稻田CH4和N2O排放消长关系及其减排措施

稻田CH4和N2O排放存在互为消长的关系,此种关系不受时间、空间及有无水稻植株的影响,考虑稻田CH4减排措施的同时必须兼顾该措施对N2O排放的促进作用.本文从水分管理、施肥管理、水稻品种、甲烷抑制剂及脲酶/硝化抑制剂、耕种方式及耕作制度等方面综述了近年来关于稻田CH4和N2O减排措施的研究,以期从农业实践中总结缓解稻田CH4和N2O排放引起的综合温室效应的生产措施.分析表明,稻田低施氮水平条件下进行中期烤田是减少CH4和N2O排放的有效措施,有机秸秆进行堆腐好氧分解后施入或在休闲期(如秋季或冬季)施人稻田表现出较好的应用前景,施用甲烷抑制剂、脲酶抑制剂及硝化抑制剂和缓释,控释肥料对降低稻田温室气体排放及提高作物产量意义重大.     

施肥量对福州平原稻田CH_4和N_2O通量的影响

为阐明施肥量对福州平原稻田CH_4和N_2O排放的影响,以不施肥处理为对照(CK),采用静态箱—气相色谱法,分析了常规施肥和倍增施肥稻田CH_4和N_2O通量及其影响因子。结果表明,CK、常规施肥和倍增施肥处理下稻田CH_4累积排放量依次为7.67、9.23和10.69 g·m~(-2),平均通量依次为3.47、4.18和4.84 mg·m~(-2)·h~(-1),倍增施肥显著促进稻田CH_4排放(P0.05);稻田N_2O排放量依次为-0.03、-0.05和-0.06 mg·m~(-2),平均通量依次为-13.99、-22.77和-28.10μg·m~(-2)·h~(-1),施肥量对N_2O排放的影响不显著(P0.05)。电导率与稻田CH_4通量呈极显著正相关(P0.01);常规施肥电导率与稻田N_2O通量呈显著负相关(P0.05)。土壤p H、Eh、温度和含水率等环境因子与不同施肥处理下稻田CH_4和N_2O排放量相关性存在差异。CK、常规施肥和倍增施肥观测期内所产生的综合增温潜势分别为2 515.03、2 989.07和3 450.45 kg·hm~(-2),倍增施肥处理显著提高稻田温室气体综合增温潜势。     

不同肥料的施用对稻田CH4和N2O排放的影响及其减排措施

稻田CH4和N2O的排放受水分、温度、施肥情况、有机质含量、pH值、氧化还原电位（Eh）等诸多环境环境因素的影响,而水分和肥料是稻田温室气体排放的2大驱动因子。综述了不同肥料施用对稻田CH4和NO排放的影响,并提出了相应的温室气体减排措施。     

江汉平原施氮水平对稻田CH_4和N_2O排放及水稻产量的影响

氮素是保证水稻(Oryza sative L.)产量的关键,同时也会影响稻田温室气体的排放。研究施氮水平对江汉平原地区稻田甲烷(CH4)、氧化亚氮(N_2O)排放和水稻产量的影响,旨在筛选出适合当地的低碳高产氮肥管理措施。以单季稻\"丰两优香1号\"为研究对象,设置4个施氮水平(T0:对照,0 kg N/hm2;T1:90 kg N/hm2;T2:150 kg N/hm2;T3:210 kg N/hm~2),采用静态暗箱-气相色谱法对稻田CH4和N_2O排放通量进行连续监测,测定水稻产量及CH4和N_2O季节排放特征,分析综合温室效应和排放强度。结果表明,不同施氮处理下CH4和N_2O排放通量具有较为明显的季节变化规律,T2处理的CH4季节累积排放量为302.5 kg/hm2,显著大于T0、T1和T3处理,与T0相比增加CH4排放106.7%,T3处理稻田CH4季节累积排放量为160.5 kg/hm2,比T2、T1水平处理低。不同施氮处理生长季N_2O累积排放量在0.465~0.631 kg/hm2之间,T3、T2、T1处理N_2O累积排放量显著大于T0处理,但T3、T2、T1处理间差异不显著。水稻产量随着氮素水平增加而增加,100年尺度上的温室气体排放强度以T3处理最小为0.39,T2处理最大为0.79,二者差异显著(P0.05)。因此,210 kg N/hm2可推荐为江汉平原地区水稻低碳高产的适宜氮素投入量。     

