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为了评估麦季多年连续秸秆还田和生物质炭施用对稻麦轮作系统下稻田N2O排放的影响,于2010年麦季开始开展了为期11 a的麦季秸秆还田和生物质炭施用定位试验。试验共包括5个处理:无玉米秸秆还田和生物质炭施用(CK);6 t/(hm2·a)玉米秸秆还田(CS);2.4 t/(hm2·a)生物质炭施用(BC1);6 t/(hm2·a)生物质炭施用(BC2)和12 t/(hm2·a)生物质炭施用(BC3)。结果表明,BC2和BC3处理较CK均显著提高了土壤碱解氮、有效磷、速效钾、易氧化碳、可溶性有机氮和土壤微生物生物量氮含量。CS、BC1和BC2处理水稻生长季N2O总排放量与CK没有显著差异,但是BC3处理的N2O总排放量比CK提高了245.31%,并显著高于其他处理。BC3处理的N2O总排放量和施氮肥后N2O排放高峰期的累积排放量分别比CK提高了3.84 kg/hm2和3.3... 相似文献
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生物炭和腐殖酸对土壤C、N循环和作物产量均具有深刻影响。该试验以稻麦轮作系统为研究对象,探究生物炭和腐殖酸在经过1 a陈化后对土壤肥力、作物产量和温室气体排放的持续影响。设置了6个处理:B0F0(对照,不添加生物炭和腐殖酸);B0F1(不添加生物炭,腐殖酸添加量为0.6 t/hm2);B0F2(不添加生物炭,腐殖酸添加量为1.2 t/hm2);B1F0(生物炭添加量为20 t/hm2,不添加腐殖酸);B1F1(生物炭添加量为20 t/hm2,腐殖酸添加量为0.6 t/hm2);B1F2(生物炭添加量为20 t/hm2,腐殖酸添加量为1.2 t/hm2)。结果表明:1)试验期内,与B0F0相比,生物炭显著增加了稻麦两季土壤有机碳含量;腐殖酸增加了稻季土壤有机碳含量,对麦季土壤有机碳含量无显著影响;单独施用生物炭或腐殖酸对水稻和小麦产量均没有显著影响,生物炭和腐殖酸混施处理显著提高了小麦产量,增幅为1.0%~5.0%,对水稻产量没有显著影... 相似文献
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添加秸秆及其生物质炭对淹水条件下砖红壤N2O和CH4排放的影响 总被引:1,自引:1,他引:0
为探讨添加秸秆及其生物质炭对淹水条件下砖红壤N2O和CH4排放的影响,以海南砖红壤为供试土壤,设置了玉米秸秆(Straw)、生物质炭(Biochar)、秸秆 + 生物质炭(Mix)和对照(CK)4个处理,探讨了等秸秆用量条件下添加不同秸秆形态对土壤氧化亚氮(N2O)和甲烷(CH4)排放的影响及形成强还原环境的可行性。结果表明:与CK处理相比,三个处理均可显著降低土壤N2O累计排放量,但仅Straw处理可显著促进土壤CH4排放、其它两个处理对土壤CH4排放影响不显著,致使straw处理综合温室效应增加明显。与CK处理相比,与Mix处理5天内土壤氧化还原电位(Eh)显著下降,而Biochar处理土壤Eh变化不显著;三个处理均使土壤pH上升、但Straw与Biochar处理之间差异不显著,Mix处理土壤有机碳、全氮及速效钾含量显著增加。因此,玉米秸秆及其生物质炭的配合施用,既可有效降低淹水条件下海南砖红壤排放CH4和N2O的综合温室效应,还能改善土壤养分状况但易于形成强还原条件。 相似文献
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氮肥与生物炭施用对稻麦轮作系统甲烷和氧化亚氮排放的影响 总被引:3,自引:2,他引:1
