秸秆不同还田模式对玉米田温室气体排放和碳固定的影响

为了探讨小麦秸秆不同还田模式对玉米田温室气体排放和碳固定的影响,通过田间试验,测定了秸秆不同还田方式下玉米生长季温室气体(CO₂、N₂O和CH₄)的排放量和碳固定量,结果表明:秸秆不同还田模式对温室气体排放量影响不同,在玉米生长季,CO₂和N₂O累计排放量表现为秸秆过腹还田(CGS)>秸秆直接还田(CS)> 秸秆不还田(CK)> 秸秆-菌渣还田(CMS),CH₄的累计吸收量表现为CGS >CK >CMS >CS,且不同处理间差异显著(P<0.05);秸秆不同还田模式也影响土壤和植物的碳储量,耕层土壤有机碳储量表现为CGS> CMS> CS> CK,且不同处理间差异显著(P<0.05),植株、籽粒的固碳量表现为CGS> CS> CMS> CK,但不同处理间差异不显著(P>0.05).和CK相比,在CS、CGS和CMS模式下,玉米田对全球变暖的减缓效应均增加,但增加量不同,表现为CGS> CMS> CS >CK,既秸秆过腹还田模式下玉米田对全球变暖的减缓效应最大,其次是秸秆-菌渣还田模式,之后是秸秆直接还田模式.在秸秆过腹还田模式下,玉米田对全球变暖的减缓效应为22 493.83 kg CO₂·hm^-2,分别比CK、CS和CMS模式下玉米田对全球变暖的减缓效应增加24.2%、 18.7%和 1.6%.从减缓全球变暖的角度,推荐秸秆过腹还田模式,该模式也有利于形成粮食-秸秆-饲料-牲畜-肥料-粮食的良性循环,实现农田的固碳、减排.     

秸秆还田和氮肥减施对稻田温室气体排放的影响

为探究在连续秸秆还田条件下氮肥减施对稻田温室气体排放的影响,于2022年在黑龙江省前进农场科技示范园区进行了8年的定位试验;共设7个处理：无秸秆及氮肥施加、施加氮肥、施加秸秆、施加秸秆且常规施氮、施加秸秆且减施10%氮肥、施加秸秆且减施20%氮肥、施加秸秆且减施30%氮肥,以无秸秆及氮肥施加为对照,对水稻生长期内温室气体排放情况进行比较。结果表明,与施加秸秆且常规施加氮肥处理相比,施加秸秆且减施10%氮肥处理、施加秸秆且减施20%氮肥处理、施加秸秆且减施30%氮肥处理的CO₂累积排放量分别显著降低20.00%、40.00%和49.43%,CH₄累积排放量显著降低16.30%、20.21%和28.80%,N₂O累积排放量显著降低48.76%、60.03%、67.74%;全球增温潜势显著降低37.75%、46.90%和54.93%,温室气体排放强度分别显著降低32.59%、39.79%和51.51%。在秸秆还田条件下,氮肥减施会降低水稻产量,在该试验条件下,氮肥减施10%时温室气体排放量降低且水稻产量不会受较大影响。     

秸秆还田深度对土壤温室气体排放及玉米产量的影响

[目的]秸秆还田是培肥地力、增加土壤有机质和改善土壤结构的重要技术手段,但以往的研究表明秸秆还田会加速土壤温室气体的排放.本研究通过对秸秆不同还田深度下农田土壤温室气体排放特征和产量的研究,明确降低温室气体排放量的最佳还田深度,以期为合理利用秸秆、提高作物产量,实现农业可持续发展提供科学依据.[方法]采用大田微区试验,...     

秸秆还田深度对土壤温室气体排放及玉米产量的影响

【目的】秸秆还田是培肥地力、增加土壤有机质和改善土壤结构的重要技术手段,但以往的研究表明秸秆还田会加速土壤温室气体的排放。本研究通过对秸秆不同还田深度下农田土壤温室气体排放特征和产量的研究,明确降低温室气体排放量的最佳还田深度,以期为合理利用秸秆、提高作物产量,实现农业可持续发展提供科学依据。【方法】采用大田微区试验,以玉米为供试作物,设置4个还田深度,采用静态箱-气相色谱法测定整个玉米生长季不同还田深度下温室气体(CO₂、CH₄、N₂O)的排放特征,产量及产量构成因素。试验共设5个处理,还田深度分别为0—10 cm(T1)、10—20 cm(T2)、20—30 cm(T3)和30—40 cm(T4),同时以不还田处理作为对照(CK)。【结果】(1)在整个玉米生长季CO₂和N₂O均表现为排放,CH₄表现为吸收。CO₂累积排放量为T3处理最高,较CK显著增加了28.6%,T4处理增加最少,较CK显著增加了17.1%(P<0.05)...     

