集约化菜地N2O排放及减排——基于文献整合分析

为了评估中国菜地生态系统N2O排放及其减排潜力,通过搜集已发表的露天及温室菜地N2O减排田间原位观测数据,利用整合分析方法,评估了减施氮肥、配施硝化抑制剂、有机肥替代、施用生物质炭和优化灌溉等几种措施在蔬菜生产中减排N2O的潜力。结果表明:菜地中大量施用氮肥虽然增加蔬菜产量,但也显著增加了菜地N2O排放。在高施氮下,与露天菜地相比,温室菜地降低N2O排放系数和单位产量N2O排放量。与当地常规管理措施相比,各种优化措施均可在不同程度上降低菜地N2O排放,幅度分别为49.4%(减施氮肥)、33.2%(配施硝化抑制剂)、26.6%(有机肥替代)、29.1%(施用生物质炭)和34.3%(优化灌溉),平均达36.6%。在高施氮下,有机肥替代化肥能更有效地降低N2O排放系数和单位产量N2O排放量。菜地N2O排放量随着氮肥减施率的增加而降低,在低施氮土壤中N2O减排效果更好。优化灌溉在不同施氮量下对N2O的减排效果相当,配施硝化抑制剂和施用生物质炭则在低施氮条件下N2O减排效果更好。中国露天和温室菜地生态系统N2O减排潜力大,减施氮肥、配施硝化抑制剂、有机肥替代、施用生物质炭和优化灌溉等几种措施均能有效降低N2O排放。由于温室菜地集约化程度更高,N2O减排效果明显。     

农业废弃物还田对黑土温室气体排放及全球增温潜势的影响

【目的】研究牛粪、鸡粪、玉米秸秆与化肥配施还田,对黑土温室气体排放及全球增温潜势的影响。【方法】采用静态箱法,试验共设5个处理,分别为:空白对照,单施化肥,牛粪还田配施50%化肥氮(化肥中氮的质量分数为肥料中总氮量的50%),鸡粪还田配施50%化肥氮,秸秆还田配施90%化肥氮。除对照外各处理总施氮量为240kg·hm~(-2)。【结果】各处理中秸秆还田处理的CO_2平均排放通量及总排放量最高,分别达388.96 mg·m~(-2)·h-1和14 718.97 kg·hm~(-2),且追施氮肥明显增加CO_2的排放;单施化肥处理CH_4平均吸收通量及总吸收量最高,分别达0.042 mg·m~(-2)·h-1和1.36 kg·hm~(-2);单施化肥处理N_2O平均排放通量及总排放量最高,分别达0.153 mg·m~(-2)·h-1和5.75 kg·hm~(-2)。秸秆还田处理的全球增温潜势显著高于其他处理,牛粪还田处理较单施化肥处理全球增温潜势降低,但差异不显著。【结论】秸秆覆盖会增加黑土中的CO_2的排放,旱田土壤是大气中CH_4的重要吸收汇,有机无机肥配施对比单施化肥能减少土壤中N_2O的排放,各农业废弃物还田处理对大气变暖贡献程度不同。     

化肥减量配施对燕山丘陵区春玉米生长发育及产量的影响

针对燕山丘陵区长期过量施用化肥导致肥料利用率低的现状,研究了有机肥、缓控释尿素、秸秆还田和生物炭与化肥减量配施对玉米生长发育和产量的影响,探讨了化肥减量替代的可行性,旨在探索燕山丘陵区春玉米田化肥减量配施技术模式。试验采用随机区组设计的方法,以赤单218为试验材料,设置平衡施用化肥（NPK）、NPK基础上减氮20%（RN）、RN基础上有机肥替代总氮量的20%（RN+OM）、RN基础上缓控释尿素替代总氮量的40%（RN+CRU）、RN基础上秸秆全量还田（秸秆还田）和RN基础上生物炭基肥替代总氮量的20%（生物炭肥）共6个处理,研究燕山丘陵区化肥减量配施对春玉米生长发育及产量的影响。结果表明,减氮配施可以增加玉米产量、玉米叶面积指数和地上部干物质量,对穗粗、穗长、行粒数和千粒重也有积极的影响。减氮配施有机肥条件下,玉米产量最高,相应的产量构成因素穗粗、穗长、行粒数和千粒重也最高,。其次是减氮配施缓控释尿素处理,而秸秆还田和生物炭肥配施处理的表现却并不突出,综合考虑作物产量与环境保护等因素,在春玉米生产中减少氮肥用量、施用有机肥和缓控释尿素可以保证产量,同时还能减少农业面源污染,值得在生产中大力推广。     

