化肥减施条件下稻草还田供硅对双季稻产量及硅素养分吸收的影响

为探明化肥减施条件下长期稻草还田供硅对双季稻产量及硅素养分吸收利用的影响,本试验以国家级耕地质量监测点(江西进贤温圳)的田间长期定位试验为研究平台,设置稻草还田减施化肥(SI+NPK)、稻草烧灰还田减施化肥(SB+NPK)和单施化肥(NPK)处理,以及相对应稻草还田不施化肥(SI)、稻草烧灰还田不施化肥(SB)和稻草不还田不施化肥(CK)共6个处理,测定双季稻产量、生物量及硅素养分吸收等指标。结果表明,SI+NPK处理能够增加双季早、晚稻周年产量与生物量,且无肥区稻草还田与稻草不还田间差异显著,其中双季早稻增产效应高于双季晚稻。6年早稻季平均产量SI+NPK处理较SB+NPK、NPK增幅达2.86%~6.38%;晚稻季SI+NPK处理较NPK增幅2.80%,与SB+NPK产量持平。SI+NPK处理有利于提高早稻季植株各器官硅含量,而晚稻季生育后期表现较高;与SB+NPK、NPK相比,SI+NPK处理显著提高了双季早、晚稻硅素吸收总量。SI+NPK处理下的早稻各生育阶段的硅素积累量高于SB+NPK、NPK,且与NPK差异显著;晚稻季各生育阶段硅素积累量相比NPK,SI+NPK在分蘖-幼穗分化期、抽穗-成熟期显著提高。相关性分析结果表明,各生育时期硅素积累量与产量呈显著或极显著正相关,提高生育前期硅素阶段积累量可为水稻增产奠定基础。本研究为南方稻区稻草资源合理利用与双季稻高产栽培硅肥合理施用模式提供了理论依据和技术指导。     

早稻秸秆原位焚烧对红壤晚稻田CH4和N2O排放及产量的影响

选取湖南双季稻田为研究对象,采用静态箱-气相色谱法对晚稻田在常规施肥（NPK）、常规施肥+秸秆原位焚烧（NPK+SB）处理下的CH4和N2O排放通量进行观测,同时根据设定参数对秸秆焚烧排放的CH4和N2O进行估算。结果表明,晚稻生长期间NPK和NPK+SB 处理的CH4排放量差异很小,秸秆焚烧会增加N2O排放22.8%,但差异不显著（p＞0.05）。两种施肥方式下N2O排放峰值都出现在追肥后的土壤水分饱和时期而晒田期排放很少。据估算秸秆焚烧排放的CH4和N2O分别占NPK+SB处理总排放的4.27% 和17.31%。NPK+SB处理单位产量的全球增温潜势比NPK处理高22%。综合考虑生产效应和环境效应,水稻秸秆焚烧不是明智的选择。     

秸秆条带状覆盖对稻田CH_4和N_2O排放的影响

采用3种秸秆还田方式(对照、秸秆均匀混施和秸秆条带状覆盖)进行田间试验,观测稻田CH4和N2O的排放通量,以探讨秸秆条带状覆盖对稻田CH4和N2O排放的影响。结果表明:秸秆条带状覆盖的CH4排放量是对照的2.7倍,二者的N2O排放量无明显差异;秸秆条带状覆盖的稻田CH4排放量较秸秆均匀混施减少32%,其N2O排放量是后者的5.1倍;稻田排放CH4和N2O的全球增温潜势(GWP)为:秸秆均匀混施秸秆条带状覆盖对照,且差异显著;秸秆条带状覆盖的水稻产量分别较对照和秸秆均匀混施增加27%和17%。秸秆条带状覆盖是值得推荐的稻季秸秆还田方式。     