直播旱种与秸秆还田方式对稻田温室气体排放的影响

[目的]为探讨直播旱种和麦秸秆还田方式对稻田温室气体排放的影响。[方法]以扬稻6（籼稻）和扬粳4038（粳稻）为材料进行直播,设置麦秸秆掩埋水种(SIF)、麦秸秆覆盖旱种（NSM）、麦秸秆掩埋旱种(NSI)和常规水种（TF,秸秆不还田,对照）4种处理。利用静态箱-气相色谱法测定稻田温室气体排放。[结果]旱种的产量与水种的产量无显著差异,但 SIF处理的产量显著高于其它处理。稻田CH4排放通量在 TF和 SIF 处理下呈单一的峰值曲线,在 NSI和 NSM处理下变化范围较小。各处理 N2O排放通量呈多峰曲线。与 TF相比,SIF显著增加了 CH4和 CO2的平均排放通量,降低了 N2O的排放速率,而 NSI和 NSM显著降低了 CH4的平均排放通量,增加了 N2O和CO2的排放通量;SIF排放的 CH4、N2O和 CO2所产生的全球增温潜势（ GWP）和单位面积产量的 GWP分别增加47.3%~53.7%和32.2%~39.4%,NSI和 NSM的 GWP分别降低了24.2%~29.6%和30.1%~35.5%,单位面积产量的 GWP分别降低21.7%~27.2%和25.6%~31.1%。[结论]麦秸秆覆盖旱种和麦秸秆掩埋旱种在维持较高产量的同时,可显著降低稻田温室气体的排放。     

秸秆还田和种植制度对长江中游稻田温室气体排放的影响

为研究长江中游地区不同稻作种植制度下温室气体排放对秸秆还田的响应,本研究通过田间试验,连续监测秸秆还田和不还田条件下,双季稻、再生稻和春玉米-晚稻（玉稻）3种稻作模式甲烷（CH₄）、氧化亚氮（N₂O）排放通量及土壤理化性质和相关环境因子的变化差异。结果表明：双季稻和再生稻周年 CH₄累积排放量分别比玉稻模式高 175.5%和 203.4%（秸秆还田）及 109.6%和126.4%（秸秆不还田）;秸秆还田导致双季稻周年CH₄累积排放量提高了31.4%,再生稻提高了33.9%,但对玉稻模式周年CH₄累积排放没有显著影响。无论是否秸秆还田,玉稻模式周年N₂O累积排放量显著高于双季稻和再生稻模式;秸秆还田导致玉稻模式周年 N₂O 累积排放量增加 36.3%,双季稻模式增加 43.7%,但对再生稻模式周年 N₂O 累积排放量没有显著影响。相关分析显示,CH₄排放量与气温及土壤含水量呈显著正相关,与硝态氮呈显著负相关（P<0.05）,而N₂O排放量与硝态氮、铵态氮呈显著正相关。在 100年尺度 CO₂当量下,玉稻模式的周年全球增温潜势（GWP）显著低于双季稻和再生稻模式;相对于秸秆不还田,秸秆还田下双季稻模式的周年 GWP显著增加 31.8%,再生稻模式周年 GWP显著增加 32.8%,玉稻模式的周年 GWP在秸秆还田和不还田下无显著差异。在所有处理中,周年 GWP主要由 CH₄排放贡献,N₂O排放引起的增温潜势占比较小,表明减少稻作系统 CH₄排放对减缓温室效应至关重要。无论秸秆是否还田,玉稻模式周年温室气体排放强度（GHGI）均低于双季稻和再生稻模式,秸秆还田对不同稻作系统的周年 GHGI均无显著影响。综上所述,秸秆还田对温室气体排放的影响程度因稻作模式而异,玉米-晚稻轮作是一种生态环境友好型的稻田种植模式。     

