 湖 地 区 水 稻 土 不 同 粒 级 团 聚 体 中 酶 活 性 对 长 期 施 肥 的 响 应 [J]. 应 用 生 态 学 报, 2009, 20(9): 潘 葳 楠, 余 潇 潇, 潘 根 兴, 等. 大 学 生 气 候 变 化 意 识 的 一 次 调 查 -- 以 南 京 农 业 大 学 为 例 [J]. 气 候 变 化 研 究 进 展, 2009, 5(5): 秦 艳 梅, 过 燕 琴, 高 志 亮, 等. 中 国 农 田 N 2 O 排 放 量 原 位 观 测 研 究 的 汇 总 分 析 [J]. 农 业 环 境 科 学 学 报, 2009, 28(12): 冉 小 伟, 邓 良 基, 潘 根 兴. 华 东 地 区 典 型 县 域 近 20 年 土 地 利 用 动 态 变 化 分 析 -- 以 宜 兴 市 为 例 [J]. 中 国 农 学 通 报, 2009, 25(12): 王 成 己, 潘 根 兴, 田 有 国. 保 护 性 耕 作 下 农 田 表 土 有 机 碳 含 量 变 化 特 征 分 析 -- 基 于 中 国 农 业 生 态 系 统 长 期 试 验 资 料 [J]. 农 业 环 境 科 学 学 报, 2009, 28(12): 王 芳, 潘 根 兴, 李 恋 卿. 长 期 不 同 施 肥 处 理 下 黄 泥 土 原 土 和 团 聚 体 颗 粒 组 的 菲 含 量 变 化 [J]. 土 壤, 2009, 41(3): 许 信 旺, 潘 根 兴, 孙 秀 丽, 等. 安 徽 省 贵 池 区 农 田 土 壤 有 机 碳 分 布 变 化 及 固 碳 意 义 [J]. 农 业 环 境 科 学 学 报, 2009, 28(12): 许 信 旺, 潘 根 兴, 汪 艳 林, 等. 中 国 农 田 耕 层 土 壤 有 机 碳 变 化 特 征 及 控 制 因 素 [J]. 地 理 研 究, 2009, 28(13): 张 阿 凤, 潘 根 兴, 李 恋 卿. 生 物 黑 炭 及 其 增 汇 减 排 与 改 良 土 壤 意 义 [J]. 农 业 环 境 科 学 学 报, 2009, 28(12): 张 良 运, 李 恋 卿, 潘 根 兴, 等. 磷 锌 肥 处 理 对 降 低 污 染 稻 田 水 稻 籽 粒 Cd 含 量 的 影 响 [J]. 生 态 环 境 学 报, 2009, 18(3): 张 良 运, 李 恋 卿, 潘 根 兴, 等. 重 金 属 污 染 可 能 改 变 稻 田 土 壤 团 聚 体 组 成 及 其 重 金 属 分 配 [J]. 应 用 生 态 学 报, 2009, 20(11): 张 良 运, 李 恋 卿, 潘 根 兴. 南 方 典 型 产 地 大 米 Cd Zn Se 含 量 变 异 及 其 健 康 风 险 探 讨 [J]. 环 境 科 学, 2009, 30(9): 张 腾 宇, 徐 星 凯, 罗 献 宝, 等. 低 浓 度 乙 炔 对 森 林 土 壤 硝 化 和 矿 化 作 用 及 微 生 物 氮 的 影 响. 科 学 通 报, 2009, 54(6):

12 27. 周 萍, Alessandro Piccolo, 潘 根 兴, 等. 三 种 南 方 典 型 水 稻 土 长 期 试 验 下 有 机 碳 积 累 机 制 研 究 Ⅲ. 两 种 水 稻 土 颗 粒 有 机 质 结 构 特 征 的 变 化 [J]. 土 壤 学 报, 2009, 46(3): 周 萍, 潘 根 兴, 张 旭 辉, 等. 氧 化 铁 辅 助 农 业 固 碳 减 排 的 技 术 探 索 [J]. 农 业 环 境 科 学 学 报, 2009, 28(12): 周 萍, 宋 国 菡, 潘 根 兴, 等. 三 种 南 方 典 型 水 稻 土 长 期 试 验 下 有 机 碳 积 累 机 制 研 究 Ⅱ. 团 聚 体 内 有 机 碳 的 化 学 结 合 机 制 [J]. 土 壤 学 报, 2009, 46(2): 周 萍, 潘 根 兴, 李 恋 卿, 等. 南 方 典 型 水 稻 土 长 期 试 验 下 有 机 碳 积 累 机 制 研 究 V. 碳 输 入 与 土 壤 碳 固 定. 中 国 农 业 科 学,2009,42(12): 周 通, 潘 根 兴, 李 恋 卿, 等. 南 方 几 种 水 稻 土 重 金 属 污 染 下 的 土 壤 呼 吸 及 生 物 学 效 应 [J]. 农 业 环 境 科 学 学 报, 2009, 28(12): 邹 建 文, 刘 树 伟, 秦 艳 梅, 等. 不 同 水 分 管 理 方 式 下 水 稻 生 长 季 N 2 O 排 放 量 估 算 : 模 型 验 证 和 输 入 参 数 检 验 [J]. 环 境 科 学, 2009, 30(4): 邹 建 文, 刘 树 伟, 秦 艳 梅, 等. 不 同 水 分 管 理 方 式 下 水 稻 生 长 季 N 2 O 排 放 量 估 算 : 模 型 应 用 [J]. 环 境 科 学, 2009, 30(4): 邹 建 文, 秦 艳 梅, 刘 树 伟. 不 同 水 分 管 理 方 式 下 水 稻 生 长 季 N 2 O 排 放 量 估 算 : 模 型 建 立 [J]. 环 境 科 学, 2009, 30(2):

13 三 在 研 项 目 ( 总 经 费 共 3910 万 元 ) 经 费 : 万 元 项 目 来 源 及 编 号 项 目 名 称 及 编 号 起 止 时 间 经 费 责 任 人 公 益 性 行 业 ( 农 业 ) 科 研 专 项 经 费 项 目 气 候 变 化 对 农 业 生 产 的 影 响 及 应 对 技 术 研 究 ( ) 潘 根 兴 国 家 自 然 科 学 基 金 重 点 项 目 国 家 自 然 科 学 基 金 国 际 合 作 重 大 项 目 国 家 自 然 科 学 基 金 面 上 项 目 国 家 自 然 科 学 基 金 面 上 项 目 稻 田 土 壤 有 机 碳 固 定 与 稳 定 化 过 程 与 机 制 : 土 壤 - 作 物 - 微 生 物 相 互 作 用 ( ) 中 国 水 稻 土 固 碳 容 量 及 其 机 理 的 研 究 多 尺 度 统 计 和 地 下 部 微 观 过 程 ( ) Pb/Cd 污 染 下 水 稻 土 土 壤 呼 吸 与 CO 2 排 放 的 变 化 及 其 影 响 机 理 的 研 究 ( ) 水 稻 土 微 生 物 群 落 结 构 和 功 能 多 样 性 的 微 域 变 异 及 不 同 施 肥 下 的 变 化 ( ) 潘 根 兴 潘 根 兴 潘 根 兴 李 恋 卿 国 家 自 然 科 学 基 金 水 旱 轮 作 体 系 中 土 壤 剖 面 N 2 O 行 为 过 程 及 机 理 研 究 ( ) 熊 正 琴 国 家 自 然 科 学 基 金 美 国 国 家 自 然 基 金 有 机 和 保 护 性 耕 作 减 缓 稻 田 温 室 效 应 的 长 期 和 短 期 潜 力 研 究 ( ) Aboveground and belowground enemies and the invasion success of plants: experimental tests in the US and China(NSF-DEB ) 邹 建 文 邹 建 文