【目的】以我国稻麦轮作系统为对象,研究氮肥和小麦秸秆生物炭联合施用对CH4和N2O排放规律的影响;结合小麦和水稻总产量进而评估对该生态系统综合温室效应(GWP)和温室气体强度(GHGI)的影响,为生物炭在减缓全球气候变化及农业生产中的推广应用提供科学依据。【方法】生物炭通过小麦秸秆在300 500℃条件下炭化获得。田间试验于2012年11月至2013年10月进行,为稻麦轮作体系。采用静态暗箱—气相色谱法观测CH4和N2O排放通量;试验共设置不施氮肥不施生物炭(N0B0)、不施氮肥施20 t/hm2生物炭(N0B1)、施氮肥不施生物炭(N1B0)、氮肥与20 t/hm2生物炭配施(N1B1)、氮肥与40 t/hm2生物炭配施(N1B2)等5个处理,各处理3次重复。【结果】单施氮肥(N1B0)与不施氮肥(N0B0)处理相比,增加了稻麦轮作产量82.8%,增加了CH4排放0.6倍,增加了N2O排放5.5倍。单施生物炭(N0B1)与不施生物炭(N0B0)处理相比,显著增产25.4%,却不能减少CH4和N2O的排放。在施氮的同时,配施20 t/hm2生物炭与单施氮肥处理相比,显著增加稻麦轮作产量21.6%,小麦和水稻总产量也比配施40 t/hm2生物炭处理高;配施40 t/hm2生物炭与单施氮肥处理相比,显著降低稻麦轮作系统CH4排放11.3%和N2O排放20.9%,CH4和N2O排放量也比配施20 t/hm2生物炭的排放量低。随着生物炭配施量的增加,CH4和N2O减排效果更明显。单施生物炭并不能有效地减少GWP,但却可以显著增加作物产量,从而减小GHGI。对N0B0、N0B1、N1B0、N1B1四个处理进行双因素方差分析发现,氮肥和生物炭在CH4和N2O排放、作物产量、GWP和GHGI方面都不存在明显的交互作用。各处理在100 a时间尺度上总GWP由大到小的顺序为N1B0N1B1N1B2N0B0N0B1,GHGI值由大到小的顺序则为N1B0N1B1N0B0N1B2N0B1。单施生物炭与配施生物炭都能降低稻麦轮作系统的GWP和GHGI,配施40 t/hm2生物炭处理降低效果更好。【结论】稻田麦季施用不同水平生物炭都能在保产或增产的同时,降低稻麦轮作系统CH4和N2O的排放及GWP和GHGI。在当前稻麦轮作系统中,与20 t/hm2的生物炭施用量相比,40 t/hm2的生物炭施用量显著降低GWP,但增产效果不明显,因此二者GHGI相当,需要根据温室效应与作物产量权衡选择生物炭实际施用量。 相似文献
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生物质炭对集约化菜地N2O排放和蔬菜产量的影响 总被引:1,自引:0,他引:1
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生物质炭对酸性菜地土壤N2O排放及相关功能基因丰度的影响 总被引:4,自引:2,他引:2
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不同灌溉模式和施氮处理下稻田 CH4 和 N2O 排放 总被引:4,自引:0,他引:4
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生物炭具有改良耕层土壤理化性质和保水保肥的功效。针对华北地区农田养分利用效率低的问题,采用田间试验方法,研究了生物炭不同施用量对夏玉米生长关键期0~100 cm土壤有效态氮、磷、钾垂直分布特征及其对作物养分吸收利用的影响。试验设B0F(0 t/hm2生物炭+化肥)、B5F(5 t/hm2生物炭+化肥)、B10F(10 t/hm2生物炭+化肥)和B20F(20 t/hm2生物炭+化肥)4个处理。结果表明:在施用化肥一致的情况下,随着生物炭施用量增加,土壤有效态氮、磷、钾含量总体表现为B5F>B10F>B20F>B0F,且在抽雄期高于成熟期。在垂直分布上,各处理有效态养分含量在0~20 cm最高,随土层加深而逐渐降低,40~60 cm土层出现累积峰。夏玉米成熟期0~100 cm土壤硝态氮、铵态氮、有效磷和速效钾的累积量于B5F处理达到最高,分别为51.9、52.2、121.2和1184.3 kg/hm2。夏玉米抽雄期和成熟期地上部生物量和氮磷累积量均在B5F处理达到最大值,与B0F相比,分别显著提高24.5%、58.2%、42.5%和13.5%、44.3%、40.8%,产量在B5F达到最大值9940.6 kg/hm2。不同水平生物炭与无机肥配施均可提升土壤有效养分供应的能力,但仅在适量(本研究条件下为5 t/hm2)施用生物炭的条件下才能有效促进夏玉米对土壤养分的吸收和高效利用,进而显著提高夏玉米产量。 相似文献