施用生物炭和秸秆还田对农田温室气体排放及增温潜势的影响

【目的】农业生态系统增温潜势是影响全球气候变化的重要部分。本研究通过田间试验明确施用生物炭和秸秆还田对农田增温潜势的影响,以期为减缓气候变化和农业废弃物资源化利用提供理论依据。【方法】在山东省桓台县农业生态系统试验站的冬小麦-夏玉米轮作农田中开展了3年田间定位试验,试验共设置4个处理：① 对照（CK）;② 施用生物炭9.0 t·hm^-2·a^-1（C）;③ 全量秸秆还田（S）;④秸秆还田配施9.0 t·hm^-2·a^-1生物炭（CS）。4个处理均施等量的氮磷钾化肥,其中氮肥为尿素,用量为200 kg·hm^-2·a^-1,磷肥为过磷酸钙,用量为55 kg·hm^-2·a^-1,钾肥为硫酸钾,用量为40 kg·hm^-2·a^-1。采用静态暗箱-气相色谱法测定各处理温室气体（CO₂、N₂O和CH₄）的排放通量并计算净全球增温潜势（NGWP）和温室气体排放强度（GHGI）,分析连续施用生物炭和秸秆还田对农田温室气体排放及增温潜势的影响。【结果】（1）综合3年的温室气体排放情况,与CK处理相比,S和CS处理的年平均生态呼吸排放量（Re）分别增加了47.8%和67.9%（P<0.05）;C处理的年平均N₂O累积排放量降低了20.3%（P<0.05）,而S和CS处理的N₂O年平均累积排放量分别增加了23.6%和41.4%（P<0.05）。（2）与CK处理相比,C、S和CS处理的土壤有机碳年平均变化量（ΔSOC）均有显著增加,其中CS处理增幅最大,增加了150.6%（P<0.05）。与第1年相比,C、S和CS处理第3年的ΔSOC均有显著增加（P<0.05）,分别增加了21.7%、20.8%和17.8%。各处理的NGWP和GHGI均存在显著差异,与CK相比,C、S和CS处理的年平均NGWP分别降低了163.5%、171.7%和273.0%（P<0.05）,与第1年相比,C、S和CS处理第3年的NGWP均有显著降低（P<0.05）,分别降低了73.4%、58.8%和54.7%。与CK相比,C、S和CS处理的年平均GHGI分别降低了236.2%、253.3%和388.9%（P<0.05）,C、S和CS处理第3年的GHGI较第1年分别降低了126.3%、98.2%和108.6%（P<0.05）。就产量而言,C、S和CS处理的作物产量保持相对稳定,有轻微增长,但与CK相比无显著差异。【结论】与单施化肥相比,在施化肥的基础上添加生物炭、秸秆还田、秸秆还田配施生物炭的措施均能够在不影响作物产量的前提下抑制增温潜势,其中秸秆还田配施生物炭能够最大程度地降低农田增温潜势,因此秸秆还田配施生物炭是增加农田固碳、缓解气候变化的一项有效措施。     

施用棉花秸秆生物质炭对华北平原农田温室气体排放的影响

以我国华北平原冬小麦-夏玉米轮作农田为研究对象,在常规施肥的情况下,研究了4种不同剂量棉花秸秆生物质炭[CK、C1(2.25 t/hm2生物质炭)、C2(4.5 t/hm2生物质炭)、C3(9.0 t/hm2生物质炭)]对土壤理化性质及温室气体(CH4、N2O)通量的影响,结合作物产量评估了不同处理对全球温室效应和温室气体强度的影响。结果表明:添加生物质炭不能显著影响土壤CH4的累积排放量。在夏玉米季,仅C2和C3处理可以显著降低土壤N2O累积排放量,分别为37.19%和48.58%;在冬小麦季,添加生物质炭处理均可以显著降低土壤N2O的排放,达24.26%～48.02%。路径分析结果表明,土壤NH4+-N含量是土壤N2O排放通量的主要影响因子。在夏玉米季,C2和C3处理可以显著增加玉米产量,分别达9.46%和10.99%;在冬小麦季,仅C3处理可以显著增加小麦产量,达7.13%。添加4.5 t/hm2和9 t/hm2的生物质炭处理可以显著降低全球增温潜势和温室气体强度,而添加2.25 t/hm2的生物质炭处理仅在冬小麦季可以显著降低全球增温潜势和温室气体强度。综上所述,将棉花秸秆转化为生物质炭用于华北平原农田,既能增加作物产量,又能降低温室气体排放。     