14 973 计 划 课 题 养 分 生 物 地 球 化 学 循 环 及 其 对 石 漠 化 过 程 的 响 应 (2006CB403205) 李 恋 卿 科 技 部 973 项 目 ( 专 题 ) 稻 田 综 合 温 室 效 应 评 估 及 情 景 预 测 (2009CB118608) 邹 建 文 科 技 部 973 计 划 ( 专 题 ) (2009CB118603) 熊 正 琴 科 技 部 支 撑 计 划 ( 专 题 ) 影 响 稻 米 安 全 与 品 质 的 控 制 技 术 与 示 范 (2006BAD17B06) 李 恋 卿 科 技 部 支 撑 计 划 ( 专 题 ) 农 田 增 碳 与 温 室 气 体 减 排 关 键 技 术 研 究 (2006BAD17B01) 张 旭 辉 财 政 部 农 业 生 态 环 境 保 护 项 目 农 田 碳 汇 计 算 与 评 估 潘 根 兴 国 财 政 部 CDM 赠 款 项 目 ( 课 题 ) 中 国 农 业 农 村 温 室 气 体 减 排 潜 力 评 估 研 究 - 中 国 农 田 土 壤 碳 汇 潜 力 估 算 研 究 ( ) 潘 根 兴 人 力 资 源 和 社 会 保 障 部 留 学 人 员 科 技 项 目 择 优 资 助 经 费 ( 重 点 项 目 类 ) 邹 建 文 教 育 部 基 础 研 究 重 大 项 目 我 国 农 田 土 壤 有 机 碳 库 演 变 及 其 调 控 机 制 研 究 潘 根 兴 教 育 部 优 博 专 项 基 金 不 同 农 业 生 产 方 式 下 稻 田 温 室 气 体 排 放 的 观 测 比 较 研 究 (200969) 邹 建 文 教 育 部 留 学 回 国 人 员 科 研 启 动 基 金 入 侵 植 物 对 土 壤 碳 氮 微 量 气 体 排 放 的 影 响 邹 建 文 美 国 能 源 部 (DE-FG02-08ER64515) 甲 烷 和 氧 化 亚 氮 收 支 缺 口 研 究 熊 正 琴 南 京 农 业 大 学 引 进 人 才 科 研 经 费 ( ) 熊 正 琴 南 京 市 科 技 计 划 项 目 稻 作 区 域 环 境 影 响 评 价 与 资 源 高 效 利 用 ( ) 熊 正 琴 土 壤 所 国 家 重 点 实 验 室 开 放 基 金 大 气 氮 磷 干 湿 沉 降 与 沉 降 氮 来 源 初 探 ( ) 熊 正 琴 中 农 大 - 南 农 大 联 合 开 放 基 金 稻 田 土 壤 N 2 O 产 生 位 点 和 形 成 机 理 研 究 (NC ) 熊 正 琴

15 四 年 度 历 程 12 月 是 月, 联 合 国 气 候 变 化 公 约 组 织 第 15 届 会 在 丹 麦 首 都 哥 本 哈 根 召 开 因 边 会 议 题 未 被 大 会 批 准, 潘 根 兴 教 授 作 为 中 国 科 协 科 学 家 代 表 团 成 员 未 能 赴 哥 本 哈 根 开 会 2009 年 度 公 益 性 行 业 ( 农 业 ) 科 研 专 项 经 费 项 目 ( ) 气 候 变 化 对 农 业 生 产 的 影 响 及 应 对 技 术 研 究 启 动, 编 制 项 目 合 同 和 经 费 预 算 分 配, 并 与 各 专 题 签 定 协 作 任 务 书 合 同 参 加 单 位 经 费 于 月 底 分 拨 ; 潘 根 兴 教 授 接 受 科 技 部 关 于 农 业 固 碳 减 排 与 土 地 利 用 碳 汇 问 题 的 意 见 征 询 ; 与 农 业 部 天 津 农 业 环 保 监 测 科 研 所 合 作, 农 业 环 境 保 护 学 报 固 碳 减 排 研 究 专 辑 完 成 组 稿 编 辑 出 版 2007 届 硕 士 生 韩 晓 君 完 成 论 文 答 辩, 毕 业 年 12 月 31 日, 接 英 国 东 安 吉 利 亚 大 学 国 际 发 展 处 中 英 可 持 续 农 业 创 新 网 络 (China-UK Sustainable Agriculture Innovation Network,SAIN) 秘 书 告 知, 潘 根 兴 教 授 受 邀 参 与 其 第 三 工 作 组 气 候 变 化 缓 解 计 划 的 合 作 年 12 月 28 日, 我 所 通 过 学 院 向 学 校 申 请 成 立 南 京 农 业 大 学 气 候 变 化 与 农 业 研 究 中 心 ; 年 12 月 26 日, 黄 瑞 采 基 金 会 奖 学 金 奖 教 金 颁 发 仪 式 在 金 陵 研 究 院 国 际 报 告 厅 举 行, 江 苏 省 政 协 副 主 席 中 国 土 壤 学 会 理 事 长 周 建 民 研 究 员, 江 苏 省 农 业 科 学 院 院 长 严 少 华 研 究 员 分 别 颁 奖 并 作 了 题 为 中 国 土 壤 学 发 展 趋 势 与 战 略 循 环 农 业 实 践 与 思 考 的 报 告, 深 受 师 生 欢 迎 潘 根 兴 教 授 应 学 院 领 导 安 排, 在 会 上 向 广 大 师 生 作 了 气 候 变 化 与 农 业 的 报 告, 介 绍 了 2009 年 联 合 国 气 候 变 化 框 架 公 约 组 织 缔 约 国 第 15 届 届 会 关 于 气 候 变 化 的 国 际 协 谈 情 况 和 农 业 部 启 动 的 应 对 气 候 变 化 对 农 业 影 响 的 公 益 性 行 业 科 研 专 项 经 费 项 目 情 况 ; 年 12 月 日, 美 国 莱 斯 大 学 Evan Siemann 教 授 来 访, 就 外 来 植 物 入 侵 的 地 上 - 地 下 过 程 相 互 作 用 与 邹 建 文 教 授 课 题 组 进 行 合 作 研 究 ; 年 12 月 日, 潘 根 兴 教 授 接 受 江 苏 新 农 村 节 目 气 候 变 化 与

16 农 业 应 对 访 谈 ; 年 12 月 21 日, 潘 根 兴 教 授 受 邀 出 席 复 旦 大 学 生 态 学 系 博 士 答 辩, 并 与 陈 家 宽 教 授 李 博 教 授 和 方 长 明 教 授 等 交 流 ; 年 12 月 15 日,2009 年 度 公 益 性 行 业 ( 农 业 ) 科 研 专 项 经 费 项 目 ( ) 气 候 变 化 对 农 业 生 产 的 影 响 及 应 对 技 术 研 究 被 北 京 湖 北 大 厦 正 式 启 动, 农 业 部 科 技 教 育 司 刘 艳 副 司 长 产 业 技 术 处 张 国 良 处 长, 生 态 环 境 处 方 放 副 处 长 等 领 导 出 席 并 作 指 示 会 议 期 间, 就 农 业 应 对 气 候 变 化 问 题 接 受 了 新 华 社 记 者 和 中 国 气 象 报 记 者 的 采 访 ; 年 12 月 8 日, 潘 根 兴 教 授 就 气 候 变 化 与 农 业 问 题 接 受 了 南 京 现 代 快 报 记 者 的 电 话 采 访 ; 年 12 月 8 日, 潘 根 兴 教 授 受 邀 出 席 云 南 省 农 业 科 学 院 2009 学 术 年 会, 并 作 气 候 变 化 与 农 业 大 会 报 告, 与 云 南 农 业 科 学 院 土 壤 肥 料 研 究 所 进 行 了 交 流, 并 观 摩 了 该 所 在 控 制 农 业 面 源 污 染 方 面 的 成 功 工 作 ; 年 12 月 5 日, 邹 建 文 教 授 接 受 南 京 电 视 台 生 活 频 道 采 访, 谈 日 常 生 活 的 节 能 减 排 与 温 室 气 体 排 放 ; 年 12 月 3 日, 潘 根 兴 教 授 赴 桂 林 受 邀 出 席 袁 道 先 院 士 申 报 成 功 的 联 合 国 科 教 文 组 织 世 界 岩 溶 中 心 首 届 学 术 委 员 会 及 国 土 资 源 部 - 广 西 区 岩 溶 动 力 学 重 点 实 验 室 学 术 委 员 会 ; 年 12 月 2 日, 气 候 变 化 国 家 十 二 五 重 大 专 项 规 划 农 业 领 域 编 制 会 在 北 京 友 谊 宾 馆 召 开, 领 域 编 写 组 组 长 林 而 达 研 究 员 主 持 会 议, 潘 根 兴 教 授 出 席 了 会 议 并 承 担 了 编 写 任 务 编 制 的 领 域 规 划 初 稿 已 在 12 月 中 旬 提 交 总 体 组 ; 11 月 是 月, 国 务 院 学 位 委 员 会 第 六 届 学 科 评 议 组 完 成 换 届, 潘 根 兴 教 授 和 张 福 锁 教 授 受 聘 为 首 次 独 立 分 设 的 农 业 资 源 利 用 学 科 评 议 组 召 集 人, 邹 建 文 教 授 受 聘 为 该 组 秘 书 ; 国 务 院 学 位 委 员 会 第 六 届 学 科 评 议 组 组 成 学 科 目 录 修 订 专 家 组, 农 学 学 科 领 域 共 7 人, 中 国 农 业 大 学 校 长 柯 炳 生 教 授 担 任 组 长 潘 根 兴 教 授 受 聘 为 专 家