耕作措施对双季稻田CH4与N2O排放的影响

随着全球气温的不断升高,温室气体减排成为研究的热点。该文旨在研究不同耕作措施下双季稻田CH4及N2O排放特征及其消长关系,为稻田温室气体减排及土壤固碳潜力评价提供依据。试验在湖南省宁乡县进行,通过静态箱法测定翻耕秸秆还田（CT）、旋耕秸秆还田（RT）、免耕秸秆还田（NT）的稻田CH4及N2O排放。结果表明：CH4排放主要来自于晚稻田,翻耕、旋耕和免耕晚稻田CH4排放分别占研究时段CH4排放的69%,67%,73%;各处理冬闲季CH4排放均不到研究时段排放量1%,冬闲CH4排放量为RT＞CT＞NT,差异显著;N2O排放时间变异性较大,早稻稻田N2O排放量为RT＞NT＞CT,晚稻稻田N2O排放量为NT＞RT＞CT,冬闲期各处理稻田N2O均为负排放;从研究时段排放量分析,翻耕秸秆还田有利于减少N2O排放,免耕秸秆还田有利于减少CH4排放;CH4与N2O排放呈显著负相关,冬闲季稻田CH4与N2O排放相关性不显著。总之,NT减少了CH4排放,虽N2O排放略有增加,但CH4与N2O引发的综合温室效应有所减弱。     

豆科绿肥和化肥氮对双季稻稻田氧化亚氮排放贡献的研究

研究了大田条件下施用绿肥与化肥N后 ,双季稻区稻田土壤氧化亚氮 (N2 O)的排放。结果表明 ,在早稻生长季节既施绿肥又施化肥的处理 (VN)N2 O N的排放量高达 2 75kghm- 2 ,显著高于只施绿肥不施化肥 (V0 )、只施化肥不施绿肥 (FN)或既不施绿肥也不施化肥 (F0 )的处理 (后三者在早稻生长季节N2 O N的排放量分别为 0 2 9kghm- 2 、0 3 5kghm- 2 和 0 1 8kghm- 2 ) ,也显著高于在晚稻生长季节各处理N2 O N的排放量 (VN、V0、FN和F0处理分别为 0 3 4、0 2 6、0 2 8和 0 2 3kghm- 2 )。绿肥不仅影响稻田土壤N2 O的排放量 ,还影响其排放模式。VN处理N2 O的排放主要集中早稻生长季节的中期烤田之后 ,其它处理则在整个水稻生长季节均有排放。在早稻生长季节绿肥与化肥N间还存在极显著的交互效应。     

施肥方式对冬小麦季紫色土N2O排放特征的影响

利用紫色土养分循环长期定位施肥试验平台,通过静态箱-气相色谱法,于2012年11月至2013年5月,研究了单施氮肥(N)、猪厩肥(OM)、常规氮磷钾肥(NPK)、猪厩肥配施氮磷钾肥(OMNPK)、秸秆还田配施氮磷钾肥(CRNPK)及对照不施肥(NF)6种施肥方式下,紫色土冬小麦季土壤N2O的排放特征。结果表明,在相同施氮水平[130 kg(N)·hm-2]下,施肥方式对N2O排放量有显著影响(P0.05)。N、OM、NPK、OMNPK和CRNPK处理下,土壤N2O排放量[kg(N)·hm-2]分别为0.38、0.36、0.29、0.33和0.19,N2O排放系数分别为0.25%、0.23%、0.18%、0.21%和0.10%。NF的土壤N2O排放量为0.06 kg(N)·hm-2。土壤无机氮含量(NO3--N和NH4+-N)是N2O排放的主要影响因子,降雨能有效激发N2O排放。基于小麦产量评价不同施肥方式下的N2O排放,结果表明,N、OM、NPK、OMNPK和CRNPK单位小麦产量N2O的GWP值[yield-scaled GWP,kg(CO2 eq)·t-1]分别为132.57、45.70、49.07、48.92和26.41。CRNPK的小麦产量与6种施肥方式中获得最大产量的OM间没有显著差异,但显著高于其他处理。而且,CRNPK的yield-scaled GWP比紫色土地区冬小麦种植中常规施肥方式(NPK)显著减少46%,并显著低于其他4种施肥方式。可见,秸秆还田配施氮磷钾肥在保证小麦产量的同时,能有效减少因施肥引发的N2O排放,可作为紫色土地区推荐的最佳施肥措施。     