秸秆还田与化肥配施对油菜-水稻产量构成因素及经济效益的影响

【目的】本文明确了汉中盆地稻油轮作体系中秸秆还田与化肥配施对作物产量构成因素、周年产量及经济效益的影响,为秸秆还田替代化肥技术提供科学依据。【方法】通过2年田间试验,设置秸秆不还田+常规施肥(SN+NPK);秸秆常规还田+常规施肥(S+NPK);秸秆促腐还田+常规施肥(SD+NPK);秸秆促腐还田+化肥减量15%(SD+85%NPK);秸秆促腐还田+化肥减量30%(SD+70%NPK)5个处理。【结果】秸秆还田与常规化肥配施增加了油菜主花序角数、分枝角数、角粒数和水稻结实率、有效穗,从而提高作物籽粒产量;秸秆还田与化肥减量配施显著降低了油菜分枝角数、千粒重和水稻每穗粒数、结实率、有效穗、千粒重,降低作物产量。与SN+NPK相比,S+NPK、SD+NPK、SD+85%NPK、SD+70%NPK处理油菜籽粒产量、水稻籽料产量和经济效益2年平均增幅分别为14.82%、18.63%、-1.25%、-6.84%;1.54%、6.35%、-4.07%、-6.86%和24.02%、23.91%、5.06%、-0.57%。【结论】稻油轮作体系中两季作物秸秆全量促腐还田与常规化肥配施是增产和增效的最佳措施,而两季作物秸秆全量促腐还田与化肥减量15%配施节约成本优势明显,两季作物氮磷钾养分投入共减少107 kg/hm~2,既可以维持作物稳产,提高经济效益,又可以降低环境污染风险,是一种适宜该区域的绿色生产模式。     

有机物料等氮量施用对紫色土氮形态及温室气体排放的影响

【目的】在等氮施用的条件下,研究几种农业有机物料与化肥配合施用对蔬菜连作种植模式的菜地土壤氮形态及温室气体的动态变化的影响,为菜地化肥减量施用及绿色环保提供科学依据。并从温室气体减排角度,为旱地土壤的培肥提供理论参考。【方法】通过田间原位试验,设置了对照即不添加化肥和物料(CK)、常规化肥(F)、秸秆+化肥(SF)、菌渣+化肥(MF)、生物质炭+化肥(BF)、牛粪+化肥(CF)等处理,分析土壤铵态氮、硝态氮、碱解氮和全氮分布特征。同时采用静态箱-气相色谱法,对比分析在化肥减量的基础上,添加物料处理的紫色土(莴笋-卷心菜-辣椒轮作)CO_2、CH_4、N_2O动态变化和温室效应。【结果】等养分投入的条件下,有机物料的添加改变土壤氮形态分布,SF和MF处理主要在料还田前期能增加土壤铵态氮含量,CF处理能提高莴笋和卷心菜季的土壤铵态氮含量,BF处理则提高了辣椒季硝态氮和碱解氮含量。在整个试验观测期内,N_2O、CO_2、CH_(4 )3种气体的排放具有一定的季节变化规律,各气体均在夏季出现了排放高峰,且在施肥灌水后也会出现气体的排放峰。与F处理相比,试验期内BF处理的N_2O平均排放量降低了7.5%,而CF处理则显著增加了233.5%。有机物料与化肥配施较CK和F处理增加了CO_2排放,其中MF和CF处理最为明显,平均排放通量较F处理分别提高了35.6%和31.3%,BF处理则推迟CO_2排放峰,且在高温多雨的夏季增加CO_2排放量。各处理的CH_4排放多为负值,表现为大气中CH_4汇,且在辣椒季波动较为明显,其中BF处理在高温多水的短期内可达到CH_4排放峰值(668.7μg·m~(-2)·h~(-1));SF、MF和BF较F处理的CH_4平均排放通量分别显著下降了104.85%、175.2%和77.5%,其中SF和MF处理分别为-0.1和-1.3 kg·hm~(-2),较其他处理能促进CH_4吸收,减少CH_4产生和排放。但有机物料与化肥配施处理的温室气体的增温潜势较CK和F处理分别增加了26.7%—52.4%和18.1%—42.0%,其中SF处理的增温潜势最低,其次为BF处理。【结论】不同的有机物料对土壤氮形态分布及N_2O、CO_2、CH_4排放的影响各不相同。几种有机物料中,生物质炭、秸秆与化肥配施还田相较于其他处理能增加有效氮含量,减少温室气体的排放,而牛粪与化肥配施则会增加温室气体排放。     

