基于DNDC模型模拟江汉平原稻田不同种植模式条件下温室气体排放

稻田被认为是温室气体CH_4和N_2O的主要排放源之一。湖北省江汉平原地区水稻常年种植面积约8×105 hm2,占湖北省水稻种植面积的40%左右。研究江汉平原地区稻田温室气体排放特征,对于评估区域稻田温室气体排放以及稻田温室气体减排具有重要意义。目前,DNDC模型已被广泛应用于模拟和估算田间尺度的温室气体排放,DNDC模型与地理信息系统(Arc GIS)结合,可进行区域尺度的温室气体排放模拟与估算。本研究以湖北省典型稻作区江汉平原为研究区域,运用DNDC模型模拟和估算江汉平原稻田区域尺度的温室气体排放。设置大田定点观测试验,监测中稻-小麦(RW)、中稻-油菜(RR)、中稻-冬闲(RF)3种种植模式下稻田温室气体CH_4和N_2O的周年排放特征。通过田间观测值与DNDC模拟值的比较进行模型验证,并利用获取DNDC模型所需的气象、土壤、作物及田间管理等区域数据,模拟江汉平原稻田不同种植模式下温室气体CH_4和N_2O的排放量。田间试验表明,江汉平原稻田RW、RR和RF模型的CH_4排放通量为-2.80~39.78 mg·m-2·h-1、-1.74~42.51 mg·m-2·h-1和-1.57~55.64 mg·m-2·h-1,N_2O周年排放通量范围分别为0~1.90 mg·m-2·h-1、0~1.76mg·m-2·h-1和0~1.49 mg·m-2·h-1;CH_4排放量RW和RR模式显著高于RF模式,N_2O排放量为RF显著低于RW和RR模式。模型验证结果表明,不同种植模式温室气体排放实测值与模拟值比较的决定系数(R2)为0.85~0.98,相对误差绝对值(RAE)为8.29%~16.42%。根据DNDC模型模拟和估算的结果,江汉平原区域稻田CH_4周年的排放量为0.292 9 Tg C,N_2O周年的排放量为0.009 2 Tg N,不同种植模式稻田CH_4排放量表现为RWRRRF,N_2O排放量表现为RWRFRR,增温潜势(GWP)表现为RWRRRF。不同地区稻田CH_4排放量表现为监利县荆门市公安县天门市仙桃市洪湖市松滋市汉川市潜江市石首市荆州市江陵县赤壁市嘉鱼县,N_2O排放量表现为监利县荆门市公安县洪湖市仙桃市天门市汉川市潜江市松滋市荆州市江陵县赤壁市石首市嘉鱼县。本研究结果表明DNDC模型能较好地应用于模拟江汉平原稻田温室气体排放,RR和RF模式相比RW模式可有效减少温室气体CH_4和N_2O的排放。     