环境因素和作物生长对稻田CH_4和N_2O排放的影响

采用大田试验方法,研究了常规灌溉和持续淹水条件以及不同水平有机质(小麦秸秆)投放量(0、2.25、4.5t@hm-2)条件下各环境因素(包括土壤温度、灌溉水层深度和土壤Eh)对CH4和N2O排放的影响以及水稻生长与CH4排放的关系.结果表明,在2种水分管理下,CH4的累积排放量均与水稻冠层高度呈显著正相关(P<0.001).连续淹水条件下,无论有无外源有机质投放,稻田CH4排放的季节性变化均与土壤温度呈指数相关(P<0.001),而N2O排放的季节性变化则仅取决于土壤水分条件.     

农田N_2O排放影响因素及减排措施

综述了影响农田N2O排放的主要因素,提出了符合中国特点的农田N2O减排策略,并展望了未来农田N2O排放的研究重点。     

广州地区晚季稻田CH4,N2O排放研究初报

采用广州地区农民常用施肥施类型和灌溉方式,研究晚季稻田ＣＨ４,Ｎ２Ｏ排放规律及排放量。试验初步表明,在一定的施肥量及气候条件下,灌溉水管理是决定ＣＨ４、Ｎ２Ｏ排放量的较主要因素,而这一因素对ＣＨ４、Ｎ２Ｏ排放量的影响互为相反,发即施肥稻田处于灌溉淹水状态有利于ＣＨ４排放而不利于Ｎ２Ｏ排放;     

稻田CO2、CH4和N2O排放通量测定方法研究

介绍了经过改装并配有火焰离子检测器（FID）和电子捕获检测器（ECD）,能同步分析稻田CO2、CH4和N2O排放通量的气相色谱仪Aglient4890D的基本原理、主要配置及性能。该仪器与GC-14A气相色谱仪的分析结果十分接近。对2001年南京市江宁区稻田CO2、CH4和N2O的季节排放通量的实测结果表明,该仪器具有简便易行,准确可靠等优点,能够满足农田生态系统几种温室气体同步分析的要求。     

三江平原稻田N_2O通量特征

利用静态暗箱-气相色谱法于2004年11月-2005年10月对三江平原稻田进行了全年连续田间原位观测。结果表明,三江平原稻田全年N2O平均通量为0．052 mg·m^-2·h^-1;冻融期N2O通量范围为0．008N 0．029 mg·m^-2·h^-1,融冻时排放量显著增加;生长期平均通量为0．059 mg·m^-2·h^-1,施肥后及淹水期间水面落干时各出现了两个明显的N2O排放峰,排水后N2O排放通量较淹水期稍增加,但幅度不大。同时分析了冻融期、生长期N2O通量季节变化特征和日变化特征以及和相关环境因子的关系,分析表明。温度决定了稻田全年N2O排放通量的大小,而水分状况则是影响三江平原稻田N2O排放季节变化特征的主要因素。     

