冬季秸秆还田对冬灌田水稻生长期CH4产生、氧化和排放的影响

有机肥施用和土壤水分管理是影响稻田CH4排放最重要的2个因素。本文通过室内培养和田间试验研究了冬季秸秆还田对冬灌田水稻生长期CH4的产生、氧化和排放的影响。结果表明:淹水混施处理CH4产生潜力在水稻移栽后35和51天显著大于淹水不施肥处理(p0.05),其余时间则无显著差异(p0.05);冬季秸秆还田对CH4氧化潜力无显著影响(p0.05),水稻生长期土温和稻田施用氮肥可能是较其更重要的影响因素;淹水混施处理CH4平均排放通量(CH426.7mg/(m2·h))显著大于淹水不施处理(CH420.3mg/(m2·h))(p0.05)。     

三江平原寒地稻田CH_4、N_2O排放特征及排放量估算

利用静态暗箱-气相色谱法,于2003-2006年对三江平原寒地稻田CH4、N2O通量进行了为期4年的田间原位观测研究.结果表明:三江平原寒地稻田CH4和N2O排放具有明显的季节变化,水稻生长季淹水期是CH4排放的强源,稻田排水后CH4排放显著下降,休闲期CH4排放微弱或呈弱吸收汇,整个生长季CH4排放呈现单峰型态,并随水稻植株生长和叶面积指数而变化;水稻生长季和休闲期N2O排放通量都很小,冬季休闲期有时还出现微弱的吸收现象.生长季一般在施肥和表土落干时都会出现不同强度的排放峰,除了几次比较显著的排放峰值外,其它淹水状态下N2O排放很弱;温度和土壤水分状况是影响稻田CH4和N2O排放的重要因子,稻田积水深度和气体排放无明显的相关性;水稻植株对稻田土壤CH4排放起促进作用而对稻田土壤N2O排放起抑制作用;稻田氮肥用量增加可以降低土壤CH4排放,但却增加了N2O的排放.根据试验数据对三江平原地区寒地稻田CH4和N2O排放总量估算值分别为0.1035 Tg/a和0.0021 Tg/a.     

冬季秸秆还田和土地管理对水稻生长期CH4排放的影响

利用田间试验研究了冬季3种土地管理方式下（种麦、休闲和淹水）秸秆施用（4800kg·hm^-2和0）对后续稻季CH。排放的影响。结果表明,休闲混施和休闲不施处理CH4平均排放通量显著高于种麦混施和种麦不施处理（P〈0．05）,但显著低于淹水混施和淹水不施处理（P〈0．05）;淹水混施处理CH4平均排放通量显著高于淹水不施处理（P〈0．05）,而休闲混施和休闲不施处理、种麦混施和种麦不施处理间无显著差异（P〉0．05）。水稻生长期CH4排放通量与5、10cm处土温呈极显著正相关（P〈0．01）,而与土壤肌无显著相关性（p〉0．05）。改冬季淹水和休闲稻田为种植小麦或在水稻移栽前对休闲稻田实施除草措施能显著减少稻田CH4排放量,是一种既增加农作物产量又能达到减少温室气体CH4排放的农业措施,具有很大的应用推广价值。     

不同种类有机肥施用对一季稻田CH_4排放的影响

选取不同施肥处理的一季中稻田为研究对象,采用静态箱-气相色谱法对一季稻CH4排放通量进行手动观测。结果表明,与不施肥相比,各施肥处理CH4平均排放通量均有不同程度增加。其中稻草还田＋化肥处理（稻草处理）CH4平均排放通量为31.04mg·m-2·h-1,比化肥处理和猪粪＋化肥处理（猪粪处理）分别增加326.4%（P〈0.05）和211.7%（P〈0.05）,鸡粪＋化肥处理（鸡粪处理）比化肥和猪粪处理分别增加140.4%（P〈0.05）和75.7%（P〈0.05）。说明稻草还田和鸡粪处理显著增加稻田CH4排放通量,而猪粪处理与化肥无显著差异。同时对有关的环境因子进行分析表明,不同处理的土壤表层5cm温度、Eh与CH4排放通量存在显著相关关系;土壤pH值和水层厚度与稻田CH4季节排放通量相关性不明显。猪粪处理单位产量全球增温潜势（GWP）为0.83kg·kg-1,是较好的推荐施肥处理,对环境与产量之间效益的协调具有较好的作用。     