基于DNDC模型评估湖北省不同稻作系统不同管理措施温室气体排放的周年变化

为了探究不同管理措施对湖北省主要稻作系统CH_4和N_2O周年排放的影响,利用田间观测数据验证DNDC模型后,结合地理信息系统(ArcGIS)模拟和测算湖北省不同稻作系统温室气体的周年排放。本研究于2019年在鄂西北的枣阳市设置水稻-小麦(RW)、水稻-再生稻(RO)稻作系统,在鄂东南的武穴市设置RO、水稻-油菜(RR)稻作系统,在江汉平原的潜江市设置RW、RO、RR稻作系统,每个稻作系统均设置常规栽培和优化栽培(包括氮肥深施、节水灌溉、秸秆还田等)两个模式,通过静态箱法测定温室气体CH4和N2O的周年排放特征。大田验证试验结果显示,不同稻作系统不同栽培模式下CH_4和N_2O排放实测值与模拟值归一化均方根误差(NRMSE)值为19.3%～24.2%,模型拟合度在可接受范围之内。DNDC模型模拟和估算结果表明,湖北省稻作区增温潜势(GWP)表现为江汉平原鄂东南鄂西北,不同区域稻作系统CH4的排放总量、N_2O的排放总量和GWP均表现为RWRORR。优化栽培管理模式可以明显减少CH_4和N_2O排放,与常规栽培管理模式相比,优化栽培管理模式下RW、RO和RR的单位面积CH_4排放量分别降低9.5%～18.0%、7.3%～18.4%和18.2%～22.4%, N_2O排放量分别降低4.2%～14.2%、6.9%～24.7%和8.8%～18.1%。优化栽培管理后,各地区的GWP表现为,鄂西北:襄阳十堰神农架;鄂东南:黄冈咸宁武汉黄石鄂州;江汉平原:荆州荆门孝感随州天门仙桃潜江。优化栽培管理模式下鄂西北、鄂东南和江汉平原稻田CH_4周年排放总量较常规栽培管理模式分别降低11.8%、14.4%和16.3%,稻田N_2O周年排放总量分别降低82.4%、77.5%和83.0%。本研究结果表明, DNDC模型可以较好地模拟湖北省不同稻作系统下温室气体的排放,同时优化稻作管理模式对稻田生产具有好的减排效果,为在湖北省推广该模式提供理论依据。     

冬季施用鸡粪和生物炭对南方稻田土壤CO2与CH4排放的影响

生物炭的利用近年来是农田土壤固碳减排研究中的热点。本研究通过在冬季稻田养鸡,结合生物炭添加,采用箱式法结合温室气体分析仪定量测定冬季稻田和双季稻期间土壤CO_2和CH_4排放通量,分别估算冬季稻田和双季稻期间土壤CO_2和CH_4排放总量,评估生物炭和鸡粪添加对土壤碳排放的影响。结果表明,鸡粪还田处理显著提高了土壤CO_2的排放,冬季稻田和水稻生育期排放量分别达9 935.39 kg·hm~(-2)和27 756.34kg·hm~(-2),比对照增加58.7倍(P0.01)和56%(P0.05);生物炭添加处理冬季稻田和水稻生育期CO_2累积排放量比对照高12.3倍(P0.01)和41%(P0.05)。鸡粪还田处理下冬季稻田和水稻生育期稻田的CH_4排放量均显著高于其他处理;而生物碳添加对冬季稻田CH_4排放无显著影响,但显著降低了水稻生育期稻田的CH_4排放。鸡粪还田配施生物炭处理也显著提高了稻田土壤CO_2的排放。冬季稻田时,鸡粪还田配施生物炭土壤CO_2累积排放量显著高于鸡粪还田处理;而水稻生育期时,鸡粪还田配施生物炭处理下土壤CO_2累积排放量显著低于鸡粪还田处理。鸡粪还田下添加生物碳可以降低因鸡粪还田引起的CH_4排放增加的效应。总之,鸡粪原位还田显著增加了冬季稻田和水稻生育期稻田的CO_2和CH_4排放;无论是冬季稻田还是水稻生育期,生物炭的添加都降低了土壤CH_4的排放,且生物炭添加后期有抑制土壤CO_2排放的作用。因此,从更长的时间尺度来看,生物炭施入土壤有利于土壤固碳减排。     

水肥管理对稻田CH4排放及其全球增温潜势影响的评估

甲烷(CH_4)是主要温室气体之一,对全球增温的作用仅次于二氧化碳(CO_2)。稻田是CH_4的重要排放源,减少稻田CH_4排放对减缓气候变暖具有直接效应。为此,掌握稻田CH_4排放的规律和特征对控制和减少稻田CH_4排放尤为重要。为了解稻田温室气体排放的主要影响因子及影响程度,估算稻田温室气体全球增温潜势,寻求农田减排措施,我们通过收集已发表的文献建立了稻田CH_4排放的数据库,采用析因分析与回归分析方法对稻田CH_4日排放量和全球增温潜势特征和可能的影响因子进行了分析。结果表明,稻田CH_4日排放量和增温潜势均随土壤有机质背景含量的升高而增加,不同类型稻田CH_4日排放量大小依次为:双季稻晚稻双季稻早稻单季稻稻麦轮作晚稻;晚稻田CH_4的增温潜势大于早稻田。不同肥料处理条件下,稻田CH_4日排放量表现为:秸秆还田配施有机肥化学氮肥≈生物炭。控制灌溉水量可降低稻田CH_4的综合增温潜势,表现为:持续淹水晒田干湿交替控制灌溉。研究结果说明,稻田CH_4的产生与排放过程受土壤有机质含量、肥料管理和水分管理以及轮作制度等多种因素的共同影响,应依据不同土壤条件和种植制度,适当调整肥水管理,以减少稻田温室气体排放,降低其增温潜势。     