17 组 成 员 ; 2009 年 11 月, 受 国 家 留 学 基 金 资 助, 我 所 宋 祥 云 同 学 赴 意 大 利 Naples Federico II 大 学 农 业 化 学 系 环 境 腐 殖 质 超 分 子 结 构 实 验 室 进 修 并 进 行 稻 田 土 壤 有 机 质 结 构 与 固 碳 机 理 合 作 研 究 年 11 月 日, 熊 正 琴 教 授 出 席 中 国 环 境 科 学 学 会 和 环 境 保 护 部 华 南 环 科 所 联 合 于 湖 南 长 沙 主 办 的 中 国 不 同 经 济 区 域 环 境 污 染 特 征 的 比 较 分 析 与 研 究 学 术 研 讨 会, 并 作 长 江 三 角 洲 地 区 大 气 湿 沉 降 氮 时 空 变 异 规 律 及 来 源 探 讨 主 题 报 告 ; 年 11 月 月 1 日, 澳 大 利 亚 CSIRO Land and Water 研 究 所 Enli Wang 和 Chris Smith 教 授 来 访, 就 农 田 温 室 气 体 排 放 的 模 型 估 算 与 邹 建 文 教 授 课 题 组 合 作 研 究 ; 年 11 月 日, 我 所 程 琨 同 学 参 加 北 京 大 学 方 精 云 院 士 主 持 的 A3 carbon project Beijing workshop 2009 会 议, 并 作 了 题 为 Changes in topsoil organic carbon of china s cropland evidenced from the national soil monitoring network 的 报 告 ; 年 11 月 日, 我 所 罗 婷 同 学 赴 北 京 出 席 中 华 人 民 共 和 国 科 技 部 外 交 部 及 财 政 部 组 织 于 北 京 国 际 饭 店 举 行 的 节 能 减 排 与 应 对 气 候 变 化 论 坛 会 议 ; 年 11 月 9 日, 我 所 开 通 南 方 稻 田 长 期 试 验 网 站 开 通 ; 年 11 月 8 日, 潘 根 兴 教 授 受 邀 出 席 国 家 环 保 部 南 京 环 境 科 学 研 究 所 生 态 与 农 村 环 境 学 报 首 届 编 委 会 会 议, 被 聘 为 首 届 编 委 ; 10 月 是 月, 潘 根 兴 教 授 接 受 农 业 部 关 于 土 地 利 用 碳 库 与 碳 汇 问 题 的 科 学 质 询 ; 年 10 月 29 日, 潘 根 兴 教 授 和 闫 明 同 学 应 邀 参 加 国 家 林 业 局 湿 地 管 理 中 心 湿 地 国 际 北 京 代 表 处 组 织 的 湿 地 与 气 候 变 化 研 讨 会 并 作 中 国 湿 地 土 壤 碳 库 保 护 与 气 候 变 化 问 题 主 题 报 告 ; 年 10 月 日, 我 所 韩 晓 君 同 学 参 加 了 第 三 届 全 国 农 业 环 境 科 学 学 术 研 讨 会 暨 中 国 农 业 生 态 环 境 保 护 协 会 六 届 二 次 会 员 代 表 大 会, 并 作 生 活 垃 圾 堆 填 区 周 边 农 田 土 壤 中 多 环 芳 烃 污 染 特 征 会 议 交 流 发 言 ;

18 年 10 月 24 日, 潘 根 兴 教 授 和 邹 建 文 教 授 应 邀 出 席 农 业 部 天 津 农 业 环 保 监 测 科 研 所 组 织 的 农 业 与 农 村 温 室 气 体 减 排 潜 力 评 估 技 术 研 讨 会, 邹 建 文 教 授 作 了 特 邀 报 告 中 国 农 田 温 室 气 体 排 放 的 模 型 估 算, 潘 根 兴 教 授 作 了 工 作 交 流 报 告 ; 并 与 该 所 所 长 高 尚 宾 研 究 员 副 所 长 唐 世 荣 研 究 员 等 多 位 专 家 进 行 了 交 流 ; 会 议 期 间, 潘 根 兴 教 授 还 与 福 建 农 业 科 学 院 翁 副 院 长 进 行 了 交 流 和 讨 论 ; 年 10 月 日, 潘 根 兴 教 授 在 湖 南 长 沙 湖 南 农 业 大 学 出 席 全 国 资 源 环 境 学 院 院 长 联 席 会 议, 并 主 持 会 议 讨 论 和 闭 幕 式 ; 期 间, 与 程 琨 刘 晓 雨 刘 达 文 等 研 究 生 考 察 访 问 了 湖 南 省 农 业 科 学 院 土 壤 肥 料 研 究 所 及 其 野 外 试 验 研 究 基 地, 顺 访 湖 南 省 国 土 地 调 中 心 ; 年 10 月 10 日, 邹 建 文 教 授 被 聘 为 核 心 期 刊 环 境 科 学 与 技 术 编 委 会 特 约 编 委 ; 年 10 月 8-9 日, 潘 根 兴 教 授 在 杭 州 出 席 徐 建 明 教 授 组 织 的 分 子 土 壤 环 境 科 学 国 际 研 讨 会 ; 年 10 月 6 日, 本 所 邀 请 英 国 Aberdeen University 生 物 学 系 Pete Smith 教 授 课 题 组 Dr.Martin Wattenbach 作 Simulation of soil organic carbon response at a forest-cultivation sequence using 13Carbon measurement data ;The carbon balance of European croplands 学 术 报 告 并 就 中 国 土 壤 有 机 碳 变 化 模 拟 进 行 交 流 ; 9 月 是 月, 科 技 部 863 高 技 术 领 域 十 二 五 战 略 研 究 进 入 报 告 编 制 阶 段, 潘 根 兴 教 授 参 加 农 业 生 境 领 域 固 碳 减 排 生 境 技 术 发 展 战 略 部 分 编 写, 于 10 月 初 提 交,12 月 接 受 科 技 部 进 一 步 征 询 意 见 ; 我 所 刘 永 卓 同 学 受 委 派 赴 美 国 加 州 大 学 Riverside 分 校 环 境 科 学 系 David Crowley 环 境 微 生 物 实 验 室 进 行 进 修 及 稻 田 土 壤 微 生 物 分 子 生 态 合 作 研 究 ; 年 9 月 28 日, 气 候 变 化 国 家 评 估 报 告 第 一 次 章 主 笔 会 议 在 中 国 科 学 院 寒 区 旱 区 环 境 研 究 所 冰 冻 圈 国 家 重 点 实 验 室 召 开, 主 编 秦 大 河 院 士 主 持 会 议 潘 根 兴 教 授 出 席 会 议, 并 作 为 农 业 和 土 地 利 用 领 域 专 家 承 担 编 写 工 作 ;