施肥对稻田温室气体排放及土壤养分的影响

【目的】农业活动引起的温室气体排放对全球变暖的影响日益得到关注,本试验研究不同施肥处理对稻田温室气体排放、 产量和土壤养分的影响,以期为农田可持续利用和温室气体减排提供依据。【方法】在长江中下游地区稻麦轮作区进行田间试验,设置不施氮肥(CK)、 当地习惯施肥(FP)、 推荐N肥(OPT)、 有机无机配施(OPT+M)、 秸秆还田(OPT+S)5个处理,采用静态箱/气相色谱(GC)法测定了稻季CH4、 N2O和CO2的排放情况,调查了不同施肥措施对稻田温室气体增温潜势以及产量,测定了土壤养分,并综合产量和增温潜势对温室气体排放强度进行分析,提出该区域稻田减排增产的合理施肥措施。【结果】 1) 不同处理CH4季节排放总量为OPT+SOPT+M FP OPT CK,排放量为99.02~143.69 kg/hm2; N2O季节排放量为FPOPT+MOPT OPT+S CK,排放量范围为0.95~3.57 kg/hm2; CO2排放顺序与CH4季节排放趋势一致,排放量为7231.64~13715.24 kg/hm2。2)根据稻季CH4和N2O季节排放量以及在100年尺度上的CO2当量计算,不同处理温室气体全球增温潜势大小顺序为OPT+SOPT+M FP OPT CK。在CK、 FP、 OPT、 OPT+M和OPT+S的全球增温潜势中,N2O占的比重分别为10.31%、 26.39%、 21.51%、 22.91% 和11.58%,CH4所占比重分别为89.69%、 73.61%、 78.49%、 77.09%和88.42%。稻田N2O的排放量很少,排放以甲烷为主,因此不同施肥措施所排放的N2O对综合温室效应的贡献远低于CH4。相对于当地习惯施肥处理,OPT、 OPT+M和OPT+S 3种优化施肥措施均在减少化肥施用量的情况下增加了水稻产量,增产率分别为3.6%、 14.3%和 8.5%,其中以有OPT+M处理增产效果最明显。3)不同施肥处理下,CO2排放强度为FP(0.56)OPT+S(0.52) OPT(0.50)OPT+M(0.49),OPT和OPT+M显著低于当地习惯施肥处理,OPT+M CO2排放强度最低。4)有机碳、 全氮、 速效磷和速效钾含量均在OPT+S处理中最高。【结论】不同施肥措施影响稻季温室气体排放,施用有机肥和氮肥均增加了CO2、 CH4、 N2O的排放,秸秆还田增加了CO2和CH4排放,减少了N2O排放。稻田减排应以减少CH4排放为主,推荐氮肥量配施有机肥为碳强度评价体系下最优处理。秸秆还田对土壤养分的改善趋势明显,虽然增加了CO2排放,但考虑到其可避免因焚烧造成大量CO2的排放,总体上依然减少了CO2的排放,但对秸秆还田的适宜量需要进一步研究。     

有机肥和缓控肥替代部分化肥降低双季稻田综合净温室效应

  【目的】  秸秆还田是我国水稻生产中的常规土壤培肥措施，在此背景下，进一步研究有机肥和包膜尿素替代部分普通尿素，以及施用硅肥和微量元素对土壤固碳效应和温室气体排放的影响及机理，为实现稻田“固碳减排”提供依据。  【方法】  江西高安县的双季稻田间定位试验始于2013年。在秸秆全部还田、早稻施N165 kg/hm2和晚稻施N 195 kg/hm2条件下，设置4个氮素处理: 100%普通尿素氮 (CK)；用20%有机肥氮替代普通尿素氮 (N1)；在N1基础上增加Si、Zn和S肥 (N2)；在N2基础上用30%的包膜尿素氮替代普通尿素氮 (N3)。于收获期测定作物产量和地上部生物量，2016年测定了早稻和晚稻生育期温室气体 (CO₂、N₂O和CH₄) 排放量。  【结果】  与早稻季相比，晚稻季温室气体排放总量较高，其中晚稻季CH₄排放量是早稻季的4倍 (P < 0.05)，生态系统呼吸增加了7.5%～9.3% (P > 0.05)。同一季节4个处理间生态系统呼吸没有显著差异；N₂O排放量以CK 最高，其中早稻季CK处理比N1、N2和N3处理分别增加31.7%、27.2%和43.7%，晚稻季分别增加20.0%、31.5%和40.6% (P < 0.05)；与CK处理相比，有机肥替代处理显著增加了CH₄的排放量，其中早稻季N1、N2和N3处理分别增加了13.1%、13.9%和21.4%，晚稻季分别增加了19.4%、12.7%和13.7% (P < 0.05)。利用地上部生物量估计当季/年尺度土壤固碳效应，晚稻季有机肥处理 (N1、N2和N3) 与CK相比增加显著 (P < 0.05)；2016年早稻产量比晚稻提高30%，所以早稻季综合净温室效应是负值 (碳汇)，而晚稻季是正值 (碳源)，全年总计为碳源，这表明稻田产生温室效应。与CK处理相比，有机肥和包膜尿素配施处理 (N3) 显著降低了全年综合净温室效应。  【结论】  连续4年的田间试验结果表明，在秸秆还田基础上，用有机肥部分替代普通尿素可显著增加CH₄排放，但又显著降低N₂O排放且增加土壤固碳效应。综合考虑，有机肥投入会显著降低双季稻田综合净温室效应。使用包膜尿素替代部分普通尿素可有效降低施用有机肥产生的CH₄排放，且通过提高产量进一步降低双季稻生产系统的综合净温室效应。而施用中、微量元素肥料对综合净温室效应没有显著正效应。由于晚稻的温室气体排放量高于早稻，因此，通过优化施肥技术提高早稻产量是降低双季稻年度温室气体排放的有效措施。     