基于生命周期评价的楚雄市水稻生产环境影响评价

水稻种植会直接和间接造成环境问题。基于此,借助生命周期法,选取能源消耗、温室气体、富营养化和环境酸化4个指标对云南省楚雄州楚雄市水稻生产的环境影响进行评价,揭示该区域水稻生产中环境影响物质的来源、结构和贡献率,为该区域水稻生产的环境影响调控提供参考。结果表明:楚雄市水稻生产的能源消耗、温室气体、富营养化和环境酸化四个环境影响指标对应的环境影响潜值分别为2 432.496 MJ、979.814 kg CO_2-eq、11.381 kg PO_4~(3-)-eq和46.929 kg SO_2-eq;几种环境影响指标对应的环境影响严重程度排序为富营养化环境酸化温室气体能源消耗,对应的环境影响指数分别为6.054、0.898、0.134和0.094;楚雄市每生产1 t水稻产品系统环境影响值为1.685。氮肥的清洁生产和合理施用是降低该区域水稻生产造成环境影响的关键。     

不同施氮水平下水稻田温室气体排放影响研究

氮肥施用量是影响农业生产过程中温室气体排放的重要因素。为探究合适的施氮量以保障水稻产量、提高氮肥利用率、减少温室气体排放,本研究在试验田设置6个施氮水平(0、75、150、225、300、375kg N·hm~(-2)),收集种植过程中主要农业温室气体甲烷(CH_4)和氧化亚氮(N_2O),计算排放总量、全球变暖潜能(GWP)及其与施氮水平和环境条件之间的相关性。结果表明,225 kg N·hm~(-2)的施氮水平下,水稻在保持较高产量的同时,相较于其他处理单位粮食产量下排放更少的GWP,每千克水稻产量排放GWP值为0.31 kg CO_2-eq(二氧化碳当量);N_2O排放总量随氮肥施用量增加而增加,CH_4排放总量随施氮量增加而减少,CH_4和N_2O排放高峰期分别集中在种植前期和中后期。本研究结果为杭州地区水稻种植合理施肥量提供了理论依据。     

基于动态箱法的北京延庆区牛粪堆放CH4和N2O排放量估算

畜禽粪便堆放管理会造成甲烷(CH_4)和氧化亚氮(N_2O)等温室气体的大量排放。通过联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)建议的排放系数等方法,可以实现对某一区域范围内畜禽粪便管理系统的温室气体排放总量的估算,但由于其排放受粪便管理、气候条件等因素的显著影响,直接套用IPCC的默认系数会产生较大的误差。为更加准确估算中国奶牛粪便管理所造成的CH_4、N_2O排放,该文在对北京延庆区奶牛生产与粪便管理模式进行了实地调研的基础上,采用动态箱法模拟了奶牛粪便不同季节短时自然堆放管理模式下的CH_4、N_2O排放过程,并对区域内的年温室气体排放总量进行了测算。研究结果表明,奶牛粪便在一个月的自然堆放管理模式下,每千克牛粪挥发性固体在春、夏、秋季的CH_4排放量分别为223.97、4 603.31、351.38 mg,每千克牛粪N_2O排放量分别为5.86、9.43、0.81 mg。2016年北京延庆区全年奶牛粪便CH_4、N_2O排放总量分别为13 342.50、347.87 kg。延庆区奶牛粪便堆放管理过程的CH_4排放因子为1.50kg/(头·a),小于IPCC指南中的1.78 kg/(头·a);受堆放时间较短的影响,N_2O的排放因子则显著小于IPCC的推荐值。若直接使用IPCC默认参数估算延庆区奶牛粪便堆放管理过程中的CH_4和N_2O排放量,会造成排放量的高估。     