秸秆还田下生物炭和硫酸铵对稻田N2O和CH4排放的影响

【目的】以江淮地区麦茬稻田为对象，研究秸秆还田下不同施肥处理对稻田N2O和CH4排放的影响，并结合水稻产量计算不同处理综合温室效应（GWPs）和温室气体强度（GHGI）。【方法】试验采用裂区设计，主处理2个水平，为秸秆还田（S）和秸秆移除（NS），副处理4个水平，分别为不施氮肥（CK）、传统施肥（T0）、生物炭与尿素配施（T1）和单施硫酸铵（T2），共计8个处理，采用静态暗箱GC气相色谱法检测不同处理稻田N2O和CH4排放通量，测定土壤温度、湿度和无机氮含量，统计水稻产量，计算综合温室效应和温室气体强度。【结果】无论是秸秆还田还是移除条件下，除CK外，其他施肥处理的 N2O和CH4排放通量都会在基肥和追肥施用后出现峰值。无论秸秆还田与否，与传统施肥处理相比，生物炭与尿素配施和单施硫酸铵处理均能显著降低N2O和CH4累积排放通量。在秸秆还田和移除条件下，与传统施肥处理相比，生物炭与尿素配施处理均会导致水稻产量显著降低，但会提高土壤NO-3含量，增加对周围水体污染的风险。在秸秆移除和还田条件下，与传统施肥处理相比，单施硫酸铵均能显著增加水稻产量，增幅分别为12.27%和7.78%。与秸秆移除相比，秸秆还田条件下单施硫酸铵会显著促进N2O排放，但显著降低CH4的排放以及综合温室效应和温室气体强度。【结论】在目前秸秆还田造成CH4排放增加的背景下，用硫酸铵替代尿素能显著降低CH4排放，并提高水稻产量，降低综合温室效应，施用效果最佳。     

秸秆还田下生物炭和硫酸铵对稻田N2O和CH4排放的影响

【目的】以江淮地区麦茬稻田为对象,研究秸秆还田下不同施肥处理对稻田N2O和CH4排放的影响,并结合水稻产量计算不同处理综合温室效应（GWPs）和温室气体强度（GHGI）。【方法】试验采用裂区设计,主处理2个水平,为秸秆还田（S）和秸秆移除（NS）,副处理4个水平,分别为不施氮肥（CK）、传统施肥（T0）、生物炭与尿素配施（T1）和单施硫酸铵（T2）,共计8个处理,采用静态暗箱GC气相色谱法检测不同处理稻田N2O和CH4排放通量,测定土壤温度、湿度和无机氮含量,统计水稻产量,计算综合温室效应和温室气体强度。【结果】无论是秸秆还田还是移除条件下,除CK外,其他施肥处理的 N2O和CH4排放通量都会在基肥和追肥施用后出现峰值。无论秸秆还田与否,与传统施肥处理相比,生物炭与尿素配施和单施硫酸铵处理均能显著降低N2O和CH4累积排放通量。在秸秆还田和移除条件下,与传统施肥处理相比,生物炭与尿素配施处理均会导致水稻产量显著降低,但会提高土壤NO-3含量,增加对周围水体污染的风险。在秸秆移除和还田条件下,与传统施肥处理相比,单施硫酸铵均能显著增加水稻产量,增幅分别为12.27%和7.78%。与秸秆移除相比,秸秆还田条件下单施硫酸铵会显著促进N2O排放,但显著降低CH4的排放以及综合温室效应和温室气体强度。【结论】在目前秸秆还田造成CH4排放增加的背景下,用硫酸铵替代尿素能显著降低CH4排放,并提高水稻产量,降低综合温室效应,施用效果最佳。     