间歇灌溉模式下稻田CH4和N2O排放及温室效应评估

 【目的】研究间歇灌溉和长期淹灌模式下稻田CH4和N2O排放规律及其温室效应,为全面评价不同水分管理对稻田生态环境带来的影响及有效控制稻田温室效应提供理论依据。【方法】采用静态箱技术对稻田CH4和N2O排放通量进行监测,并运用增温潜势对稻田生态系统CH4和N2O排放的温室效应进行了估算。【结果】间歇灌溉稻田CH4排放峰值主要集中在水稻分蘖前期和中期,N2O排放峰值出现在水稻分蘖前期和成熟期。与长期淹灌相比,间歇灌溉稻田CH4排放通量明显降低,其累积排放量为20.04 g?m-2,比长期淹灌处理37.27 g?m-2减少了46.23%;而N2O累积排放量显著高于长期淹灌稻田,其排放量为127.42 mg?m-2,比长期淹灌处理增加51.36 mg?m-2。间歇灌溉稻田CH4和N2O温室效应总和为4651.70 kgCO2?ha-1,比长期淹灌处理减少3418.35 kgCO2?ha-1。【结论】间歇灌溉能有效地抑制温室气体排放并显著降低CH4和N2O的温室效应。因此,间歇灌溉是减少温室气体排放和减轻全球变暖的有效措施之一。     

下辽河平原单季稻田主要温室气体排放及驱动机制

采用静态箱(暗箱)/气相色谱法对稻田CH4、N2O和CO2排放进行了原位测量,同时测量了土壤温度、气温、土壤Eh等相关因子。试验表明,观测期内3种气体排放各有其明显的季节变化规律。稻田3种处理中的CH4排放规律一致,各处理的CO2的季节变化规律均与相同处理的N2O变化规律相似。在整个生长季中,常规处理、无作物处理(CK)、无N处理的稻田CH4排放总量分别为1.55×102、0.74×102、1.36×102kg.hm-2;N2O排放总量分别为1.80、3.25、1.21kg.hm-2;CO2排放总量分别为9.47×103、2.75×103、8.72×103kg.hm-2。从各处理排放总量分析,CH4和CO2为常规>无N>无作物,N2O为无作物>常规>无N。稻田CH4和N2O排放并无明显相关关系,土壤水分含量与3种气体的排放密切相关;当土壤Eh降到-150mV以下时,土壤CH4排放剧烈。水稻植株对稻田CH4和CO2的排放有十分重要的贡献,其参与使得CH4和CO2排放量分别增加了109%、244%;相对于常规处理来说,不施N肥能降低稻田N2O的排放,在整个生长季内,施用N肥使N2O的排放增加了49%。     

大豆植株及大豆植株-土壤系统N2O释放规律及其与光合作用的关系

为区分植物在土壤-植物系统N2O排放中的贡献,用封闭式箱法对田间栽培的大豆植株及土壤、大豆植株-土壤系统的N2O排放进行了测定,同时对影响N2O的排放的因素进行了分析。观测结果表明:田间栽培的大豆的N2O排放通量昼间变化模式是10∶30有一个排放高峰,153∶0有一个排放低谷,甚至表现为可吸收大气中的N2O;在生育期内,大豆植株有两个释放高峰,分别位于6月下旬和8月中旬。从6月下旬至8月末,大豆对土壤-植物系统N2O排放的贡献率约为25%～57%。大豆植株、大豆植株-土壤系统N2O排放通量与温度有一定的相关性,相关系数r2分别为0.4954和0.5357,大豆N2O的排放通量同光合速率有一定的相关性(r2=0.5944)。     

Nitrification-denitrification Loss and N2O Emission from Urea Applied to Crop-soil Systems in North China Plain

Nitrogen losses are not only important for agriculture but environment as well. Field experiments were set up in summer corn field at Fengqiu Agro-Ecological Experimental Station of CAS in North China Plain. The soil was in maize-chao soil. Nitrification-denitrification losses and N2O emission were determined by acetylene-inhibition soil-core incubation method in the soils applied urea. The results showed that urea was fast hydrolyzed and became to nitrate. The soil with non urea released 0.33kg N/ha N2O.However, the soil produced 2.91kg N/ha N2O, about 1.94% of the applied N, when the urea was spread on soil surface. N2O emission reduced to 2.50kg N/ha, about 1.67% of the applied N, when the urea was put in deep soil by digging a hole. The denitrification loss was 1.17kg N/ha in control soil. It increased to 3.00kg N/ha and 2.09kg N/ha, which were 2.00% and 1.39% of the used N, in the soils received urea on surface and sub-surface respectively. It was suggested that nitrification-denitrification was probably not a main way of fertilizer nitrogen loss in this region.     