三江平原水稻生产的碳足迹评价

农田作为重要的陆地生态系统,人们在生产过程中为追求产量,往往会使用大量农药、化肥等化学物质,导致农业生产成为温室气体排放的一个重要源头。三江平原位于黑龙江省东北部,水稻作为这一地区的主要农产品,在种植过程中往往释放大量温室气体,对生态环境造成一定影响。本文在稻田温室气体排放观测研究的基础上,应用生命周期评价(LCA)方法,计算了三江平原地区水稻生产的碳足迹。结果表明,三江平原地区水稻全生命周期生产的碳足迹为0.500 8 t(CE)·t^-1,其中CH₄排放量占全部碳足迹的71.8%,N₂O排放量占全部碳足迹的8.68%,温室气体占到了全部碳足迹的80.4%,是最为主要的碳排放源。化肥和农药施用所产生的碳排放占到了总碳排放的15.6%,机械化生产过程中所消耗的柴油碳排放,仅占到了总碳排放的3.99%。因此,三江平原地区水稻生产的碳排放控制应以控制温室气体排放为主体,改变以淹灌为主的传统水稻灌溉模式,大力推广水稻节水减排灌溉新技术,配以合理的施肥技术和田间管理方式,推广低温室气体排放的水稻品种,以达到低碳排放的环境友好型水稻...     

不同氮肥处理春玉米温室气体的排放

春玉米种植过程中会造成直接和间接的温室气体排放。该文采用生命周期的方法综合评估了不同施肥处理下的温室气体排放,目的是筛选出既能保证产量和经济效益,又能有效减排的措施。4种不同的施肥处理包括：当地传统施肥方式、尿素处理、硫包衣尿素、尿素添加双氰胺处理。采用静态箱-气相色谱法连续监测土壤 N2O排放,并计算了不同肥料处理的N2O排放总量;计算了肥料生产、运输、农田耕作管理能源消耗、种子生产等的温室气体排放,计算了春玉米全生命周期中温室气体排放总量、单位产量、万元产出的温室气体排放量。结果表明,不同处理施肥造成的N2O排放量、全生命周期中温室气体排放总量、单位产量排放强度和净收益排放强度的排序均为传统施肥处理＞尿素处理＞尿素添加双氰胺处理＞硫包衣尿素处理。传统施肥处理的N2O排放总量极显著高于其他3个处理（P＜0.01）;硫包衣尿素处理的N2O排放总量显著低于尿素处理（P＜0.05）,与尿素添加双氰胺处理无显著差异（P＞0.05）。不同处理的全生命周期排放总量、单位玉米产量排放量和万元净产值排放量变化范围分别是2.56～4.11 t/(hm2·a)、216.6～364.1 kg/t和1.15～2.19 t/万元。和传统施肥处理相比,硫包衣尿素处理可分别降低温室气体（greenhouse Gas,GHG）排放总量、单位玉米产量排放和万元净产值碳排放37.8%、40.5%和47.3%,尿素添加双氰胺处理可降低36.5%、38.6%和45.9%。化肥尤其是氮肥的生产在春玉米种植过程中对碳足迹的贡献最大,占42.4%～55.0%;玉米生产过程中的N2O排放次之,占20.8%～26.1%。在保证粮食产量和经济效益的前提下,硫包衣尿素处理和尿素添加双氰胺处理2种施肥方式具有较低的碳排放强度,可作为当地较为合理的施肥方式进行推广。     