19 年 9 月 26 日, 中 国 气 候 与 环 境 :2012 科 学 评 估 报 告 第 二 次 章 主 笔 会 议 在 中 国 科 学 院 寒 区 旱 区 环 境 研 究 所 冰 冻 圈 国 家 重 点 实 验 室 召 开, 主 编 秦 大 河 院 士 主 持 会 议 潘 根 兴 教 授 出 席 会 议, 并 作 为 农 业 领 域 温 室 气 体 减 排 研 究 专 家 承 担 相 应 编 写 任 务 ; 年 9 月 25 日, 十 二 五 国 家 应 对 气 候 变 化 科 技 发 展 专 项 规 划 启 动 会 在 北 京 科 技 部 多 功 能 厅 召 开 专 项 规 划 编 制 领 导 小 组 成 员 单 位 代 表 专 家 指 导 委 员 会 主 任 徐 冠 华 院 士 专 家 指 导 委 员 会 成 员 及 编 写 专 家 组 部 分 成 员 120 余 人 参 加 了 本 次 会 议 受 科 技 部 农 村 司 推 荐, 潘 根 兴 教 授 作 为 农 业 领 域 编 写 组 专 家 出 席 了 会 议 ; 年 9 月 日, 邹 建 文 教 授 和 熊 正 琴 教 授 出 席 在 南 京 举 行 Conference on the Environmental Impacts of Carbon and Nitrogen Cycles in Terrestrial ecosystems in East Asia 国 际 研 讨 会, 并 分 别 主 持 分 会 场 主 持, 并 分 别 作 特 邀 报 告 Modeling global annual soil respiration from climate and soil properties 和 Isotopic signatures of nitrous oxide in a rice-based ecosystem 年 9 月 23 日, 潘 根 兴 和 邹 建 文 教 授 出 席 张 福 锁 教 授 组 织 的 Workshop on FCO project and Case Study in Jiangsu Province, 并 作 报 告 ; 年 9 月 22 日, 江 苏 省 农 业 科 学 院 太 湖 地 区 农 业 科 学 研 究 所 副 所 长 沈 明 星 研 究 员 访 问 我 所, 就 低 碳 农 业 的 研 究 与 合 作 进 行 深 入 讨 论, 同 意 双 方 加 强 合 作, 共 同 推 进 现 代 化 农 业 中 应 对 气 候 变 化 农 业 技 术 的 研 究 开 发 ; 年 9 月 20 日, 我 所 潘 根 兴 教 授 邹 建 文 教 授 李 恋 卿 教 授 研 究 生 张 阿 凤 访 问 常 熟 农 业 科 学 研 究 所, 就 应 对 气 候 变 化 农 业 试 验 研 究 合 作 基 地 建 设 进 行 洽 谈, 并 拟 订 合 作 协 议, 计 划 在 未 来 10 年 内 共 建 高 水 平 气 候 变 化 与 农 业 生 产 野 外 试 验 研 究 基 地 ; 年 9 月 日, 邹 建 文 教 授 应 邀 出 席 国 家 自 然 科 学 基 金 委 生 命 科 学 部 生 态 学 科 发 展 战 略 专 家 研 讨 会, 与 会 专 家 就 十 二 五 生 态 学 学 科 发 展 战 略 和 优 先 发 展 领 域 进 行 了 讨 论 ; 年 9 月 16 日, 我 所 举 行 新 生 入 学 开 学 教 育 暨 学 术 报 告 会,12 名 新 入 学 博 士 和 硕 士 研 究 生 及 全 体 在 校 老 生 实 验 室 在 校 老 师 出 席, 张 阿 凤 邰 继 承 Qaiser Hussain 靳 振 江 崔 立 强 韩 晓 君 程 琨 等 高 年 级 研 究 生 介 绍 了 各

20 自 领 域 的 研 究 工 作 和 在 实 验 室 工 作 的 体 会, 潘 根 兴 教 授 作 了 本 所 研 究 方 向 工 作 筹 划 及 研 究 生 培 养 的 报 告, 要 求 研 究 生 在 学 期 间 通 过 学 习, 修 身 养 性, 塑 造 合 格 人 格, 培 养 严 谨 求 实 的 科 学 精 神, 树 立 积 极 的 人 生 信 念, 享 受 科 学 生 活 ; 年 9 月 15 日, 农 业 部 科 教 司 项 目 办 王 桂 玲 处 长 来 所 访 问, 潘 根 兴 教 授 与 王 处 长 讨 论 了 土 地 利 用 节 能 减 排 和 农 业 应 对 气 候 变 化 项 目 合 作 事 宜 ; 8 月 是 月, 我 所 张 旭 辉 副 教 授 受 国 家 留 学 基 金 委 员 会 资 助, 受 委 派 赴 英 国 Aberdeen 大 学 Pete Smith 教 授 环 境 过 程 模 拟 实 验 室 进 行 农 田 土 壤 有 机 碳 演 变 模 拟 合 作 研 究 ; 年 8 月 日, 我 所 潘 根 兴 教 授 张 旭 辉 副 教 授 及 研 究 生 王 洋 赴 三 江 源 地 区 考 察, 并 与 青 海 省 气 象 局 就 青 藏 高 原 地 表 环 境 研 究 建 立 合 作 ; 年 8 月 日, 熊 正 琴 教 授 出 席 于 北 京 召 开 的 DOE-MOST 美 国 能 源 部 - 中 国 科 技 部 气 候 变 化 科 学 组 会 议, 并 主 持 Session 5 大 气 痕 量 气 体 小 组 报 告 会 并 作 专 题 报 告 Whole year nitrous oxide emissions from rice-wheat rotation agriculture 会 议 期 间, 就 中 国 稻 田 水 分 管 理 与 稻 田 温 室 气 体 排 放 接 受 受 访, Nature News online 报 道 年 8 月 11 日, 国 家 自 然 科 学 基 金 委 员 会 地 球 科 学 部 十 二 五 学 科 发 展 战 略 - 土 壤 学 领 域 研 讨 会 在 南 京 江 苏 会 议 中 心 召 开, 战 略 研 究 秘 书 组 成 员 骆 永 明 教 授 主 持 讨 论 会, 潘 根 兴 教 授 作 为 主 要 编 写 者 主 持 了 自 由 讨 论, 会 后 与 张 海 波 博 士 起 草 土 壤 学 战 略 研 究 报 告, 在 10 月 提 交 基 金 委 员 会 战 略 研 究 组 ; 年 8 月 6 日, 国 家 自 然 科 学 基 金 委 员 会 地 球 科 学 部 学 科 发 展 战 略 研 究 地 球 科 学 部 启 动 会 在 北 京 外 国 专 家 大 厦 召 开, 学 部 主 任 程 国 栋 院 士 主 持 讨 论 会, 潘 根 兴 教 授 作 为 土 壤 学 领 域 专 家 出 席 了 会 议, 并 参 加 战 略 研 究 编 制 工 作 ; 年 8 月 日, 我 所 张 阿 凤 同 学 参 加 了 由 海 峡 两 岸 关 系 协 会 主 办 的 第 十 四 届 海 峡 两 岸 中 国 现 代 化 学 术 研 讨 会 : 地 球 暖 化 问 题, 并 作 题 为 秸 秆 黑 炭 处 理 技 术 与 农 业 减 排 增 汇 的 报 告 ;

21 年 8 月 1 日, 科 技 部 农 村 司 农 业 处 王 亚 武 博 士 访 问 我 校, 潘 根 兴 教 授 作 农 业 固 碳 减 排 与 应 对 气 候 变 化 工 作 汇 报 ; 7 月 是 月, 潘 根 兴 教 授 完 成 在 美 国 的 学 术 会 议 和 访 问, 提 前 回 国, 准 备 农 业 部 行 业 专 项 申 报 工 作 的 组 织 周 萍 李 志 鹏 王 成 己 等 博 士 研 究 生 完 成 学 位 论 文 答 辩, 旋 毕 业 其 中 周 萍 同 学 被 中 国 科 学 院 亚 热 带 农 业 与 生 态 研 究 所 录 用, 王 成 己 被 福 建 农 业 科 学 院 录 用 ; 李 志 鹏 经 考 试 合 格 进 入 公 务 员 队 伍 年 7 月 23 日, 农 业 部 在 北 京 永 安 宾 馆 召 开 2009 年 度 公 益 性 行 业 专 项 科 研 经 费 项 目 申 报 答 辩 会, 潘 根 兴 教 授 代 表 气 候 变 化 对 农 业 的 影 响 及 应 对 研 究 申 报 项 目 组, 参 加 了 答 辩, 经 过 此 轮 答 辩 修 改,9 月 在 北 京 进 行 了 实 施 方 案 汇 报, 继 而 进 入 编 制 实 施 方 案 和 预 算, 报 科 技 部 和 财 政 部 审 核 ; 年 7 月 日, 潘 根 兴 教 授 在 北 京 出 席 国 家 自 然 科 学 基 金 地 球 科 学 部 面 上 和 青 年 基 金 评 审 会 及 化 学 学 部 国 际 重 大 合 作 项 目 评 审 会 ; 年 7 月 6-9 日, 潘 根 兴 教 授 作 为 科 学 指 导 委 员 会 成 员, 应 邀 参 加 了 在 美 国 Colorado 州 温 泉 市 举 行 的 第 二 届 国 际 土 壤 有 机 质 动 态 学 术 研 讨 会, 并 作 了 稻 田 土 壤 有 机 质 与 生 产 力 的 特 邀 报 告, 是 亚 洲 国 家 唯 一 的 大 会 特 邀 报 告 会 议 期 间, 潘 根 兴 教 授 还 与 生 物 黑 炭 著 名 研 究 者,Cornell 大 学 的 Johnnas Lehman 博 士, 法 国 农 业 土 壤 碳 生 物 地 球 化 学 专 家 Abad Chabbi 教 授 德 国 墨 尼 黑 理 工 大 学 Ingrid Kogel-Knaber 教 授 美 国 Colorado 州 立 大 学 自 然 资 源 生 态 学 实 验 室 Keith Paustian 教 授 加 拿 大 农 业 部 Henry Jansen 等 国 际 著 名 土 壤 有 机 质 ( 碳 ) 科 学 家 就 土 壤 固 碳 减 排 有 机 质 管 理 与 生 产 力 提 升 等 问 题 进 行 了 深 入 交 流 和 讨 论, 并 商 谈 了 今 后 的 进 一 步 合 作 ; 年 7 月 2 日, 潘 根 兴 教 授 分 别 访 问 了 美 国 北 卡 州 立 大 学 (College of Agriculture and Bio-Science, North Carolina State University) 和 美 国 Duke 大 学 环 境 科 学 学 院, 分 别 与 北 卡 州 立 大 学 Heitman 博 士 就 土 壤 水 分 - 水 循 环 与 气 候 变 化, 与 Duke 大 学 地 学 与 环 境 学 院 知 名 著 名 科 学 家 Dan Richter 教 授 就 生 态 系 统 长 期 试 验 研 究 与 全 球 土 壤 变 化 进 行 了 深 入 探 讨 ; 6 月