水稻油菜轮作稻田甲烷排放及其总量估算

利用静态箱/气相色谱法对川中丘陵区水稻油菜轮作稻田进行水稻全生长季CH4排放观测。结果表明,稻田CH4排放有明显的季节变化,呈“前低后高”的变化趋势,CH4排放峰出现在水稻抽穗扬花期;测定期内稻田CH4平均排放通量为6.20mg/m2.h。对影响稻田CH4排放的因素分析发现,淹水条件下水稻移栽到抽穗初期,水稻植株生长是影响稻田CH4排放的关键因素;水稻抽穗期到成熟期,温度是影响稻田CH4排放的关键因素。水稻油菜轮作稻田在水稻生长季中CH排放总量为173.96kg/hm2。     

华南地区覆膜旱种稻田甲烷排放及其与土壤水分和温度的关系

采用静态箱法和田间小区试验,研究了常规稻田和覆膜旱种稻田水稻全生育期CH4的排放规律,探讨了温度和水分与稻田CH4排放的关系。结果表明:覆膜旱种稻田的甲烷排放量明显低于常规水田的排放量,常规水田的甲烷累计排放通量为20.38g/m2,覆膜旱种稻田为2.46g/m2,水稻覆膜旱种后甲烷排放量降低了88%。常规水田CH4排放峰期持续了35d,覆膜旱种稻田CH4排放峰期为25d,两者在CH4排放高峰期的排放量分别占整个生育期累计排放量的72%和97%。覆膜旱作稻田CH4排放量降低,主要表现在最大排放峰值降低和排放峰持续时间缩短。土壤温度(5cm处)和水分与水稻生育期稻田甲烷的排放有显著正相关。CH4排放通量大于1.0mg·m-2·h-1主要集中在土壤质量含水率高于36.25%的区域,在土壤质量含水率小于36.25%时,常规稻田和覆膜旱种稻田都只有少量CH4排放。     

水稻植株对稻田CH4排放日变化的影响

2005年采用静态箱法,在水稻分蘖期天气晴朗的条件下,全天观测了有、无水稻植株两种情况下稻田CH4的排放.结果表明:无论水稻种植与否,稻田CH4排放通量的昼夜变化均表现为单峰模式,极大值出现在下午14点;稻田CH4排放的昼夜变化与5cm处土温存在显著正相关关系(p＜0.05);有水稻植株处理稻田CH4日平均排放通量显著高于无水稻植株处理(p＜0.05);有水稻植株处理的稻田CH4排放通量最佳观测时间在上午8～10点,无水稻植株处理的最佳观测时间则在傍晚18点左右.     

水分管理对水稻生长期CH4排放的影响

通过温室盆栽试验研究相同施肥条件下,不同水分管理(持续淹水,分蘖肥后提前烤田、正常烤田和推迟烤田)对水稻生长期CH4排放的影响。结果表明,对烤田处理而言,CH4的排放峰值出现在烤田期间,在此期间CH4排放量占季节排放量的38.75%～52.21%。烤田初期出现排放高峰,然后急剧下降,烤田结束前接近于零;水稻生长后期干湿交替阶段只有少量CH4排放。提前烤田、正常烤田和推迟烤田3个处理水稻生长期CH4平均排放通量依次为0.86、0.96、1.45mg/(m2·h),烤田开始越晚,CH4排放越多。土壤Eh是影响不同烤田处理水稻生长期CH4排放的主要因素。持续淹水处理水稻移栽30天后的CH4排放通量与土壤温度呈显著性相关(r=0.682**,p<0.01)。持续淹水处理CH4排放通量是烤田处理的12～20倍。     

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。     

稻田CH4和N2O综合排放对控制灌溉的响应

为了揭示水稻控制灌溉对稻田CH4和N2O综合排放的影响,该文采用静态暗箱-气相色谱法对控制灌溉稻田CH4和N2O排放进行原位观测,分析稻田CH4和N2O综合排放对控制灌溉水分调控的动态响应。结果表明,控制灌溉稻田CH4排放通量多低于常规灌溉稻田,且主要集中在水稻分蘖前期,峰值出现在土壤脱水后第1～2d,排放总量较常规灌溉稻田减少81.2%～82.8%;N2O排放通量多高于常规灌溉稻田,峰值出现在肥后且土壤脱水后3～4d,排放总量较常规灌溉稻田增加了121.8%～144.3%。控制灌溉稻田CH4和N2O的综合全球增温潜势较常规灌溉稻田显著减少(p<0.05),减少幅度为15.0%～34.8%。控制灌溉显著降低了稻田CH4和N2O的综合温室效应。     