秸秆还田配施化肥对土壤温度、根际微生物及酶活性的影响

以单施秸秆为对照,研究秸秆还田配施不同比例化肥对土壤温度、土壤根际微生物和酶活性的影响。结果表明:(1)在水稻不同生育期,与对照相比秸秆还田配施化肥各处理在8:00和20:00均提高了土壤温度,而在14:00降低了土壤温度。从地温日较差分析可知,秸秆还田配施化肥处理的整日地温变化幅度低于对照,且差异显著。此外随着土层深度的增加,秸秆还田配施化肥处理与对照间的差距逐渐减少,调温作用逐渐减弱。(2)秸秆还田配施化肥各处理能够增加根际土壤总细菌、放线菌、真菌、氨氧化细菌、好气性自生固氮菌、亚硝酸细菌、磷细菌和好气性纤维素分解菌的数量,但普遍区组间差异不显著。除了秸秆还田配施低量NP处理(SNP1,秸秆3 000 kg hm-2+N 150 kg hm-2+P2O575 kg hm-2)以外,秸秆还田配施化肥各处理的过氧化氢酶、脲酶、转化酶活性均高于对照,但区组间均未达到显著差异。因此,秸秆还田配施化肥能合理调节土壤温度,显著提高土壤微生物的数量与活性,有利于土壤生态环境的改善,其中秸秆还田配施NPK处理(SNPK1,秸秆3 000 kg hm-2+N 150 kg hm-2+P2O575 kg hm-2+K2O 37.5 kg hm-2;SNPK2,秸秆3 000 kg hm-2+N 225 kg hm-2+P2O5112.5 kg hm-2+K2O 56.3 kg hm-2)效果最为显著。     

长期施钾对红壤水稻土水稻产量及土壤钾素状况的影响

研究了长期定位施肥试验中连续27年（1981～2007）施用钾肥对水稻产量和土壤钾素状况的影响。本试验选择了其中5个处理:CK（不施肥）、NP（施氮、磷肥）、NPK（施氮、磷、钾肥）、NP+RS（施氮、磷肥和稻草）和NPK+RS（施氮、磷、钾肥和稻草）。结果表明,施钾能明显提高水稻产量,施钾肥的NPK和NPK+RS处理27年的早稻平均产量分别比NP和NP+RS处理增加15.2%和10.9%;晚稻增产17.2%和9.1%;在27年54季水稻种植期间,不同施肥处理早、晚稻产量的变化趋势不同。CK、NP处理的早、晚稻产量随时间的推移呈负变化趋势,而NPK、NP+RS和NPK+RS处理的早、晚稻产量呈正变化趋势。施钾的NPK和NPK+RS处理不同土层中土壤全钾、缓效钾和速效钾含量均高于NP和NP+RS处理的相同土层;除NPK+RS处理外,其它各处理表观钾平衡均为负值,其中CK和NP处理钾的负平衡值最大。长期施用钾肥能提高水稻产量和维持土壤钾素肥力。     