氮肥减量配施生物炭对水稻氮素吸收和土壤理化性质的影响

通过分析不同减氮水平下添加生物炭处理对水稻氮素吸收、土壤养分和酶活性的影响,为稻田土壤肥力培育和氮肥减施增效提供科学依据。通过设置盆栽试验,分析了不同氮肥用量和配施生物炭共计7个处理下土壤养分、酶活性和水稻不同部位氮素含量的差异。试验结果表明：与常规施氮处理(N100)相比,化肥减量处理的土壤铵态氮含量显著(P<0.05)提升37.5%～49.2%。添加生物炭处理的土壤pH值和有效磷含量分别显著(P<0.05)提升0.23～0.31个pH单位和16.1%～29.2%。与N100相比,适量减氮和添加生物炭可显著(P<0.05)提高土壤酶活性;减氮20%的处理(N80)较N100显著(P<0.05)提升水稻茎和穗的氮含量,增幅分别为24.2%和11.1%。减氮20%并配施生物炭的处理(BN80)较N80显著(P<0.05)提升水稻根、茎、叶、穗的含氮量,同时BN80、N80和BN60(减氮40%并配施生物炭的处理)的氮肥表观利用率较N100分别显著(P<0.05)提升25.5、16.3和19.4百分点。氮肥表观利用率与α-葡萄糖苷酶、β-葡萄糖苷酶、木聚...     

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。     

绿肥配施生物炭基肥对水稻产量和氮素利用的影响

旨在探究绿肥配施生物炭基肥对水稻干物质积累、产量及氮素利用率的影响,为秸秆、绿肥资源利用和氮肥减施提供理论依据。采用田间试验,设置不施氮肥(CK)、常规施氮(FN)、减施20%氮肥-绿肥还田处理(MV)、生物炭基肥处理(BF)、绿肥还田配施生物炭基肥处理(BMV),分析水稻各生育期的土壤及植株样品。结果表明,与常规施氮处理相比,减氮20%后,MV、BF处理可以有效提升土壤养分含量,从而提高水稻有效穗数、穗粒数,使水稻保持稳产;BMV处理提高了水稻在全生育期的干物质积累量,有效改善了其产量构成;BMV处理的水稻氮素积累量分别比FN、MV、BF处理提高了34.0%、15.0%、12.0%,同时与FN处理相比,可以使穗部氮素积累量提高16.97%;BMV处理显著增加了植株的氮素积累量,使得氮素分配偏向生殖器官,促进了作物产量的提升。同时,BMV处理提高了氮素收获指数、氮素表观利用率。BMV处理能够有效调控土壤氮素含量,提升土壤养分的有效性,促进水稻对氮素的吸收利用,有利于有效穗数的形成及千粒质量的增加,从而提高水稻产量。研究结果可为水稻减氮及高效高产栽培提供技术支撑和理论依据。     

氮肥配施下不同C/N作物残渣还田对红壤温室气体排放的影响

氮肥配施能够促进还田秸秆的分解,为了解其对不同C/N秸秆还田下温室气体排放的影响,采用培养实验方法,研究了油菜饼(C/N为4)、玉米秸秆(C/N为28)、水稻秸秆(C/N为41)和小麦秸秆(C/N为71)等4种不同C/N植物残渣在不同量氮肥(无氮、低氮和高氮)配施下对红壤温室气体(CO2、CH4和N2O)排放的影响。结果显示,氮肥配施增加了不同植物残渣的CO2-C累积排放量,且仅在高C/N的小麦秸秆处理中发现存在显著性差异,在低氮和高氮下CO2-C累积排放量分别达到1 271.44、1 212.83 mg·kg-1,显著高于无氮肥配施的883.40 mg·kg-1。土壤N2O累积排放量最大的为油菜饼处理组,低氮量的配施进一步增强了N2O的产生,其累积排放量达到5 550.42μg·kg-1,显著高于无氮肥配施的4 430.44μg·kg-1,然而当氮肥施用量进一步增加时却抑制了N2O的排放(3752.84μg·kg-1)。氮肥配施并未显著影响玉米秸秆和小麦秸秆处理组的N2O累积排放量。在培养期内,每一个处理均表现为CH4的吸收现象,氮肥施用能够增加土壤对CH4的累积吸收量,但差异显著性仅在对照和油菜饼处理中发现。     