太湖地区不同集约化栽培模式下稻田CH4排放

采用静态暗箱—气相色谱法对太湖地区水稻生态系统甲烷(CH4)排放进行田间原位观测,共设置无氮(NN)、常规(FP)、增产增效(YE)(增产10%～15%,氮肥利用率(NUE)提高20%～30%)、再增产(HY)(增产30%～40%)、再增效(HE)(NUE提高30%～50%)和保产增效(IE)(产量不变,NUE提高20%～30%)六种不同的栽培模式。结果表明,稻田CH4排放具有明显的季节变化,在水稻生长期间先升高后降低,从水稻移栽至抽穗期CH4排放通量占全生育期的93%～98%。不同栽培模式间CH4累积排放量差异显著(p<0.05),HY处理高达258.8 kg hm-2,显著高于未施有机肥各处理;单位稻谷产量CH4排放量差异不显著,平均为CO2 0.60 kg kg-1,提高稻谷产量的模式不会显著影响CH4排放;其中YE处理单位稻谷产量CH4排放量最低,为CO2 0.49 kg kg-1,可以同时实现增产、增效和减排,值得推广。     

浮萍对福州平原稻田CH4和N2O排放的影响分析

浮萍是稻田中常见的漂浮在水面的水生植物,具有固氮作用,但是,浮萍对稻田温室气体排放的影响尚不明确.以位于湿润亚热带的福州平原稻田为研究对象,探讨浮萍对该区域稻田CH4和N2O排放的影响,为科学评价、准确编制我国水稻田温室气体排放清单提供基础数据.研究结果表明,观测期内,有萍小区和无萍小区CH4排放范围分别为0.19～26.50 mg·m-2·h-1和1.02～28.02 mg·m-2·h-1,平均值分别为9.28 mg·m-2·h-1和11.66 mg·m-2·h-1,有萍小区CH4排放低于无萍小区(P＜0.01),有萍小区CH4排放高峰比无萍小区约提前1周,高峰期后排放迅速降低;有萍小区和无萍小区N2O排放范围分别为-50.11～201.82 μg·m-2·h-1和-28.93～54.42μg·m-2·h-1,平均值分别为40.29 μg·m-2·h-1和11.93 μg·m-2·h-1,有萍小区N2O排放高于无萍小区(P＜0.05).稻田排干后,N2O排放迅速上升,2个小区N2O排放呈现出相似的规律.有萍小区和无萍小区的CH4与N2O排放的影响因子有所不同.综合考虑CH4和N2O两种温室气体,CH4仍是稻田温室效应产生的主要贡献者,浮萍可降低位于沿海区域的福州平原稻田综合温室效应的17.3％.     

控制灌溉稻田的甲烷减排效果

为探讨节水灌溉水分调控对稻田甲烷（CH4）排放的影响,寻找节水减排的稻田灌溉模式,依据5a田间原位观测资料,分析控制灌溉稻田CH4排放规律及其减排效果。结果表明,控制灌溉稻田稻季CH4排放量为1.07±0.17 g/m2,较淹水灌溉稻田（6.49±0.17 g/m2）降低83.5%,差别极显著。本研究得到的中国东南部稻田稻季和全年CH4排放量均低于已有报道中的中国稻田CH4排放量,其中控制灌溉稻田全年CH4排放量低于世界大部分地区稻田。根据本研究结果估算中国稻田CH4排放总量为2.06 Tg/a,大面积推广控制灌溉后,中国稻田CH4排放量还将进一步下降。控制灌溉模式显著影响水稻全生育期稻田CH4排放通量的变化,削峰效果显著。控制灌溉稻田CH4排放通量在返青期至分蘖中期（移栽后18 d内）逐渐上升至最大值,然后逐渐减小,从水稻分蘖后期（移栽后21 d）开始至生育期结束均维持在较低水平。控制灌溉稻田CH4排放通量峰值为3.69 mg/m2·h,较淹水灌溉稻田降低69.0%。在持续降雨的作用下,控制灌溉和淹水灌溉模式下稻田CH4排放通量均呈现下降趋势。控制灌溉模式的土壤水分调控,使稻田经历一系列的脱水过程,改变了根层土壤的水气状况,减小了稻田CH4排放。控制灌溉模式在水稻全生育期的应用可显著地减少稻田CH4排放。     