长期施肥下黑土玉米田土壤温室气体的排放特征

研究不同施肥措施下东北黑土区玉米农田温室气体(CO_2、N_2O和CH_4)的排放量及其增温潜势,将为制定农业温室气体减排措施提供理论依据。本研究以国家(公主岭)黑土长期定位试验为平台,采用静态箱-气相色谱法对不同施肥措施下玉米农田土壤温室气体排放通量进行了监测,并分析了不同施肥处理间玉米田的综合温室效应差异。结果表明:各施肥处理土壤温室气体CO_2和N_2O的排放高峰均出现在玉米拔节期。农家肥和化肥配施(M_2NPK)处理土壤CO_2、N_2O排放通量和CH_4吸收量均显著高于施化肥处理(P0.05);施用化肥处理土壤CO_2、N_2O排放通量高于不施肥处理;撂荒区土壤CO_2排放通量最高,而土壤N_2O排放通量显著低于施肥处理;等施氮量条件下,化肥(NPK)处理土壤N_2O排放通量明显高于秸秆还田(SNPK)处理,而土壤CH4净吸收量结果则截然相反。从土壤综合温室效应和温室气体强度可分析出,与不施肥(CK)比较,偏施化肥N和NPK处理的综合温室效应(GWP)分别增加了142%和32%,SNPK综合温室效应降低了38%;尤其是有机无机配施(M_2NPK)处理的综合温室效应为负值,为净碳汇。平衡施肥NPK和有机无机肥配施(SNPK和M_2NPK)温室气体排放强度(GHGI)较弱,显著低于不施肥(CK)和偏施化肥(N)处理,其中M2NPK为-222 kg CO_2-eq·t~(-1)。因此,为同步实现较高的玉米产量和较低的温室气体排放强度,有机无机肥配施是东北黑土区较为理想的土壤培肥方式。     

稻草还田对烟田追肥气态氮损失及相关微生物的影响

研究不同农业措施下N2O和NH3的排放,对减缓温室效应及雾霾治理有重要意义。针对烟田追肥浇施的特殊管理方式,以水稻烤烟轮作定位试验为平台,于2017年选择单施化肥（NPK）、化肥+稻草还田（NPKS）、化肥+稻草还田+饼肥（NPKSB）3个处理,研究稻草还田对追肥气态氮损失及其相关微生物群落结构的影响。研究显示,烤烟追肥后土壤NH3挥发和N2O排放速率开始上升,2～3d达到最大,之后开始下降。NPK处理追肥氨挥发氮量为1.45±0.04 kg/hm2、N2O排放氮量为2.49±0.23 kg/hm2,气态氮损失中以N2O排放为主。与单施化肥相比,稻草还田配施化肥提高了土壤含水量、改变了氧化亚氮还原酶基因（nosZ）和氨氧化细菌（AOB,Ammonia Oxidizing Bacteria）的微生物群落结构,其根瘤菌目相对丰度显著降低、红螺菌目相对丰度显著升高;同时N2O排放量增加了55.35%、氨挥发氮量显著降低了11.43%,气态氮损失显著增加。与单施化肥相比,化肥+稻草还田+饼肥处理提高了土壤含水量、改变了nosZ和AOB基因的微生物群落结构,其伯克尔霍尔德氏菌目相对丰度显著提高。化肥+稻草还田+饼肥处理N2O排放量与单施化肥差异不显著,氨挥发氮量显著降低了8.91%,但两者气态氮损失差异不显著。化肥+稻草还田+饼肥处理N2O排放量较化肥+稻草还田处理降低27.82%,但两者氨挥发量差异不显著。综上所述,秸秆还田抑制了土壤氨挥发、激发了N2O排放,稻草还田配施饼肥能够降低土壤氨挥发、抑制稻草还田引起的N2O排放。     