减氮配施不同调节剂对土壤温室气体强度与冬小麦产量的影响

在晋中地区进行大田试验,设置对照(CK)、化肥(N)、氮素减施20％配施双氰胺(ND)、等氮转换有机肥(OF)、氮素减施20％加有机肥(NOF)和氮素减施20％配施生物炭(NB)6个处理,研究氮素减施与不同调节剂配施对旱地冬小麦土壤N2O、CO2、CH4等3种温室气体强度与冬小麦产量的影响.结果 表明,ND、OF、NOF和NB处理相比N处理,N2O累积排放量分别降低了62.57％、48.41％、27.95％和90.44％,NB处理不但能够降低N2O排放,同时较N处理能够降低CO2和CH4的累积排放量;ND处理虽较N处理降低了N2O累积排放量,但较N处理显著增加了29.52％的CO2累积排放量,ND、OF和NOF处理间CO2累积排放量无显著性差异.旱地作为CH4的"汇",除NOF处理之外其余5个处理CH4累积排放均表现为吸收,且彼此间CH4累积排放量无显著差异;ND、OF和NOF处理的冬小麦产量较N处理分别增产47.00％、78.00％和5.35％,全球增温潜势(GWP)较N处理分别降低了64.04％、48.48％和23.47％;CK、ND、OF与NB处理的温室气体排放强度(GHGI)均显著小于N与NOF处理,NOF处理的GHGI值较N处理降低了33.21％,但二者间差异不显著,此外,NOF处理较N处理提高了籽粒氮吸收、略微提高磷吸收.综上,实施部分有机肥代替化肥对于旱地冬小麦可以作为一种作物增产、提高氮素利用率并降低温室气体排放的有效措施.     

长期定位施肥对水稻、小麦产量和土壤养分的影响

经连续12年有机肥和化肥配施的定位试验,至第12年对水稻、小麦进行数据监测,结果表明,3个施化肥处理中,施栏肥配施化肥处理的有效穗比秸秆还田配施化肥作物（小麦、单季稻）2季增加86.9万/hm2,秸秆还田配施化肥的有效穗比单施化肥作物（小麦、单季稻）2季增加11.65万/hm2;作物（小麦、单季稻）产量2季以施栏肥配施化肥比秸秆还田配施化肥年平均增产367.5 kg/hm2,增长率为3.4%,秸秆还田配施化肥比单施化肥年增长率提高了5.8%。3个不施化肥处理中,施栏肥的有效穗比秸秆还田作物（小麦、单季稻）2季增加33.3万/hm2,秸秆还田的有效穗比不施肥（对照）作物（小麦、单季稻）2季增加19.95万/hm2。施栏肥比秸秆还田年平均增产277.5 kg/hm2,增长率7.4%,秸秆还田比不施肥（对照）增产15.8%。土壤养分施栏肥和秸秆还田耕层（0～20 cm）土壤有机质、全氮、全磷、碱解氮、速效磷均有提高,施栏肥增幅最大,无机区增幅较小。而全钾、速效钾含量变化程度不同。通过监测结果得出,以栏肥配施化肥的施肥方式对作物增产和改良土壤效果最好。     