旱作及水作条件下稻田CH4和N2O排放的观察研究

通过田间试验研究不同土表覆盖处理旱作和水作水稻全生育期内土壤微量气体的排放。结果表明 ,旱作稻田当季N2 O的排放总量是水作稻田的 5～ 6倍 ,而水作稻田CH4 的排放总量是旱作稻田的8～ 1 9倍。不同覆盖旱作处理N2 O的排放总量为 :裸露 >覆膜 >盖草 ,CH4 排放总量为 :覆膜 >裸露 >盖草。水作稻田CH4 的排放与水稻生育期关系密切 ,以分蘖盛期的 5 0mgm- 2 h- 1为最大。旱作稻田N2 O的排放与施氮关系密切 ,其排放通量峰值出现的时间因施氮时期不同而异 ,基肥的峰值 (2 1 1 6 7μgm- 2 h- 1)出现在施肥后第 1 1d ;分蘖肥的峰值 (4 3 94 3 μgm- 2 h- 1)出现在施肥后第 9～ 1 0d ;穗肥的峰值则在施肥后的第 6d出现 ,达 3 3 3 5 0 μgm- 2 h- 1。     

麦季稻秆施用对后续稻季CH_4产生氧化及排放的影响

通过室内培养和田间试验研究了2007年麦季稻秆施用对2008年稻季CH4产生潜力、氧化潜力和排放通量的影响。结果表明,水稻生长前期,稻秆还田处理的CH4氧化潜力仅在水稻移栽后19 d时表现为显著高于稻秆不还田处理,而两处理的CH4产生潜力与排放通量均无显著差异;水稻生长中期,两处理的CH4氧化潜力无显著差异,稻秆还田处理的CH4产生潜力及排放通量均显著高于稻秆不还田处理,其中稻秆还田处理的CH4产生潜力是稻秆不还田处理的2~4倍;水稻生长后期,两处理的CH4产生潜力、氧化潜力和排放通量均无显著差异。CH4排放主要发生在水稻生长中期。水稻全生育期内,稻秆还田处理的CH4排放总量为稻秆不还田处理的1.4倍。     

西北干旱区两种不同栽培管理措施下棉田CH4和N2O排放通量研究

采用静态箱-气相色谱法对西北干旱区当前普遍采用的膜下滴灌和传统的无膜漫灌两种栽培管理下土壤CH4和N2O通量日变化和季节变化特征进行了研究。结果表明,随时间的推移,无膜漫灌栽培管理措施下棉田土壤CH4日变化通量呈先降后升趋势,而膜下滴灌栽培处理CH4排放通量日变化则呈现先升后降趋势;在整个生长季节,无膜漫灌和膜下滴灌土壤CH4季节变化规律不太明显,前者吸收大气CH4 45.2～52.5 mg m-2 a-1,后者释放CH4通量为0.7～23.1 mg m-2 a-1。两种栽培管理措施下棉田土壤N2O通量的日变化和季节变化均随时间的推移均呈现先升后降趋势,但是,无膜漫灌日均排放N2O通量显著高于膜下滴灌。在整个生长季节,无膜漫灌土壤N2O释放量(N2O 99.3～320.0 mg m-2 a-1)显著高于膜下滴灌(N2O60.0～259.0 mg m-2 a-1)。以上结果说明,膜下滴灌栽培管理措施可以改变旱田传统无膜漫灌栽培土壤与大气CH4的交换方向,促进土壤CH4向大气的排放,但对N2O通量日变化和季节变化规律不产生影响,显著降低土壤N2O的排放量。     

秸秆施用对稻田CH4排放、溶解浓度及13C变化特征的影响

CH4 emission and the concentration of dissolved CH4 in soil solution and floodwater in a rice field and their stable carbon isotopic signatures as affected by straw application were investigated in 2009 in a field experiment at Jurong, Jiangsu Province, China. Straw application increased CH4 emission and CH4 concentration in the soil solution and floodwater. A positive seasonal correlation was also observed in the variation between CH4 flux and CH4 concentration in soil solution. The seasonal total CH4 emission (51.6 g CH4 m-2) in Treatment WS (straw applied) was about 168% higher than that in Treatment CK (without straw). The emitted CH4 and CH4 in soil solution were initially relatively enriched, then depleted and finally enriched again in 13C in both treatments, while CH4 in floodwater became isotopically heavier. The carbon isotopic signature of emitted CH4 and CH4 in floodwater averaged around -62‰ and -45‰ for both treatments, respectively, and was not significantly influenced by the application of straw. However, straw application caused the CH4 in soil solution to be significantly depleted in 13C during the middle of the rice season, and the mean δ13C value was lower in WS (-57.4‰) than in CK (-49.9‰). Calculation from the isotopic data showed that straw application increased the fraction of CH4 oxidized, causing no significant difference in the δ13C value of the emitted CH4 between the two treatments.     