长期有机无机肥配施下玉米氮素利用率和红壤碱解氮含量的阶段性变化

  【目的】  充足的氮素供应是玉米高产的保证,研究红壤上玉米氮素吸收和土壤氮素盈余对长期不同施肥措施的响应特征,旨在为红壤地区玉米持续高产和土壤氮素科学管理提供依据。  【方法】  本研究依托江西进贤双季玉米定位试验,选择不施肥(CK)、常量化肥(NPK)、两倍量化肥(DNPK)、有机肥(OM)与常量化肥+有机肥(NPKM) 5个处理,以10年为一个试验阶段,分析了35年来玉米产量、氮肥利用率、0—20 cm土层土壤碱解氮含量以及氮素表观盈余量等的阶段性变化规律。  【结果】  施肥处理(NPKM、DNPK、OM和NPK)玉米35年平均产量较不施肥对照(CK)分别显著提高了3.36～9.07、3.31～5.64、2.46～6.72和1.91～3.70倍,氮素吸收量分别显著提高了5.20～11.93、4.33～7.02、3.66～5.90和1.80～3.64倍。在试验0～10年,各施氮处理间玉米产量无显著差异,氮素吸收量NPKM、DNPK和OM处理间无显著差异,但均显著高于NPK处理。在试验11～20年,NPKM和DNPK处理产量与氮素吸收量显著高于NPK和OM处理;在试验21～35年,NPKM处理的产量和氮素吸收量均显著高于其他处理。NPK和DNPK处理的氮肥偏生产力在0～20年期间升高,在21～35年间下降,而NPKM和OM处理的氮肥偏生产力逐渐升高,至试验31～35年时,显著高于NPK和DNPK处理。各施氮处理土壤氮素均处于盈余状态,前30年均以NPKM处理氮素盈余量最高,较DNPK与NPK处理分别显著提升了13.63%～37.48%、133.95%～208.24%,而在试验31～35年,DNPK处理氮素盈余量与NPKM处理无显著差异。0—20 cm土层土壤碱解氮含量与氮素盈余量呈显著正相关 (P<0.05),氮素盈余量每增加 10 kg/hm2,0～10、11～20、21～30、31～35年耕层土壤碱解氮含量分别增加1.00、1.20、1.60、2.80 mg/kg。  【结论】  在试验前20年,单施化肥玉米氮素吸收量和肥料的偏生产力呈增加趋势,之后呈下降趋势。而有机无机肥配施或者单施有机肥可持续提高氮肥利用率,促进玉米增产。氮素盈余量的增加与耕层土壤碱解氮含量呈显著正相关;随施肥年限的延长,有机无机肥配施对土壤养分含量提升效果增强。     

长期施用钾肥和稻草对红壤双季稻田土壤供钾能力的影响

以红壤双季稻区长期定位施肥试验(1981―2012年)为基础,研究了长期施用化肥和稻草对双季稻集约化种植下水稻产量、作物吸钾量和土壤供钾能力的影响。结果表明,施钾能增加水稻稻谷和稻草的产量;水稻从土壤中的吸钾量随钾肥施用量的增加而显著增加,年平均吸钾量顺序为NPK+RS(施氮磷钾化肥+稻草)NPK(施氮磷钾化肥)NP+RS(施氮磷化肥+稻草)CK(不施任何肥料)NP(施氮磷化肥);长期不施用或施用不足量钾肥(CK、NP、NP+RS)会导致耕层土壤速效钾、缓效钾和全钾数量的亏缺。长期施用钾肥和稻草不仅有利于土壤伊利石含量的增加,而且有利于晶格不良伊利石向晶格良好伊利石的方向发展;施钾能增加土壤黏粒中的游离伊利石和伊利石的含量,长期施用钾肥和稻草会使土壤黏粒中的蛭石向伊利石转化。土壤钾素的容量-强度(Q/I)曲线参数可以解释长期施用钾肥和稻草处理土壤供钾能力强是由于这些处理的活性钾(-ΔK°)量高、专性吸附钾位(Kx)多、有效钾强度(AReK)强、紧吸持K+量多,而潜在缓冲容量(PBCK)、吉布斯自由能(-ΔG)和阳离子交换系数(KG)较长期不施钾肥处理低。综上,在施氮磷肥的基础上,配施钾肥和稻草还田不仅能提高水稻高产、稳产的能力,而且对促进水稻对钾的吸收量、增强土壤的钾吸持能力、保持农田钾素平衡以及提高土壤供钾能力有重要作用。     

