1、以大氣CO2濃度和溫度升高為特征的氣候變化，對土壤碳、氮的轉(zhuǎn)化過程和溫室氣體的排放產(chǎn)生了重要影響。研究稻田土壤碳氮轉(zhuǎn)化過程對大氣CO2濃度和溫度升高的響應以及土壤溫室氣體排放對氣候變化的反饋效應，將有助于改善農(nóng)田碳氮管理，科學應對氣候變化。本文以稻麥輪作系統(tǒng)為研究對象，利用江蘇省常熟市大氣CO2濃度和溫度升高田間模擬試驗平臺(T-FACE)，通過室內(nèi)15N同位素成對標記方法研究了大氣CO2濃度和溫度升高對土壤氮初級轉(zhuǎn)化速率的影響，闡釋大

2、氣CO2濃度和溫度升高對稻田土壤氮素供應的作用機制;采用室內(nèi)培養(yǎng)與模型曲線擬合的方法探究大氣CO2濃度和溫度升高對稻田土壤易分解和難分解有機碳庫的含量、周轉(zhuǎn)速率及其分解的溫度敏感性的影響;利用田間土壤剖面氣體采集系統(tǒng)原位研究大氣CO2濃度和溫度升高影響下稻麥輪作周期內(nèi)土壤剖面甲烷(CH4)和氧化亞氮(N2O)的運移過程。T-FACE田間試驗包括1個對照處理，即正常大氣狀態(tài)(CK)，3個模擬氣候變化處理，分別為大氣CO2濃度升高至500μ

3、mol mol-1(EC)，冠層大氣溫度升高2℃(ET)，大氣CO2濃度以及溫度同時升高(ECT)。主要結(jié)果如下:
　　1.通過對比稻麥輪作周期中小麥季和水稻季收獲期T-FACE各處理的土壤氮初級轉(zhuǎn)化速率，發(fā)現(xiàn)T-FACE各處理的土壤難利用有機氮的礦化和同化速率具有明顯的季節(jié)變化特征，而且T-FACE各處理對小麥季土壤氮初級轉(zhuǎn)化速率的影響大于對水稻季土壤的影響。其中一些氮初級轉(zhuǎn)化速率并沒有表現(xiàn)出季節(jié)變化特征，如EC和ECT處理均提

4、高了易利用有機氮的初級礦化速率，而ET處理提高了難利用有機氮的初級礦化速率;ET處理分別使小麥季和水稻季土壤的自養(yǎng)硝化速率顯著提高了25.8％和57.3％。結(jié)果表明:大氣CO2濃度和溫度同時升高處理對稻田土壤氮初級轉(zhuǎn)化速率的影響低于單獨CO2濃度升高或溫度升高處理，二者結(jié)合處理對氮初級轉(zhuǎn)化速率的影響更接近于單獨CO2濃度升高處理，因此，在二者結(jié)合處理中大氣CO2濃度升高對氮初級轉(zhuǎn)化速率的影響起主導作用。
　　2.通過對比T-FAC

5、E各處理2年和4年后的土壤氮初級轉(zhuǎn)化速率，發(fā)現(xiàn)在涉及的40個氮初級轉(zhuǎn)化速率中，有17個呈現(xiàn)出顯著的年際變化。EC、ET和ECT處理2年后分別顯著提高了氮初級礦化速率約104.2％、78.9％和49.0％，但是在處理4年后沒有影響氮初級礦化速率。在處理2年和4年后，EC和ECT處理顯著提高了易利用有機氮的礦化，而ET處理提高了難利用有機氮的礦化。EC和ECT處理2年后自養(yǎng)硝化速率分別提高了5.9％和29.2％，但是在處理4年后沒有影響自養(yǎng)

6、硝化速率。ET處理2年后和4年后的自養(yǎng)硝化速率分別提高了13.8％和57.3％。結(jié)果表明:CO2濃度升高主導著與溫度升高的交互作用。和2年的時間點相比，大氣CO2濃度和溫度升高各處理4年后對氮初級轉(zhuǎn)化速率的影響減弱。
　　3.大氣CO2濃度升高和溫度升高對土壤有機碳的分解具有不同的作用。與CK處理相比，EC、ET和ECT處理顯著提高了易分解有機碳在總有機碳中的比重，降低了易分解和難分解有機碳的分解速率。結(jié)果還表明，難分解有機碳的Q

7、10值(2.42～3.36)顯著大于易分解有機碳的Q10值(2.02～2.38)。大氣CO2濃度升高和溫度升高對土壤有機碳分解的溫度敏感性具有相反的作用:大氣CO2濃度升高提高了難分解有機碳的溫度敏感性，而溫度升高提高了易分解有機碳的溫度敏感性。大氣CO2濃度和溫度同時升高顯著提高了易分解和難分解有機碳的溫度敏感性，表明在未來大氣CO2濃度和溫度升高情景下土壤有機碳的分解會增大。
　　4.稻麥輪作系統(tǒng)土壤剖面CH4和N2O濃度和擴

8、散通量表現(xiàn)出較大的季節(jié)變異性。土壤剖面CH4濃度在稻季較高，且隨著土壤深度的增加而降低;在麥季較低，且隨著土壤深度的增加而增加;同時，土壤剖面CH4濃度和擴散通量在7 cm土層均具有明顯的季節(jié)波動，表明CH4的產(chǎn)生、氧化和運移主要發(fā)生在土壤近表層。土壤剖面N2O在稻季主要在7 cm土層產(chǎn)生，N2O濃度隨著土壤深度的增加而降低，在麥季主要在表層(0-30 cm)土層產(chǎn)生，30 cm土層的平均濃度顯著其它土層。大氣CO2濃度和溫度升高各處理

9、顯著增加了稻麥輪作周期土壤剖面7 cm土層CH4濃度和擴散通量，對稻季土壤N2O剖面濃度沒有影響，但顯著提高了麥季土壤剖面N2O濃度。
　　綜上所述，大氣CO2濃度升高與溫度升高的二者結(jié)合處理對土壤氮初級轉(zhuǎn)化速率的影響弱于單因子處理，且在二者結(jié)合處理中CO2濃度升高對土壤氮初級轉(zhuǎn)化速率的影響起主導作用。大氣CO2濃度升高促進了易利用有機氮的礦化，溫度升高促進了難利用有機氮的礦化，溫度升高還刺激了自養(yǎng)硝化速率。大氣CO2濃度和溫度同