22 年 6 月 23 日 至 7 月 1 日, 潘 根 兴 教 授 在 Ohio 州 立 大 学 访 问, 并 应 邀 作 了 题 为 C Stock, Dynamics and Potential of Climate Mitigation of China s Croplands 的 报 告 ; 年 6 月 18 日, 本 所 网 站 ( 进 行 第 二 次 重 大 调 整,- 增 加 了 站 内 搜 索 认 证 人 员 内 部 资 料 共 享 等 内 容 ; 年 6 月 13 日, 复 旦 大 学 生 态 学 系 方 长 明 教 授 应 邀 为 本 所 师 生 作 学 术 报 告 : 土 壤 有 机 碳 分 解 的 温 度 效 应 研 究 进 展 与 问 题, 受 到 了 我 所 师 生 的 强 烈 反 响 和 热 烈 讨 论 ; 年 6 月 10 日, 我 所 在 四 川 成 都 河 畔 宾 馆 组 织 召 开 首 次 南 方 稻 田 生 态 系 统 长 期 试 验 交 流 协 作 会 议, 潘 根 兴 邹 建 文 李 恋 卿 张 旭 辉 等 老 师 出 席, 潘 根 兴 教 授 作 长 期 试 验 网 络 化 主 题 报 告, 四 川 省 农 科 院 土 壤 肥 料 研 究 所 浙 江 农 业 科 学 院 土 壤 肥 料 研 究 所 福 建 农 业 科 学 院 土 壤 肥 料 研 究 所 湖 南 农 业 科 学 院 土 壤 肥 料 研 究 所 西 南 大 学 资 源 环 境 学 院 江 苏 农 业 科 学 院 太 湖 地 区 农 业 科 学 研 究 所 江 西 红 壤 研 究 所 福 建 农 林 大 学 资 源 环 境 学 院 广 西 大 学 农 学 院 等 单 位 20 余 位 专 家 领 导 应 邀 出 席 会 议 得 到 了 在 四 川 省 农 科 院 土 壤 肥 料 研 究 所 大 力 支 持 会 议 期 间, 潘 根 兴 教 授 还 应 邀 访 问 了 四 川 省 地 调 研 究 中 心, 受 到 该 中 心 主 任, 金 立 新 教 授 级 总 工 的 接 待, 并 讨 论 了 地 调 成 果 中 土 壤 碳 库 研 究 合 作 的 可 能 性 ; 年 6 月 2 日, 中 国 科 学 院 大 气 物 理 研 究 所 大 气 边 界 层 物 理 国 家 重 点 实 验 室 研 究 员 徐 星 凯 博 士 来 访, 并 作 陆 地 土 壤 碳 氮 有 关 过 程 及 其 机 制 基 础 研 究 报 告 ; 5 月 是 月, 我 所 牵 头 组 织 申 报 农 田 土 壤 有 机 质 及 生 产 力 功 能 基 础 研 究 973 项 目, 参 与 科 技 部 组 织 的 第 二 轮 答 辩, 未 果 ; 年 5 月 30 日, 潘 根 兴 教 授 受 邀 在 复 旦 大 学 2009 年 生 态 学 全 国 研 究 生 暑 期 学 校 作 中 国 农 田 土 壤 固 碳 增 汇 及 其 农 田 生 态 过 程 与 效 应 主 题 报 告 ; 年 5 月 日, 美 国 加 州 大 学 Riverside 分 校 环 境 科 学 系 教 授 著 名 环 境 微 生 物 学 家 David Crowley 访 问 我 所, 就 土 壤 微 生 物 生 态 与 固 碳 微 生 物 机 理 与 潘 根 兴 教 授 李 恋 卿 教 授 进 行 了 广 泛 的 讨 论 与 合 作 研 究 探 讨, 并 赴 太

23 湖 地 区 我 所 试 验 研 究 基 地 考 察 访 问 期 间, 向 资 源 环 境 学 院 师 生 分 别 作 了 "The Global Biochar Initiative: Linking microbiological processes to carbon sequestration in charcoal amended soils" 和 Impacts of Metals and Metalloids on Soil Microbial Diversity and Ecosystem Function 报 告 ; 年 5 月 20 日, 我 所 承 办 的 农 业 部 农 业 应 对 气 候 变 化 工 作 研 讨 会 在 南 京 农 业 大 学 翰 苑 宾 馆 召 开, 来 自 中 国 农 科 院 环 发 所 中 国 农 业 大 学 中 国 科 学 院 南 京 土 壤 研 究 所 等 单 位 的 二 十 多 名 专 家 和 我 所 邹 建 文 教 授 李 恋 卿 教 授 熊 正 琴 教 授 与 会 农 业 部 科 教 司 王 衍 亮 巡 视 员 农 业 部 科 教 司 寇 建 平 处 长 方 放 副 处 长 等 领 导 到 会 讲 话, 邹 建 文 教 授 做 了 大 会 发 言 会 议 就 农 业 领 域 气 候 变 化 相 关 问 题 进 行 了 广 泛 的 讨 论 ; 4 月 年 4 月 22 日, 个 科 学 难 题 编 写 工 作 启 动 地 球 科 学 领 域 难 题 征 集 及 编 写 会 议 北 京 中 国 科 学 院 地 理 与 资 源 科 学 研 究 所 召 开, 陆 大 道 院 士 主 持 潘 根 兴 教 授 受 有 关 专 家 推 荐 出 席 了 会 议, 作 为 土 壤 学 科 代 表 组 织 土 壤 学 科 难 题 征 集 联 络 及 入 编 工 作 7 个 土 壤 学 问 题 介 绍 在 9 月 提 交 出 版 ; 年 4 月 日, 潘 根 兴 教 授 受 邀 出 席 了 教 育 部 农 业 资 源 与 环 境 专 业 教 学 指 导 委 员 会 在 广 州 华 南 农 业 大 学 召 开 的 农 业 资 源 与 环 境 专 业 发 展 战 略 研 讨 会 ; 年 4 月 日, 潘 根 兴 教 授 应 邀 出 席 了 在 北 京 香 山 饭 店 召 开 的 由 国 土 资 源 部 地 质 调 查 局 组 织 的 第 348 次 香 山 科 学 会 议 生 态 地 球 化 学 环 境 与 健 康, 并 应 执 行 主 席 邀 请 作 了 中 国 土 壤 碳 库 研 究 的 若 干 问 题 的 专 题 报 告 ; 年 4 月 16 日, 潘 根 兴 教 授 对 农 业 部 农 业 环 境 保 护 科 研 监 测 所 进 行 了 学 术 访 问 并 作 了 中 国 农 业 与 应 对 气 候 变 化 的 若 干 问 题 的 学 术 报 告, 并 与 该 所 领 导 讨 论 了 农 业 和 农 村 温 室 气 体 减 排 潜 力 合 作 研 究 ; 年 4 月 14 日 下 午, 农 业 部 土 壤 肥 料 质 量 监 督 检 验 测 试 中 心 副 主 任 全 国 农 技 中 心 土 壤 肥 料 质 量 监 督 处 副 处 长 田 有 国 研 究 员 应 邀 到 我 所 进 行 交 流 访 问, 并 作 了 题 为 国 内 外 长 期 定 位 试 验 与 检 测 发 展 动 态 的 报 告 ; 年 4 月 3 日, 召 开 实 验 室 年 度 科 学 研 究 工 作 会 议, 部 署 了 本 年 度 主 要 研 究 和 实 验 室 建 设 任 务 ;