绿肥压青粉垄保护性耕作对稻田土壤温室气体排放的影响

2016-2018年,在广西农业科学院试验田设置粉垄耕作与常规耕作2种耕作模式,并设不施肥、常规施用化肥、单倍绿肥压青+化肥和双倍绿肥压青+化肥4种施肥处理开展连续田间定位实验,2018年早稻插秧5d后开始采用分离式静态箱-气象色谱法连续对稻田温室气体排放通量进行测定,研究绿肥压青下不同耕作模式和施肥处理稻田主要温室气体排放特征及其定位累积效应,分析温室气体累积排放量和增温潜势,以期为粉垄保护性耕作方式和施肥管理模式提供参考依据。结果表明：粉垄耕作模式下常规施用化肥处理中CO2排放通量是常规耕作模式下的2.3倍,施用双倍绿肥处理稻田CH4排放峰值是化肥处理中的2.5～3.9倍。各处理中,粉垄耕作下单倍绿肥加化肥处理稻田CO2和N2O累积排放量均最少,分别为1469.29kg·hm-2和36.61g·hm-2。两种耕作模式下施用单倍绿肥加化肥CH4累积排放量均低于双倍绿肥加化肥的处理。可见,合理配施绿肥加化肥对粉垄耕作下水稻温室气体CO2和N2O减排有一定积极作用,稻田CH4排放量与绿肥压青量相关,温室气体的增温潜势也相应受到影响。在一定时间尺度上,绿肥压青下粉垄保护性耕作是一种减少和遏制农业温室气体排放的有效措施。     

稻麦轮作条件下机插水稻CH_4和N_2O的排放特征及温室效应

于2008年采用静态暗箱-气相色谱法对人工手插和机插2种水稻种植方式下CH4和N2O排放进行田间观测,研究稻麦轮作条件下机插水稻CH4和N2O的排放特征及其温室效应。结果表明,水稻生长季CH4排放通量人工手插水稻和机插水稻均呈先升高后降低的变化趋势,N2O仅在水稻搁田期间有明显排放,机插和人工手插水稻CH4平均排放通量分别为4.68、4.39 mg.m-2.h-1,N2O平均排放通量为92.80、111.33μg.m-.2h-1。与人工手插水稻相比,机插水稻增加CH4排放总量14%,减少N2O排放总量11%,使稻季排放CH4和N2O所产生的全球增温潜势（GWP）和＂单位产量的GWP＂分别提高8%和10%。在稻麦轮作条件下采用机插水稻种植方式,水稻生长期间排放的CH4和N2O所形成的温室效应有提高的趋势。     

Azolla incorporation and dual cropping influences CH4 and N2O emissions from flooded paddy ecosystems

ABSTRACT

To investigate the influence of Azolla (A. filiculoides Lam.) incorporated as a green manure and its subsequent growth as a dual crop with rice on simultaneous methane (CH₄) and nitrous oxide (N₂O) emissions from a flooded alluvial soil planted with rice, a pot experiment with three treatments, chemical fertilizers (NPK) as the control, incorporation of Azolla as green manure (AGM), and AGM plus basal chemical fertilizers (NPK+AGM) was conducted in Tsuruoka, Yamagata, Japan in 2017. AGM and NPK+AGM treatments significantly increased CH₄ emissions at early rice growth stages before 63 days after transplanting (DAT) by 123.0% and 176.7% compared to NPK, respectively. At late rice growth stages (after 63 DAT), only the NPK+AGM treatment significantly increased CH₄ emission by 22.1% compared to NPK. However, percentage of CH₄ emitted after 63 DAT relative to the seasonal CH₄ emission followed the order of NPK (86.2%) > AGM (76.5%) > NPK+AGM (73.3%). Higher CH₄ emissions from AGM and NPK+AGM before 63 DAT were attributed to the incorporated Azolla, while the higher emissions after 63 DAT in all treatment groups were ascribed to rice photosynthesis. AGM and NPK+AGM treatments significantly decreased N₂O emissions by 71.6% and 81.1% compared to NPK, respectively, at early rice growth stages. Azolla incorporation may have restricted N₂O emission from initial soil nitrate before 63 DAT and not have contributed to N₂O emissions after 63 DAT. Significantly higher grain yields were observed under the AGM (32.5%) and NPK+AGM (36.3%) compared to NPK. Together, AGM and NPK+AGM treatments significantly increased seasonal CH₄ emissions by 31.5% and 43.5%, and decreased seasonal N₂O emissions 3.4- and 4.6- fold compared to NPK, respectively. There were no significant differences in the CH₄ emissions per grain yield among the treatments; however compared to NPK, AGM and NPK+AGM treatments significantly reduced N₂O emissions per grain yield by 78.7% and 84.1%, respectively.