秸秆还田配施不同配比化肥对晚稻产量及土壤肥力的影响

为了揭示秸秆腐解规律和土壤养分变化过程,连续2年通过田间试验研究了秸秆还田配施不同配比化肥对晚稻产量及土壤肥力的影响。结果表明,秸秆还田配施不同配比化肥显著提高了晚稻产量,增产幅度为8.5%~21.5%,处理间差异显著。除SN2（秸秆还田配施N 225 kg/hm2）和SP1（秸秆还田配施P 75 kg/hm2）秸秆生物量有所下降外,其余处理秸秆生物量均高于对照单施秸秆处理,范围在3.3%~13.7%,区组间无显著性差异,处理间有显著性差异。秸秆还田配施不同配比化肥处理显著提高了晚稻成熟期有效穗数、每穗粒数、结实率以及千粒重。逐步线性回归方程表明结实率是晚稻产量最主要的影响因素。与对照相比秸秆还田配施不同配比化肥能够提高土壤pH、全氮、碱解氮、有机碳、有效磷、全磷、速效钾和全钾,降低土壤C/N比,其中以秸秆还田配施NPK处理效果最显著。因此需要将秸秆还田与施用化肥、微肥相结合,进一步发挥出秸秆还田的综合效益。     

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。     

耕作方式与氮肥减施对黄褐土麦田土壤酶活性及温室气体排放的影响

为探明夏玉米秸秆粉碎还田后,不同耕作方式和氮肥减施对土壤酶活性及温室气体排放的影响,采用静态箱气相色谱法,以传统翻耕和常规施氮量为对照(PT+CN),测定并分析了免耕减氮(N T+LN)、免耕常规施氮(N T+CN)、旋耕减氮(R T+LN)、旋耕常规施氮(R T+CN)、翻耕减氮(PT+LN)对麦田土壤-作物系统温室气体排放的影响及其与土壤酶活性的关系。结果表明:土壤中脲酶和蔗糖酶活性均表现为0~20cm高于20~40cm土层,拔节期脲酶和蔗糖酶活性达到最高值。减少施氮量降低了土壤脲酶和蔗糖酶活性,其中以NT+LN处理土壤脲酶和蔗糖酶活性最低;不同处理小麦田均表现为CH4的汇和CO2与N2O的源。与对照相比,NT+LN、RT+LN、PT+LN、NT+CN、RT+CN处理的CH4平均吸收通量分别减少了25.57%、25.06%、18.03%、11.96%、11.61%,CO2和N2O平均排放通量分别降低了17.57%、12.28%、11.36%、10.24%、4.96%和34.05%、26.48%、20.60%、15.61%、3.02%;土壤脲酶与CH4排放通量呈负相关,与CO2、N2O排放通量呈正相关。蔗糖酶与0~20cm土层的CH4排放呈显著负相关,与N2O排放呈显著正相关,但20~40cm土层的蔗糖酶活性与温室气体排放通量相关性不显著。综上所述,在秸秆还田、减少化肥用量、提倡固碳减排的背景下,旋耕减氮处理是在保持较高土壤酶活性的同时减少农田温室气体排放的最优组合。     

油菜秸秆还田及氮肥减量对夏玉米生长发育及产量的影响

于2018、2019连续2年在湖南省桃源县木塘垸乡设计3种油菜秸秆还田量(移除、半量还田、全量还田)与3种氮肥施用量(减氮40%、减氮20%、当地常规施氮量)2因素裂区试验，探究不同油菜秸秆还田量和氮肥施用量处理对夏玉米生长发育和产量形成的影响。结果表明：夏玉米生育期随着秸秆还田量的增加和施氮量的增加略有延长；在秸秆还田的第1年，叶面积指数、地上部总生物量、产量、氮肥偏生产力等变化主要与施氮量有关，秸秆作用不明显；第2年，大多数指标均以秸秆半量还田+减氮20%的组合效果最好，其吐丝期叶面积指数、成熟期地上部总生物量、实际产量较秸秆移除+常规施氮组合的分别提高18.8%、8.2%、7.6%，在同一施氮量下，秸秆还田处理的氮肥偏生产力较秸秆移除处理的高；2年的油菜秸秆还田及氮肥减量处理对玉米的各农艺性状影响均不大，大多数指标差异无统计学意义。可见，秸秆还田具有良好的减氮增效的作用，可在洞庭湖区油菜–夏玉米复种模式下推广，且以油菜秸秆半量还田+氮肥减量20%的组合为宜。     