稻田种养结合循环农业温室气体排放的调控与机制

水稻在我国粮食作物种植中占据主导地位,在保障粮食安全、关系国计民生方面有着重要的作用。稻田是温室气体甲烷(CH_4)和氧化亚氮(N_2O)的重要排放源。因此,控制稻田温室气体排放对缓解全球温室效应具有重要作用。近年来,稻田种养结合循环农业在我国发展迅速,具有稳产增效、绿色发展的重要功效,同时显著影响了稻田温室气体排放特征以及全球增温潜势(global warming potential,GWP)。稻鸭共作、稻田养小龙虾、稻鱼共作、稻田养蟹、稻田养鳖等稻田种养结合循环农业模式,由于稻田养殖生物在稻田生态系统中添加生态位、延长食物链的增环作用,通过其持续运动、觅食活动等,不同程度地影响稻田温室气体的排放量和GWP,总体呈现出减缓温室效应的趋势。本文概述了稻田种养结合循环农业的CH_4和N_2O的排放特征及水分管理和施肥措施的影响效应,探讨了稻田种养结合循环农业的减排途径,并分析了稻田种养结合循环农业温室气体减排的研究前景,以期为我国稻田种养结合循环农业的健康发展和稻田生态系统减排增效提供参考。     

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。     

水肥管理对鄱阳湖流域稻田温室气体排放的影响

为探明水肥管理模式对稻田温室气体(CH_4,CO_2和N_2O)的影响规律,以鄱阳湖流域赣抚平原灌区稻田为研究对象,考虑间歇灌溉(W1)和淹灌(W0)2种灌溉模式,不施氮(N0)、减量施氮(N1,135 kg/hm~2)和常规施氮(N2,180 kg/hm~2)3种施氮水平,采用静态箱-气相色谱法测定气体排放量,结合产量计算温室气体排放强度。结果表明:稻田CH_4和CO_2排放通量全天内表现为单峰模式,CH_4日排放峰值在14:00—15:00,CO_2排放峰值提前约1～2 h,而N_2O排放通量全天内则表现为上午、傍晚和深夜的三峰模式。08:00—11:00内3种气体校正系数和综合值均比较接近1,是进行田间观测的最佳时段。稻田CH_4排放通量在生育前期迅速增长达到峰值,中后期相对平缓并伴有1～2个小峰值。间歇灌溉CH_4排放通量较少。不同水肥处理下CO_2排放的峰值出现次数一致,主要在分蘖前期、乳熟期和黄熟期。2种灌溉模式的CO_2排放规律一致,但间歇灌溉下CO_2排放量更多。稻田N_2O的排放整体水平呈现较低状态,各处理的N_2O排放峰值出现在抽穗开花期末。稻田温室气体排放引起的增温潜势受灌溉模式的影响极显著。与W0相比,W1在N0、N1、N2水平下分别降低增温潜势36.1%、33.9%和23.2%(P0.05)。地温和气温是重要的环境影响因子,CH_4和CO_2对地温的敏感性高于气温,9月典型日的温度敏感系数更高。W1N1处理的温室气体排放强度最低,从减排增产角度为鄱阳湖流域推荐的稻田水肥管理模式。     

施用生物炭对双季稻田综合温室效应和温室气体排放强度的影响

为探究在南方双季稻区施用生物炭对稻田综合温室效应和温室气体排放强度的影响,本研究以常规稻中嘉早17(早稻)和杂交稻五优308(晚稻)为试验材料,设置不施生物炭(CK)和施生物炭(20t·hm-2)2个处理,采用静态箱-气相色谱法连续2年监测稻田温室气体排放,并分析施用生物炭对双季稻田甲烷(CH4)和氧化亚氮(N2O)排放量、综合温室效应(GWP)、双季水稻累积总产量和单位产量的温室气体排放强度(GHGI)的影响。结果表明,与对照相比,施用生物炭显著降低了早晚稻甲烷累积排放通量,但对氧化亚氮累积排放通量无显著影响。试验进行2年后,施用生物炭显著降低2周期稻田的甲烷累积排放总量(26.9%)。在100年时间尺度上,施用生物炭显著降低2周期稻田综合温室效应(26.9%)和温室气体排放强度(30.3%);施用生物炭显著增加双季稻田土壤有机质含量,且在试验第2年显著提高了早晚稻的产量。综上,施用生物炭可以协同实现水稻丰产和稻田固碳减排。本研究为南方双季稻区水稻丰产和稻田土壤固碳减排提供了理论依据。     