添加生物炭对华南早稻田CH4和N2O排放的影响

通过田间试验,采用静态箱-气象色谱法研究生物炭添加对华南早稻田甲烷(CH4)和氧化亚氮(N2O)排放的影响.试验设对照(CK),BC1、BC2、BC3(土壤中分别混入5、10、20t·hm-2生物炭)、RS(稻草直接还田)和RI(稻草加腐熟剂还田)6个处理.结果表明,与CK、RS和RI相比,生物炭处理能降低稻田CH4和N2O排放量及排放强度,综合排放强度最低的为BC3处理,值为0.98 kgCO2-eq· kg-1.在本实验的处理范围内,生物炭添加量越高,CH4平均排放通量及其季节排放总量越低,最低值分别为22.11mg·m-2·h-1和93.21kg·hm-2;N2O排放通量和季节排放总量则随生物炭添加量的增加呈上升趋势,最高值分别为285.65 μg·m-2·h-1和1.07kg·hm-2,但依然小于对照处理(368.13μg·m-2 ·h-1和1.13kg·hm-2).此外,试验发现高用量的生物炭(即BC3)处理水稻产量最高,值为7152.58kg·hm-2.综合分析各处理,BC3对减缓温室效应和稳定水稻生产贡献最大.     

不同灌溉模式下寒地稻田CH_4和N_2O排放及温室效应研究

为了研究寒地稻田CH4和N2O排放特征,选取黑龙江省寒地稻田为研究对象,采用静态箱—气相色谱法对控制灌溉、间歇灌溉、浅湿灌溉及淹灌四种水分管理模式等4个处理的CH4和N2O排放通量进行观测。结果表明,不同灌溉模式下的CH4和N2O排放高峰均出现在水稻生长旺季,而休闲期内排放较少。相对于淹灌,浅湿灌溉稻田CH4累积排放量降低了27.2%,控制灌溉处理的降低了34%,间歇灌溉处理的降低了48.2%。长期淹灌稻田N2O排放量比间歇灌溉稻田减少0.41kg/hm2,比控制灌溉稻田增加0.38kg/hm2,比浅湿灌溉稻田增加0.37kg/hm2。总体温室效应分析,节水灌溉模式能有效抑制温室气体的排放并显著地降低CH4和N2O的总温室效应。水稻生育期内,CH4排放量减少时期,N2O排放量有增加趋势,综合考虑CH4和N2O排放的消长关系,才能有效减缓稻田温室气体的排放。     

三江平原寒地稻田CH4、N2O排放特征及排放量估算

利用静态暗箱-气相色谱法,于2003-2006年对三江平原寒地稻田CH₄、N₂O通量进行了为期4年的田间原位观测研究。结果表明：三江平原寒地稻田CH₄和N₂O排放具有明显的季节变化,水稻生长季淹水期是CH₄排放的强源,稻田排水后CH₄排放显著下降,休闲期CH₄排放微弱或呈弱吸收汇,整个生长季CH₄排放呈现单峰型态,并随水稻植株生长和叶面积指数而变化;水稻生长季和休闲期N₂O排放通量都很小,冬季休闲期有时还出现微弱的吸收现象。生长季一般在施肥和表土落干时都会出现不同强度的排放峰,除了几次比较显著的排放峰值外,其它淹水状态下N₂O排放很弱;温度和土壤水分状况是影响稻田CH₄和N₂O排放的重要因子,稻田积水深度和气体排放无明显的相关性;水稻植株对稻田土壤CH₄排放起促进作用而对稻田土壤N₂O排放起抑制作用;稻田氮肥用量增加可以降低土壤CH₄排放,但却增加了N₂O的排放。根据试验数据对三江平原地区寒地稻田CH₄和N₂O排放总量估算值分别为0.1035 Tg/a和 0.0021 Tg/a。