秸秆还田条件下灌溉方式对双季稻产量及农田温室气体排放的影响

为研究秸秆还田条件下不同灌溉方式对双季稻生长及稻田温室气体排放的影响,以双季稻为对象,通过连续3年田间定位试验,系统分析了秸秆还田条件下不同灌溉方式对双季稻生长和稻田综合温室效应的影响。试验设置持续淹水(F)、中期烤田(F-D-F)和间歇灌溉(F-D-F-M)共3种处理。结果表明:与F处理相比,F-D-F和F-D-F-M处理早稻平均产量分别增加9.8%和2.7%,晚稻平均产量分别增加4.8%和2.0%,其中F-D-F早稻产量显著高于F-D-F-M处理。与F处理相比,F-D-F和F-D-F-M处理早稻平均每穗粒数分别增加12.5%和5.7%,晚稻平均每穗粒数分别增加9.7%和3.1%。在双季稻系统3年轮作周期中,F、F-D-F和F-D-F-M处理CH_4周年累积排放量范围分别为678.2~988.4、322.6~661.7 kg·hm~(-2)·a~(-1)和208.3~520.6 kg·hm~(-2)·a~(-1),N_2O周年累积排放量分别为5.86~12.64、4.25~11.24 kg N·hm~(-2)·a~(-1)和9.14~14.91 kg N·hm~(-2)·a~(-1)。与F处理相比,F-D-F和F-D-F-M处理全球增温潜势分别显著降低31.5%~44.9%和38.2%~53.4%,温室气体排放强度分别显著降低36.2%~48.7%和38.8%~54.6%。因此,在南方双季稻区,与持续淹水处理相比,秸秆还田条件下中期烤田和间歇灌溉处理都可以实现水稻高产和稻田温室气体减排的目标。     

玉米秸秆不同还田方式下麦田温室气体排放特征

为了探讨玉米秸秆不同还田方式对麦田温室气体排放的影响,通过田间试验,设玉米秸秆不还田(CK)、玉米秸秆直接还田(CS)、玉米秸秆过腹还田(CGS)和玉米秸秆转化为食用菌基质,出菇后菌渣还田(CMS)4个处理,利用静态箱-气相色谱法测定了玉米秸秆不同还田方式下,麦田温室气体(CO₂、N₂O和CH₄)的排放特征。结果表明:玉米秸秆不同还田方式下,麦田温室气体通量均具有明显的季节变化,且排放量不同。在小麦生长季,CO₂和N₂O均表现为排放,其排放量为CK >CGS >CS >CMS;甲烷表现为吸收,其吸收量为CS >CGS >CK >CMS,且不同处理间差异显著(P<0.05)。从温室气体综合增温潜势(GWP)来看,在20、100年和500年3个时间尺度上,仅玉米秸秆不同还田方式这一环节,GWP均表现为:CS >CGS >CK >CMS,也就是说秸秆直接还田,显著增加麦田温室气体的全球增温潜势,其次是玉米秸秆过腹还田方式,而秸秆-菌渣还田则降低了麦田温室气体的全球增温潜势。从减少温室气体排放角度,推荐秸秆-菌渣还田方式。该研究结果可为秸秆合理利用和温室气体减排提供基础数据。     