不同裂解温度稻秆生物炭对土壤CH_4、N_2O排放影响分析

生物炭能有效减少稻田温室气体(CH_4、N_2O)排放,不同裂解温度下生物炭对稻田土壤CH_4、N_2O排放的影响及机制需进一步探究。本研究利用两个原料产地(哈尔滨、丹阳)水稻秸秆生物炭,以江苏省丹阳典型稻麦轮作田为研究区,研究施加不同裂解温度水稻秸秆生物炭对土壤CH_4、N_2O排放的影响。结果表明:(1)相比常规施肥,施加300℃、500℃、700℃裂解的丹阳和哈尔滨水稻秸秆生物炭CH_4累积排放量分别减少10.38%、21.09%、13.28%和42.83%、65.29%、55.44%,N_2O累积排放量分别减少42.77%、53.54%、51.19%和45.34%、48.51%、48.40%;(2)通过温室气体排放强度公式计算得出,施加500℃裂解的丹阳和哈尔滨水稻秸秆生物炭分别比300℃、700℃减少27.09%、25.85%和40.54%、8.09%;(3)分析得出500℃裂解温度的生物炭减排效果优于300℃、700℃,主要原因是施加三种裂解生物炭后,土壤产甲烷古菌丰度值降低,且500℃低于300℃、700℃生物炭,平均降低48.33%、29.35%。同时施加500℃生物炭土壤硝化细菌丰度低于施加300℃、700℃生物炭。     

夏季奶牛场污水覆膜存储池温室气体排放分析

为研究畜禽粪污处理过程中温室气体的排放状况,该文对夏季某奶牛场的覆膜存储池工艺贮存畜禽养殖场污水过程中温室气体CO_2,CH_4和N2O排放量及排放规律进行了研究。结果表明:覆膜存储池中CO_2,CH_4和N2O的排放浓度分别是(634.01±81.54)g/m3,(215.33±18.59)g/m3,(0.19±0.07)mg/m3;CO_2,CH_4和N2O的单位面积排放量分别是(4.18±0.53)g/(m2×h),(1.42±0.12)g/(m2×h),(0.0013±0.0005)mg/(m2·h)。CH_4和N2O的CO_2排放当量分别达到35.50和0.0004 g/(m2·h)。CO_2、CH_4和N2O的平均温室效应的贡献率分别是10.53%、89.46%和0。在该研究夏季监测期间,温度与CO_2和CH_4排放量有明显的正相关趋势,虽然其相关性均不显著(P0.05),但其在全年范围中温室气体排放及温度变化的相关性需要进一步研究。在覆膜存储中厌氧条件下,N2O的排放量很低,可以忽略不计。因此,如何加强对大量生成的CH_4进行综合高效利用,对降低奶牛场污水储存过程的温室气体排放至关重要。     

中国农业源温室气体排放与减排技术对策

农业是重要的温室气体排放源。该文通过对文献资料和大量研究结果进行分析,得出中国农业活动产生的甲烷和氧化亚氮分别占全国甲烷和氧化亚氮排放量的50.15%和92.47%,农业源占全国温室气体排放总量的17%;通过改善反刍动物营养可降低单个肉牛甲烷排放15%～30%;推广稻田间歇灌溉可减少单位面积稻田甲烷排放30%;一个户用沼气每年最大可减少温室气体2.0～4.1 t二氧化碳当量;推行缓释肥、长效肥料可减少单位面积农田氧化亚氮50%～70%。该文建议尽快开展减排技术示范,对减排技术的适应性和经济性进行评价。     