大豆N2O释放与光照度和光合作用的关系

采用分隔式封闭箱法，测定盆栽大豆植株氧化亚氮（N2O）通量以及光照度、光合速率和气孔导度的日变化。同时，观测田间大豆—土壤系统在主要生长阶段N2O释放的变化。在温室里，大豆植株N2O释放在上午10：00时出现一个高峰；中午时N2O释放量较低，此时光照度和光合速率都保持在较高的水平上；在14：00时，N2O释放量达到低谷,光照度达到最大，但光合速率却处于很低的水平；在15：00时，植株N2O的释放达到第二个高峰，但光照度和光合速率却处于快速下降期。结果表明：植物N2O的释放不仅与光合作用的光反应有关，而且也与暗反应有关。上午10：00以后植株N2O释放通量与气孔导度变化没有一致的关系。在大豆生长季，大豆—土壤系统N2O释放通量有两个高峰，第一个峰出现在6月中下旬，第二个高峰出现在9月下旬。     

寒地稻作减排农艺途径的研究进展

借助农艺手段来减少稻田温室气体排放是应对全球气候变化的重要途径,简要介绍了品种选择、水肥管理、农药施用及动力变化等农艺措施对稻田CH4和N2O等温室气体排放的影响,对黑龙江省在进行减排型稻作的农艺途径进行研究分析。结果表明:低碳高产研究是黑龙江省农业可持续发展的内在要求,是实现农业节本增效、农民增收的有效途径;低碳高效是转变农业发展方式的必然选择。     

土壤质地及环境因子对农田N_2O排放的影响

[目的]研究土壤质地与环境因素对N2O排放通量的影响情况。[方法]采用实验室培养法,设4种土壤质地,8个土壤深度梯度(5～40 cm),6个温度梯度(10～35℃)、5个湿度含水量等进行试验研究。[结果]相同培养条件下,粘土类N2O排放通量高于粘壤土和粘砂质壤土,最低的为砂质土壤;在不同培养深度条件下的N2O排放通量,壤土类明显高于砂质土壤,两土壤类加入氮肥后的N2O排放通量高于对照土壤;土壤的N2O排放通量随温度的增加而增长,在相同温度下壤土类土壤N2O排放通量高于砂质土壤;N2O排放通量随土壤含水量的上升随之增加,至田间持水量时N2O排放通量达到最大;在相同的湿度条件下,N2O排放通量壤土类高于砂质土壤。[结论]重质地旱作土壤N2O排放通量要高于轻质地土壤。     

测定时间对黑土区CO_2和N2_O排放通量的影响

[目的]探讨测定时间对黑土区CO2和N2O排放通量的影响,确定排放通量的最佳测定时间,以期为黑土区农田温室气体减排提供科学依据。[方法]以黑土区长期肥料定位试验为平台,采用静态箱式法研究了小麦3个关键生育期(抽穗期、灌浆期和成熟期)CO2和N2O排放的日变化动态,揭示不同测定时段黑土区CO2和N2O排放通量的差异。[结果]土壤CO2和N2O排放通量日变化较大,变化范围分别为CO2 206～552 mg/(m2.h)和N2O 51～295μg/(m2.h)。在不同生育期CO2呈单峰曲线变化,峰值出现在中午12:00,峰谷出现在凌晨3:00;N2O排放通量在抽穗期白天较小,而夜间排放量大。如果不考虑小麦生育期对CO2和N2O排放通量的影响,测定CO2排放代表性时间段在6:00～8:00或16:00～21:00;测定N2O时间段在8:00～10:00或16:00～21:00;若同时测定CO2和N2O排放通量,最佳测定时间在16:00～18:00。若在通常的观测时间9:00～12:00进行观测,CO2和N2O的较正系数分别为0.81和0.90。[结论]该研究结果为黑土区农田温室气体减排提供了科学依据。