施用生物质炭后稻田土壤性质、水稻产量和 痕量温室气体排放的变化

【目的】研究生物质炭对连续两年稻田土壤性质、水稻产量和痕量温室气体排放的影响,为合理施用生物质炭而促进水稻生产可持续的低碳发展提供科学依据。【方法】选择成都平原稻田,2010年布设了施氮与否（0与240 kg N•hm-2）下生物质炭土壤施用（0、20、40 t•hm-2）试验,连续两年观测土壤性质、水稻产量、土壤CH4和N2O排放的变化。【结果】施氮肥条件下,生物质炭连续两年对主要土壤肥力性质表现出改善效应,提高了土壤有机碳、全氮含量和pH,同时降低土壤容重,但对水稻产量影响不显著。生物质炭对CH4排放的影响依氮肥施用而异。不施氮肥下,施用生物质炭提高当季土壤CH4排放（20 t•hm-2用量时）,但次年无影响。施用氮肥下,不同用量生物质炭对土壤CH4排放无显著影响,仅40 t•hm-2用量时次年CH4排放有所增加;生物质炭对不施氮肥土壤当季N2O排放无显著影响,并降低次年的排放。然而,施氮肥下,生物质炭连续两年显著降低了土壤N2O的排放,其降幅高达66%。施氮肥条件下,连续两年生物质炭处理降低稻田痕量温室气体的综合温室效应及其水稻生产的碳强度,特别是40 t•hm-2的高用量下。【结论】在连续两年内,稻田采用生物质炭配施氮肥的管理措施对改善土壤性质和稳定水稻产量具有持续效应,高用量生物质炭(40 t•hm-2)显著降低稻田CH4和N2O痕量温室气体排放的综合温室效应和水稻生产的碳强度,且在连续两年内具有稳定的持续性。因此,在当前稻田管理措施下,生物质炭施用量为40 t•hm-2可实现稻田稳产和固碳减排的目标。     

长期不同施肥下太湖地区稻田净温室效应和温室气体排放强度的变化

利用田间观测和模型预测方法对太湖地区一个长期不同施肥处理的稻田生态系统进行了稻季温室气体排放观测和净温室气体排放强度分析。结果表明,不同施肥管理下,稻田土壤有机碳含量不同程度提高,有机无机肥料配施较单施化肥处理显著提高有机碳库储量,并且秸秆处理略高于猪粪处理。与不施肥处理相比,长期施用肥料显著提高了稻田生态系统CH4和CO2的排放量,有机肥料与化肥配施较单纯施用化学肥料下土壤碳(CO2和CH4)排放增加,但化肥配施秸秆与化肥配施猪粪下稻田生态系统CH4和CO2的排放没有显著差异。不同施肥处理下,稻田生态系统净温室效应表现为CFM≈CFS>CF>NF,但水稻生产的净温室气体排放强度并没有显著性差异。因此,在提高水稻产量的同时,有机无机配合施肥并没有提高净温室气体的排放强度。     

等氮量条件下有机肥替代化肥对玉米农田温室气体排放的影响

[目的]明确大田等氮量条件下,有机肥替代化肥对玉米农田土壤温室气体(N20和Co2)排放及其增温潜势的影响,为稳定作物产量、减少化肥投入、减少氮肥流失、提高氮肥利用效率提供理论依据.[方法]2018和2019年大田采用静态箱-气相色谱法,以不施肥(CK)为对照,比较等氮量条件下常规单施化肥(NPK)、有机肥替代30％(...     

秸秆还田与氮肥配施对中南地区稻田土壤固碳和温室气体排放的影响

秸秆还田和氮肥施用是影响稻田土壤固碳潜力和温室气体排放的重要农作措施。通过研究油菜秸秆全量还田并配合施入不同量氮肥（150、225、300 kg·hm^-2和375 kg·hm^-2）对稻田土壤固碳量和温室气体排放的影响,评估综合增温潜势,对分析秸秆还田配施氮肥对稻田固碳效果有重要作用。结果表明,与单施氮肥和单施秸秆处理相比,秸秆还田配施氮肥显著增加土壤固碳量,秸秆配施氮肥处理固碳量最高值为147.74 kg·hm^-2,比单施氮肥处理平均高出38%。在降低温室效应方面,与单施氮肥相比,秸秆配施氮肥处理显著降低N₂O的累积排放量;与单一秸秆还田处理相比,秸秆配施氮肥处理显著提高水稻产量,降低CO₂的累积排放量,但在一定程度上增加了CH₄的排放。秸秆配施氮肥处理的温室气体强度和综合温室效应分别为0.372、5 394.22 kg CO₂-eq·hm^-2,显著低于单施氮肥处理的0.630、9 339.94 kg CO₂-eq·hm^-2,以及单一秸秆还田处理的0.816、9 872.2 kg CO₂-eq·hm^-2,因此,秸秆还田配施氮肥是降低温室气体排放强度、减缓净温室效应的有效措施。     