24 3 月 是 月, 哥 本 哈 根 国 际 气 候 变 化 科 学 大 会 召 开 在 中 国 社 会 科 学 研 究 院 潘 家 华 先 生 支 持 和 推 荐 下, 潘 根 兴 教 授 受 哥 本 哈 根 大 学 资 助 参 加 农 业 及 土 地 利 用 缓 解 气 候 变 化 分 会 潘 根 兴 教 授 向 会 议 提 交 2 篇 相 关 报 告, 因 故 未 能 成 行 年 3 月 4 日, 潘 根 兴 教 授 就 我 国 土 壤 碳 库 二 氧 化 碳 减 排 及 与 气 候 变 化 关 系 等 问 题 接 受 中 国 气 象 报 记 者 采 访, 访 谈 报 告 在 中 国 气 象 报 刊 登 ; 2 月 是 月, 邹 建 文 教 授 课 题 组 有 关 稻 田 温 室 气 体 排 放 的 研 究 成 果 被 科 技 日 报 新 华 日 报 现 代 快 报 南 京 日 报 新 华 网 气 候 变 化 信 息 网 科 学 网 等 十 多 家 媒 体 报 道 转 载 ; 年 2 月 23 日, 中 国 农 业 科 学 院 土 壤 肥 料 研 究 所 马 义 兵 研 究 员 来 访 我 所, 并 作 农 业 长 期 试 验 数 据 挖 掘 与 养 分 管 理 专 题 报 告, 受 到 师 生 的 高 度 关 注 和 热 烈 讨 论 ; 1 月 年 1 月 日, 潘 根 兴 教 授 受 邀 参 加 了 在 北 京 国 家 气 象 局 召 开 的 第 一 次 全 体 作 者 会 议, 并 参 与 承 担 第 三 部 分 减 缓 气 候 变 化 的 社 会 经 济 影 响 评 价 中 第 五 章 中 国 农 林 业 部 门 减 排 增 汇 技 术 与 潜 力 分 析 的 编 写 工 作 ; 年 1 月 15 日, 院 学 术 年 会 召 开, 潘 根 兴 教 授 作 中 国 粮 食 生 产 50 年 发 展 趋 势 分 析 及 其 启 示 的 学 术 报 告 ; 年 1 月 12 日, 我 所 召 开 实 验 室 年 度 科 学 研 究 总 结 会 ; 年 1 月 8-10 日,CNC-WCRP,CNC-IGBP,CNC-IHDP 和 CNC-DIVERSITAS 在 北 京 外 国 专 家 大 厦 召 开 2008 年 度 联 合 学 术 大 会, 潘 根 兴 教 授 作 中 国 农 业 发 展 与 应 对 气 候 变 化 若 干 问 题 报 告

25 五 代 表 性 论 文 选 录 1 Xiong Z.Q., Khalil M.A.K., Xing G., Shearer M.J., Butenhoff C. (2009) Isotopic signatures and concentration profiles of nitrous oxide in a rice-based ecosystem during the drained crop-growing season. J. Geophys. Res. 114, G doi: /2008jg Jianwen Zou, Yao Huang, Yanmei Qin, Shuwei Liu, Genxing Pan, Qirong Shen, Yanyu Lu and Qiaohui Liu Changes in fertilizer-induced direct N 2 O emissions from paddy fields during rice growing season in China between 1950s and 1990s. Global Change Biology, 15: Liao Qilin, Zhang Xuhui, Pan Genxing, et al Increase in soil organic carbon stock over the last two decades in China s Jiangsu Province. Global Change Biology, 15: Pan, G., Xu X.W., Smith P, Pan W., Lal, R An increase in topsoil SOC stock of China s croplands between 1985 and 2006 revealed by soil monitoring. Agriculture, Ecosystem and Environment, doi: /j.agee Pan Genxing, Zhou Ping, Li Zhipeng, et al Combined inorganic/organic fertilization enhances N efficiency and increases rice productivity through organic carbon accumulation in a rice paddy from the Tai Lake region, China. Agriculture, Ecosystems and Environment, 131:

26 Click Here for Full Article JOURNAL OF GEOPHYSICAL RESEARCH, VOL. 114, G02012, doi: /2008jg000827, 2009 Isotopic signatures and concentration profiles of nitrous oxide in a rice-based ecosystem during the drained crop-growing season Z. Q. Xiong, 1,2 M. A. K. Khalil, 2 G. Xing, 3 M. J. Shearer, 2 and C. Butenhoff 2 Received 20 July 2008; revised 12 February 2009; accepted 13 March 2009; published 15 May [1] The stable isotopic composition of nitrous oxide (N 2 O) in agricultural soils can improve our understanding of the relative contributions of the main microbial processes (nitrification and denitrification) responsible for N 2 O formation in soils, and can provide constraints for the atmospheric N 2 O budget. Here, we present soil profiles featuring N 2 O concentrations and d 15 N and d 18 O values in N 2 O over time, which permit the in situ identification of processes and sites of N 2 O production in a rice-based ecosystem seeded with winter wheat. Our d 15 N and d 18 O soil profile values support the conclusion that denitrification is the dominant process behind N 2 O production during the winter wheat season. The soil N 2 O gas concentrations are higher below 10 cm than above 10 cm, and more depleted in 15 N-N 2 O at cm depth compared to other soil depths, which indicates that the N 2 O production zone is located at a depth of cm within 0 20 cm. The d 15 N air and d 18 O SMOW (d 18 O of standard mean ocean water) values for soil gas N 2 O averaged over the entire wheat growing season are ± 2.9 (n = 64) and ± 3.1 (n = 64), respectively. Given that paddy source N 2 O is much heavier in both measured 15 N and 18 O compared to other fertilized soils, agricultural soils have been underestimated as a source of N 2 O since isotopic constraints from rice agriculture have not been taken into account. Citation: Xiong, Z. Q., M. A. K. Khalil, G. Xing, M. J. Shearer, and C. Butenhoff (2009), Isotopic signatures and concentration profiles of nitrous oxide in a rice-based ecosystem during the drained crop-growing season, J. Geophys. Res., 114, G02012, doi: /2008jg Introduction [2] There is growing concern about increasing emissions of greenhouse and ozone-depleting gases such as nitrous oxide (N 2 O) [Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC), 2007]. Agricultural soil is the largest anthropogenic source of N 2 O to the troposphere [Kroeze et al., 1999; IPCC, 2007]. Rice paddies comprise a significant fraction of the world s agricultural lands, and the majority of rice paddies in China are cultivated using a flooded rice-drained crop system that rotates crops on an annual basis [Xiong et al., 2008]. Rice paddies are a significant source of atmospheric N 2 O, which is emitted primarily when paddies are drained during rice-growing and non-rice-growing seasons [Cai et al., 1997; Xing et al., 2002b; Khalil and Shearer, 2006]. The observed N 2 O flux is generally assumed to be derived from microbial processes in the topsoil layer where most applied mineral N persists [Granli and Bøckman, 1994], though subsoil denitrification with N 2 O production and entrapment has been identified as a process potentially 1 College of Resources and Environmental Sciences, Nanjing Agricultural University, Nanjing, China. 2 Department of Physics, Portland State University, Portland, Oregon, USA. 3 State Key Laboratory of Soil and Sustainable Agriculture, Institute of Soil Science, Chinese Academy of Sciences, Nanjing, China. Copyright 2009 by the American Geophysical Union /09/2008JG000827$09.00 capable of significant N 2 O production rates [Clough et al., 2001; Well et al., 2001; Xing et al., 2002a; Xiong et al., 2006]. Given the unique structure of a paddy field, with its ploughed layer and compacted foundation, it is necessary to specifically locate the N 2 O production region within the soil profile. [3] Microbial transformations of ammonium (NH 4 + ) and nitrate (NO 3 )[Bouwman, 1998] are considered the main processes producing N 2 O in terrestrial ecosystems, in particular nitrification, denitrification, chemodenitrification [van Cleemput, 1998], and fungal transformations [Shoun et al., 1992; Laughlin and Stevens, 2002]. The microorganisms responsible operate under various conditions, with nitrification being the predominant N 2 O-producing process in moderately moist, warm, and NH 4 + -rich soils. In contrast, denitrification is the predominant process under wet (anaerobic), NO 3 -rich soil conditions [Conrad, 1996; Bouwman, 1998]. Neither mechanism is completely understood, which leads to uncertainties in quantifying N 2 O emissions [Prather and Ehhalt, 2001; Sowers et al., 2002; Stein and Yung, 2003]. This, in turn, makes it difficult to create an effective strategy for mitigating N 2 O emissions. [4] Stable isotopic signatures of N 2 O have been used to study sink and source processes in terrestrial and aquatic systems, as well as in the atmosphere [Stein and Yung, 2003]. The stable isotope ratio of 15 N/ 14 N in denitrifierderived N 2 O can differ from that of nitrifier-derived N 2 O [Kim and Craig, 1990; Webster and Hopkins, 1996]. The G of10