稻麦轮作下秸秆不同利用方式还田对稻田甲烷排放的影响

秸秆还田能够促进土壤固碳,但秸秆不同利用方式还田对稻麦轮作系统中甲烷(CH_4)排放影响的研究结果存在很大不确定性。本研究采用静态暗箱-气相色谱法对太湖地区秸秆不同利用方式一年还田下稻麦轮作系统中CH_4排放规律进行田间原位观测。试验共设置4个处理,分别是:常规处理(NPK,施用氮肥、磷肥、钾肥)、秸秆还田处理(NPK+S,氮肥、磷肥、钾肥与秸秆均匀混施)、秸秆生物炭处理(NPK+B,氮肥、磷肥、钾肥与黑炭均匀混施)和秸秆与腐熟剂配施处理(NPK+SDI,氮肥、磷肥、钾肥、秸秆与腐熟剂均匀混施)。不同处理下CH_4排放主要集中在水稻生长季。与NPK处理相比,NPK+S和NPK+SDI处理均增加CH_4排放,增幅分别为12.7%和20.9%,NPK+B处理减少了7.5%的CH_4排放。与NPK+S处理相比,NPK+SDI处理CH_4排放显著增加7.3%,而NPK+B处理CH_4排放显著降低17.9%。除NPK+B处理显著提高了作物产量,其他处理对产量并无显著影响。与NPK处理相比,NPK+S和NPK+SDI处理显著增加了单位产量甲烷排放,增幅分别为23.7%和18.4%,NPK+B处理降低了单位产量甲烷排放,幅度为19.9%。与NPK+S处理比较,NPK+SDI与NPK+B处理单位产量CH_4排放分别降低了4.3%和35.3%。结果说明秸秆配合腐熟剂还田或秸秆炭化还田可减轻由秸秆直接还田所带来的环境损害,且炭化还田的减排效果更佳。     

减氮配施增效剂对麦田温室气体减排和产量的影响

针对华北平原冬小麦生产中氮肥投入过量,作物产量提高受限,肥料利用率降低,大气污染加重等问题,采用田间试验法研究减氮配施增效剂下的麦田N_2O、CO_2、CH_4排放通量动态变化、综合增温潜势、小麦产量。结果表明:减氮配施增效剂下的N_2O排放峰值在播种-分蘖期,CO_2排放峰值在扬花-灌浆期;麦田温室气体综合增温潜势主要是由CO_2决定,添加纳米碳和双氰胺处理的N_2O排放通量峰值分别较农民习惯施氮肥减少55.5%和69.1%,峰值也较农民习惯施氮肥和推荐施氮肥延迟1d和4d;与农民习惯施氮肥比,各减氮处理的麦田N_2O和CO_2排放总量分别降低21.5%~52.2%,11.9%~33.6%;小麦产量提高6.2%~21.4%。施氮量为180kg/hm2时,增施锌腐酸、纳米碳和双氰胺可提高冬小麦产量,减少CO_2和N_2O排放,降低温室气体综合增温潜势,其中以氮素增效剂DCD综合作用效果较佳。     

不同秸秆还田方式配施氮肥对麦田碳平衡的影响

为了明确不同秸秆还田方式配施氮肥对麦田碳汇能力的影响,研究玉米秸秆全量直接还田配施氮肥(0、260 kg/hm~2)和全量过牛腹还田配施氮肥(260、220、190 kg/hm~2)条件下麦田土壤呼吸速率、小麦植株固碳量,分析麦田碳平衡状况。结果表明,施氮显著增加了小麦植株干质量、固碳量和根系呼吸、微生物呼吸、总呼吸碳排放量;相同施氮量(260 kg/hm~2)条件下,秸秆过牛腹还田处理较秸秆直接还田处理显著增加了小麦植株固碳量,从而增强了麦田碳汇能力,净生态系统生产力(NEP)为0.14 kg/m~2。秸秆过牛腹还田配施氮肥220 kg/hm~2处理碳汇能力较弱,NEP为0.05 kg/m~2;秸秆过牛腹还田配施氮肥260、190 kg/hm~2处理碳汇能力均较强,NEP分别为0.14、0.13 kg/m~2,且260 kg/hm~2氮肥处理籽粒产量高于其他处理。综合考虑农业生产生态效益和作物产量,豫北地区麦田推荐玉米秸秆还田方式为全量过牛腹还田,且施氮量为260 kg/hm~2。