秸秆分解对两种类型土壤无机氮和氧化亚氮排放的影响

[目的]明确作物秸秆分解对土壤无机氮和氧化亚氮(N2O)排放的影响,为不同土壤类型采用合理的氮肥用量,促进秸秆分解、增加土壤可利用养分、减少N2O等温室气体排放提供理论依据.[方法]室内采用尼龙网袋法,设置秸秆类型(小麦和玉米)、土壤类型(潮土和砂姜黑土)和氮肥用量(N0:0,N1:180 kg N·hm-2,N2:3...     

若尔盖湿地土壤温室气体排放对模拟氮沉降增加的初期响应

为研究若尔盖高寒泥炭湿地温室气体(CO2、CH4、N2O)对氮沉降初期的响应,本研究以若尔盖高寒泥炭湿地为研究对象,设置了对照(0 kg/(hm2a),CK)、低氮(10 kg/(hm2a),LN)、中氮(20 kg/(hm2a),MN)及高氮(80 kg/(hm2a),HN)4个施氮水平,在生长季(59月)每月原位施加NH4NO3进行氮沉降模拟,利用静态箱-气相色谱法观测了温室气体(CO2、CH4、N2O)的排放通量。结果表明:CO2、CH4和N2O在高氮处理下的平均排放通量为(224.96113.875)、(0.1140.002)和(0.0590.003) mg/(m2h),在中氮处理中的平均排放通量分别为(303.80111.397)、(0.1110.002)和(0.0470.004) mg/(m2h),低氮处理中的排放通量均值分别为(212.7315.847)、(0.0830.004)和(0.0320.002) mg/(m2h),均显著高出对照处理相应气体的平均排放通量(P0.05)。不同施氮水平下的CO2、CH4和N2O的生长季累积排放均显著高出对照处理(P0.05)。不同水平氮添加下的温室气体排放增量与土壤NO-3-N含量增量呈显著正相关(P0.05),CO2、CH4排放增量与生物量增量呈显著正相关(P0.05),但温室气体排放增量与土壤温湿度的增量均无显著相关性。此外,氮添加显著增加了湿地温室气体全球增温潜势(P0.05)。研究表明,短期氮添加通过影响土壤有效氮含量和生物量,促进了泥炭湿地土壤的温室气体排放。该研究结果为预测泥炭湿地区域氮沉降可能带来的温室效应和合理保护高寒湿地生态系统提供了重要科学依据。      

水氮耦合对设施土壤温室气体排放的影响

为探究水氮耦合对设施土壤温室气体排放的影响,基于连续5年的设施番茄水氮调控定位试验,比较分析了水氮耦合对土壤N_2O、CO_2和CH_4排放通量和累积排放量的影响,并估算了温室气体的全球增温潜势(GWP)和温室气体排放强度(GHGI)的差异。田间小区试验设置不同灌水下限(W1:25 kPa、W2:35 kPa、W3:45 kPa)和施氮量(N1:75 kg N·hm~(-2)、N_2:300 kg N·hm~(-2)、N3:525kg N·hm~(-2))组合共9个处理。结果表明:设施土壤N_2O和CO_2排放通量受灌水施肥时期的影响,施肥后N_2O排放通量呈增加趋势,高灌水量(低灌水下限25 kPa)促进N_2O和CO_2排放。CH_4的排放通量表现为中等和强变异的特点。除水氮交互对CO_2累积排放总量和施氮量对CH_4累积排放总量影响不显著外,灌水下限、施氮量和水氮交互作用对N_2O、CO_2、CH_4累积排放总量、GWP、GHGI和番茄产量的影响显著或极显著。随氮肥用量的增加,N_2O累积排放总量增加。N_2O和CO_2累积排放总量与GWP之间均达到极显著正相关,且各处理N_2O对GWP平均贡献率为5.25%,CO_2为94.59%。适当减少氮肥用量和增加灌水下限能够有效地降低温室气体排放和减缓全球变暖。W2N1处理是本研究中减缓温室气体排放并提高番茄产量的最佳水氮管理措施。