27 G02012 XIONG ET AL.: PADDY N 2 O ISOTOPES AND CONCENTRATION PROFILES G N enrichment factor (e) values (defined as e = d 15 N- N 2 O emitted d 15 N substrate ) for nitrification and denitrification in pure bacterial cultures show more negative values for nitrifying bacteria (e = 45% to 66%) compared to denitrifying bacteria (e = 12% to 28%) [Wahlen and Yoshinari, 1985; Yoshida, 1988; Webster and Hopkins, 1996; Yoshinari et al., 1997; Barford et al., 1999]. 15 N- depleted N 2 O found in aerobic aquifers and oceans has been attributed to nitrification [Ueda et al., 1991]. The amount of 18 OintheN 2 O emitted from soils also provides information on microbially produced N 2 O. Further reduction of N 2 O to N 2 during denitrification results in an enrichment of 15 N[Barford et al., 1999; Boontanon et al., 2000; Mandernack et al., 2000; Vieten et al., 2007] and 18 O [Yoshinari et al., 1997; Dore et al., 1998; Naqvi et al., 1998; Ostrom et al., 2000] in residual N 2 O, which explains the enriched 15 N values of N 2 O measured in lakes, oceans [Naqvi et al., 1998], and soils [Mandernack et al., 2000; Tilsner et al., 2003; Wrage et al., 2004]. In principle, this makes it possible to use the isotopic signature of emitted N 2 O, in concert with N 2 O concentration data, to identify either nitrification and denitrification as the main process behind N 2 O production in soils. [5] Stable isotopic signatures of N 2 O have also been used to constrain atmospheric N 2 O budgets [Röckmann et al., 2003; Sowers et al., 2002; Bernard et al., 2006]. Large uncertainties in N 2 O budgets revealed by models [Sowers et al., 2002] stem from uncertainties in the isotopic signatures of various source components, particularly the soil source [Yamulki et al., 2000; Pérez et al., 2000, 2001, 2006; Bol et al., 2003; Wrage et al., 2004; Ogawa and Yoshida, 2005]. Little information on the isotopic signatures of N 2 O from rice-based ecosystems has been reported. Thus, additional characterization of the isotopic signatures of N 2 O produced in soils is required to further constrain the global N 2 O budget using stable isotopes. [6] In light of this, the objectives of this study were (1) to isolate the production site for N 2 O within 0 20 cm in paddy soils, (2) to identify the N 2 O production processes of a paddy soil, and (3) to reduce uncertainties in the isotopic signatures of N 2 O produced in rice paddies. 2. Materials and Methods 2.1. Experimental Setup [7] Field studies were performed on a paddy field near Nanjing, China ( N, E). Like most paddy fields in China, this field has been subjected to annual rotations of a single flooded rice crop and a drained winter crop (winter wheat or oil-seed rape) for hundreds of years. The soil in this region is classified as Stagnic Luvisols with ph of 5.71, 14.7 g kg 1 organic C, and 1.32 g kg 1 total N. [8] In 2005, 24 plots (each 4 m 5 m) were established for this study. Following traditional management procedures, the plots were subjected to annual rotations of a single flooded rice crop and a drained crop of winter wheat. The first wheat crop grew between 16 November 2005 and 17 May 2006, and the second wheat crop grew between 6 November 2006 and 18 May During the rice-growing season preceding each wheat crop, eight treatments with an experimental design of 2 3 were managed in triplicate. This involved three factors with two different conditions explored for each factor: water management (midseason drainage with intermittent flooding versus continuous flooding), organic matter amendments (rice straw added versus no straw added), and nitrogen fertilization (N application versus no N application). All plots were drained for wheat sowing, received water via precipitation only, and all received the same rate of fertilizers during the wheatgrowing season. N fertilizer was applied as urea at a total rate of 220 kg N ha 1 crop 1 in a ratio of 4:3:3 at three intervals (16 November 2005, 4 February 2006 and 16 March 2006 for the first wheat crop and on 6 November 2006, 19 January and 8 March 2007 for the second wheat crop). Phosphorous and potassium fertilizers were applied only for basal fertilization. [9] A multilevel soil gas sampler was installed in each plot. This was used to collect soil gas from depths of 0 5, 5 10, 10 15, and cm. The soil gas sampler was built using PVC pipes (i.d. Four cm), each with two rows of six contact holes (F1.5 cm) at the desired soil depth. [10] Soil redox potential (Eh) and soil temperature (T) probes were installed in one plot of each treatment during the rice season. The soil Eh probe was made of platinum wire (calomel reference electrode) and the T probe was a Pt thermocouple (HEL-777-A, 1000 W). Each probe sensor was installed at the desired soil depth of 5 cm, 10 cm, 15 cm, or 20 cm. The system was field tested before rice transplanting in May N 2 O Flux and Soil Parameter Measurements [11] N 2 O flux measurements were combined with detailed measurements of soil NO 3 and NH + 4 concentrations, as well as moisture content. N 2 O emissions were quantified with a closed chamber technique [Hutchinson and Mosier, 1981]. Sampling chambers were made of with cm Plexiglass (or 100 cm when plants are higher). Chambers were placed on a fixed PVC frame in each plot. Gas samples were usually collected in the morning with needle ends connected to evacuated vial bottles (18.5 ml) stoppered with butyl rubber septae. For every N 2 O flux measurement, gas samples from each chamber were withdrawn at 15, 30, and 45 min intervals after closing the chamber. N 2 O fluxes were examined at approximately 10-day intervals from 24 field plots during the first wheatgrowing season from 18 November 2005 to 17 May Gas samples (both chamber flux and soil gas) were analyzed for N 2 O on a gas chromatograph HP5980 equipped with an ECD and back flush controlled by a 10-port valve [Xiong et al., 2002]. [12] Soil samples for monitoring soil nitrate, ammonium, and moisture were collected at depths of 0 15 cm from six points in each plot. Around 40 g of fresh soil from subsampling with a quartering method were extracted with 2 M KCL and used to analyze soil nitrate and ammonium. Soil moisture was measured by a gravimetric procedure following standard oven drying Soil N 2 O Gas Profiles and Parameter Measurements [13] The multilevel soil gas sampling probes (0 5 cm, 5 10 cm, cm, and cm) were designed to monitor soil gas N 2 O concentration profiles for the 24 plots simultaneously with N 2 O flux measurements. However, we 2of10