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。     

不同有机肥对稻田温室气体排放及产量的影响

为研究有机肥施入稻田对温室气体排放的影响,设置猪粪、鸡粪和稻草分别与化肥混施处理,利用静态箱法-气相色谱仪监测稻田甲烷(CH_4)和氧化亚氮(N_2O)排放通量并进行分析。研究结果表明,化肥处理(CF)CH_4季节排放为202.1、279.9和332.5 kg/hm~2,与猪粪(PM)无显性差异,明显低于鸡粪(CM)和稻草(RS)处理;CF处理N_2O排放总量最高,与有机肥处理无显著性差异;CH_4季节排放通量与土壤Eh值呈极显著负相关关系,与土壤温度呈极显著正相关关系;肥料中不同活性有机碳质量分数为18.4~114.5 g/kg,肥料中被167 mmol/L高锰酸钾氧化的有机碳(ROC167)与稻田CH_4排放总量呈显著正相关关系(相关系数为0.872,P0.05);施有机肥第三年水稻平均产量比CF处理增加14.3%(P0.05);不同有机肥中,以PM处理的增温潜势和温室气体排放强度最小,与不施肥和CF处理无显著性差异,猪粪的ROC167含量低,能较好的协调环境与产量之间关系,是值得推荐的有机肥种类。     

三峡库区农业发展现状及农田CH_4和N_2O排放与减排对策

全球气候变暖的主要原因在于大气中的温室气体含量的急速增加。以低碳为特征的新发展模式成为目前减少温室气体排放、应对全球气候变暖的根本途径。农业生态系统作为最大的人工生态系统,成为温室气体的第二大来源。因此,农业活动与气候变暖关系密切。以三峡库区为例,在分析了库区农业发展面临的问题的基础上,初步估算了库区水田CH4及耕地(含水田和旱地)N2O温室气体的排放量。2008年库区水田CH4及农田N2O的排放量分别为5.5×104~6.5×104 t、8500~10000 t,提出推广免耕等保护性耕作法、改变传统种植模式,合理施肥、改进稻田生产管理技术、对稻田生产系统的时间和空间差异进行管理。     

稻虾共作对秸秆还田后稻田温室气体排放的影响

稻虾共作模式是稻田种养复合模式的重要组成部分,其主要特点是稻草全量还田、非稻季持续淹水和周年养殖克氏原螯虾。目前对稻虾共作模式稻田温室气体排放的影响尚不清楚。本研究以江汉平原冬泡无稻草还田为对照,设置冬泡+稻草还田和冬泡+稻草还田+养虾处理,探讨稻草还田及稻虾共作对稻田系统CH_4、N_2O和CO_2排放的影响,为准确评估稻田温室气体排放提供数据支撑和理论支持。结果表明,在大田监测期间,冬泡+稻草还田处理CH_4累积排放量比冬泡无稻草还田处理显著增加(P0.05),2015年和2016年增幅分别为27.23%和60.08%;冬泡+稻草还田+养虾处理CH_4累积排放量比冬泡+稻草还田显著降低(P0.05),2015年和2016年降幅分别为29.02%和41.19%。冬泡+稻草还田处理CO_2累积排放比冬泡无稻草还田处理显著提高;与冬泡无稻草还田处理相比较,冬泡+稻草还田处理和冬泡+稻草还田+养虾处理对N_2O累积排放无显著影响。从温室效应角度看,冬泡+稻草还田处理温室效应比冬泡无稻草还田处理大幅度增加,而冬泡+稻草还田基础上进行养虾则可大幅度降低CH_4排放,从而降低因秸秆还田带来的温室效应增强。所有处理水稻产量无显著差异,与冬泡+稻草还田处理相比,冬泡+稻草还田+养虾可显著降低温室气体排放强度。和冬泡无稻草还田处理相比,冬泡+稻草还田和冬泡+稻草还田+养虾对土壤可溶性有机碳(DOC)、乙酸和NH_4~+-N并无显著影响。冬泡+稻草还田+养虾可极显著提高单位面积收益。