28 G02012 XIONG ET AL.: PADDY N 2 O ISOTOPES AND CONCENTRATION PROFILES G02012 Figure 1. Temporal changes of soil gas nitrous oxide concentrations at different depths in a paddy soil during the drained crop growing season (n = 24; average CVs were 0.19, 0.36, 0.53, and 0.47 at 0 5 cm, 5 10 cm, cm, and cm). missed the first twenty days of soil gas observations after wheat sowing, and caught up with the following observations starting 8 December [14] Limited by the cost of making measurements, only one soil gas profile was taken for each treatment of the rice season. These samples were used to analyze the isotopic composition of N 2 O three times during the first wheatgrowing season, yielding a total of 96 soil gas samples. Profiles of soil ammonium, nitrate concentrations, and organic matter contents were simultaneously measured with N 2 O isotope samples at depths of 0 5 cm, 5 10 cm, cm, and cm. Soil redox potential and temperature at these same four depths were recorded and converted to the standard H 2 electrode according to the corresponding soil temperature [Faulkner et al., 1989]. These were monitored at the same plots as N 2 O isotope samples with the same frequency as N 2 O flux measurements. [15] On the basis of the observations of the first wheat crop, we measured soil gas N 2 O concentrations at the main production depth of cm for the second wheat crop from eight soil profiles over the entire wheat growing season (for a total of eight observation dates). We also measured the soil gas N 2 O isotopes at the cm depth once during the flooded rice season in 2 July The supplementary isotopic compositions of soil nitrate, ammonium, and total N in the experimental field were also measured in triplicate at a depth of 0 15 cm on 1 June Stable Isotope Analysis [16] The ratios of the stable isotopes 15 N/ 14 N and 18 O/ 16 O in N 2 O were determined by a MAT 253 isotope mass spectrometer using an online GC-IRMS system, consisting of a trace gas cryogenic preconcentration device (PreCon, Thermo Finnigan), gas chromatograph (GC, Thermo Finnigan) with PoraPLOT Q capillary column (0.32 mm 25 m), and an isotope ratio mass spectrometer (Thermo- Finnigan MAT 253). The ISODAT 2.0 software suite was used for system control, data acquisition, and data evaluation. Isotopic data are reported as d values, where d = [(R sample /R standard ) 1] R = 15 N/ 14 Nor 18 O/ 16 O. Delta values are reported as deviations from d 15 N of atmospheric N 2 and d 18 O of standard mean ocean water (SMOW) (d 18 O SMOW ). The conversion for the d 18 O atm standard to d 18 O SMOW standard is d 18 O atm = 23 + d 18 O SMOW / [Kim and Craig, 1990]. The precision of the isotopic composition measurements in N 2 O was better than 0.2% for 15 N and better than 0.5% for d 18 O Presentation of Results [17] Results are given as means with standard deviation and difference between depths and dates. They were analyzed according to Duncan s new multiple range test at P < 0.05 with SPSS 12.0 for Windows. Unless indicated otherwise, differences were only considered significant when P < We define an emission peak as an emission flux significantly higher than the previous and following fluxes. Figures 1 5 are plotted as averages without standard deviation bars for clarity, and an average coefficient of variation (CV) across measurements for variables are provided in the captions. 3. Results 3.1. N 2 O Concentrations Along Soil Profiles [18] N 2 O concentrations varied greatly over the wheatgrowing season (Figure 1). The average N 2 O concentrations peaked at 5.5 ml L 1 on 10 January 2006 and leveled off near the end of the season at an atmospheric concentration of 300 ml L 1. The profile concentrations at each depth all peaked (P < 0.05) on 10 January, with an additional peak on 10 April at the cm depth (Figure 1). [19] N 2 O concentrations are all significantly correlated between each soil layer during the whole observation period (P < 0.05). Within soil profile of 0 20 cm, higher N 2 O concentrations were always observed at the lower layers of cm/15 20 cm. This indicates that the lower profile is the main production zone throughout the wheat-growing season (P < 0.05) (Figure 1) The d 15 N and d 18 OinN 2 O Along Soil Profiles [20] The d 15 N-N 2 O values increased from 0.7% at the cm depth to 5.6% at the 0 5 cm depth on sampling 3of10

29 G02012 XIONG ET AL.: PADDY N 2 O ISOTOPES AND CONCENTRATION PROFILES G02012 Table 1. Natural Isotopic Abundance of N2O and Concentrations of Soil Ammonium, Nitrate, and Organic Matter Content at Different Depths of a Paddy Soil During the Drained Crop Growing Season of the First Wheat Crop a d 15 Nair (%) d 18 OSMOW (%) NH4 + (mg N kg 1 ) NO3 (mg N kg 1 ) Organic C (g C kg 1 ) 24 March March April March March April March March April March March April March March 2006 Depth (cm) 12.2 ± 0.5 (a) 11.6 ± 0.7 (a) 8.0 ± 2.7 (a) 35.5 ± 22.1 (a) 25.0 ± 7.3 (a) 3.3 ± 0.9 (a) 39.2 ± 14.7 (a) 45.4 ± 20.6 (a) 44.6 ± 4.7 (a) 41.8 ± 1.9 (a) 44.0 ± 2.4 (a) 5.7 ± 0.6 (a) 5.5 ± 0.9 (a) ± 0.6 (a) 12.3 ± 0.7 (a) 11.6 ± 0.7 (a) ± 6.2 (b) 14.6 ± 6.3 (b) ± 4.7 (a) 42.2 ± 2.2 (a) 44.7 ± 5.0 (a) ± 2.7 (ab) ± 0.2 (b) ± 1.4 (b) ± 3.7 (b) ± 0.7 (a) ± 1.1 (ab) ± 2.6 (ab) 11.1 ± 1.1 (b) 10.5 ± 1.0 (b) 4.5 ± 1.5 (bc) 9.2 ± 2.9 (b) 11.1 ± 4.9 (bc) 1.4 ± 0.2 (bc) 2.5 ± 0.9 (b) 3.8 ± 1.2 (b) 41.6 ± 1.4 (a) 43.8 ± 2.8 (a) 45.6 ± 2.7 (a) 4.9 ± 1.3 (b) 2.6 ± 2.5 (c) ± 5.1 (b) 9.0 ± 0.9 (c) 8.3 ± 1.4 (c) 3.8 ± 0.6 (c) 8.3 ± 1.8 (b) 8.4 ± 2.5 (c) 1.1 ± 0.3 (c) 1.2 ± 0.5 (b) 3.0 ± 0.8 (b) 42.1 ± 1.1 (a) 43.7 ± 2.9 (a) 46.5 ± 1.8 (a) 4.8 ± 0.6 (b) 3.4 ± 1.6 (bc) ± 3.2 (b) a Mean ± standard deviation for individual date, n = 8. Different letters within the same column indicate that the mean difference is significant at the a = 0.05 level, by LSD test. date of 6 March The d 15 N-N 2 O values generally increased and the difference in d 15 N-N 2 O values between soil depths decreased near the end of the wheat-growing season (Table 1). Soil gas at cm depth produced the most depleted 15 N-N 2 O during our measurement period, whereas the difference between sampling dates and soil depths was smaller for d 18 O-N 2 O in soil profiles (Table 1) Soil Ammonium, Nitrate, Organic Matter, and Eh and Moisture Dynamics [21] Concentrations of soil ammonium, nitrate, and organic matter along profiles were measured simultaneously with N 2 O isotopes. Both soil ammonium N and nitrate N were concentrated at the top 0 5 cm layer compared to the lower three levels, between 5 cm and 20 cm (P < 0.05) (Table 1). The concentration difference is attributed to broadcasting. This difference was less pronounced with soil depth in the 18 April measurement, indicating that the wheat crop consumed most of the soil mineral N. Unlike soil mineral N, soil organic matter was quite stable during the observation period. Soil organic matter was higher at 0 10 cm than that at cm, and the levels at cm were the lowest in the profile (P < 0.05) (Table 1). These results all indicate that the upper soil layers are more conducive to soil microorganism growth and thus to N transformations. [22] Soil redox potential (Eh), moisture, and surface N 2 O flux were monitored throughout the entire observation period. The overall soil Eh results averaged more then 200 mv during the wheat-growing season (Figure 2a), indicating that the bulk of the soil was aerobic. Soil Eh values increased greatly when the field was changed from a flooded rice crop to a drained wheat crop. The 0 5 cm layer became positive earliest, followed by the 5 10 cm, cm and cm layers in order. There was large decrease in soil Eh on 10 April and 27 April due to precipitation (Figure 2c). [23] The soil volumetric water in profile 0 20 cm fluctuated between approximately 0.28 cm 3 cm 3 and 0.34 cm 3 cm 3 during the main growth period (Figure 2b). This moderately moist soil condition throughout the season is conducive to nitrification Seasonal Dynamics of N 2 O Fluxes and Related Soil Inorganic N [24] The average surface N 2 O fluxes fluctuated between 1.6 and 37.2 mg Nm 2 h 1 throughout the observation period. The average covariance of variations in surface flux was as high as 176%. Three emission peaks (P < 0.05) were detected in this study (Figure 3). The apparent relationship between the N 2 O concentration gradient (Figure 1) and surface flux (Figure 3) is weak, and other factors may control surface N 2 O emissions. Our measurements reveal that nitrous oxide emissions occur mainly in pulses, as opposed to continuously throughout the season. [25] Changes in soil ammonium content reflect urea fertilizations. Soil ammonium concentrations reached the highest point when urea fertilizer was applied, and decreased thereafter (Figure 3). The increase of soil nitrate concentration after fertilization indicates strong nitrification activity in this soil, which is consistent with the observed aerobic soil Eh and moist conditions (Figure 2). The rapid 4of10