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【目的】分析施肥方式及添加脲酶/硝化抑制剂对稻田NH3挥发和N2O排放的影响,基于稻田NH3和N2O减排的效果评价优化施肥措施的可行性。【方法】在太湖地区开展为期两年的稻季田间小区试验,供试脲酶抑制剂为N-丁基硫代磷酰三胺(NBPT),硝化抑制剂为对羟基苯丙酸甲酯(MHPP),用量为施氮量的1%。设置6个处理:1)不施氮肥对照(CK);2)表施尿素N 300 kg/hm2 (当地常规施肥,CN);3)表施尿素N 225 kg/hm2(RNB);4)尿素N 225 kg/hm2,50%表施,50%深施(RND);5)表施尿素N 225 kg/hm2+NBPT+MHPP(RNB+DI);6)尿素N 225 kg/hm2+NBPT+MHPP,50%表施,50%深施(RND+DI)。每次施肥后两周内,用密闭式抽气法监测稻田NH3挥发,在水稻生育期内用静态箱—气相色谱法监测稻田N... 相似文献
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为探究稻草生物炭和灌溉方式对稻田CH4和N2O排放的影响,揭示生物炭在干湿交替稻田中的应用潜力,该研究采用大田裂区试验,设置常规淹灌(ICF)和干湿交替灌溉(IAWD)2种灌溉方式,不施生物炭(B0)和施20 t/hm2生物炭(B20)2种施炭水平,连续3 a对稻田CH4、N2O排放和水稻产量进行了观测研究。结果表明:与ICF相比,IAWD在显著降低CH4排放(63.03%~78.89%)的同时也促进了N2O排放(100%~122.67%)。生物炭施加首年对CH4排放无显著影响,但第2年和第3年分别显著减少CH4排放21.99%和38.21%;而对N2O排放3 a均起到抑制作用,降幅达28.26%~33.10%。生物炭3 a平均增加土壤有机碳27.03%。施生物炭第1年水稻略有减产,但第2和第3年表现为正效应。主要是由于初期秸秆生物炭碱性较大,表现出了明显的石灰效应;但随着pH值逐步恢复正常后,生物炭固碳减排和缓释增效特性逐渐显现。尤其在2021年,B20较B0增产11.02%,显著降低37.50%的全球增温潜势(global warming potential,GWP)和42.86%的温室气体排放强度(greenhouse gas intensity,GHGI);同时,在B0条件下,IAWD较ICF增加137.21%的N2O排放,但B20条件下降低IAWD处理32.52%的N2O排放,有效抑制IAWD对N2O排放增加的负面效应。整体来看,与ICFB0处理相比,IAWDB20处理显著降低CH4排放,降幅为83.78%,同时降低77.98%的GWP和78.95%的GHGI。该研究为揭示生物炭固碳减排的正效应及其在稻田生态系统中的应用潜力,同时全面探究其对稻田增产、CH4和N2O排放的年限影响,为缓解实际稻田生产过程中CH4和N2O的排放,实现稻田绿色、高效、可持续生产提供理论依据。 相似文献
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为解决水稻生产过度依赖化肥及其环境和高效利用问题,探讨贵州黄壤稻田科学施用生物炭。在贵州省思南县典型黄壤稻田开展氮肥不减量(T0)和氮肥减10%施2.5 t/hm2(T1),氮肥减20%施5.0 t/hm2(T2),氮肥减30%施7.5 t/hm2(T3),氮肥减40%施10.0 t/hm2生物炭(T4)和不施肥对照(CK)共6个处理3次重复田间小区随机区组试验,研究了氮肥减量施生物炭对水稻产量、产量构成和氮磷钾养分吸收利用的影响。结果表明,氮肥减量施生物炭显著影响贵州黄壤稻田水稻产量、产量构成、地上部氮磷钾积累量和利用效率。水稻产量和氮磷钾积累量随氮肥减量和生物炭用量增加先增大后减小。2019年、2020年和2021年水稻实际产量和理论产量均分别以T2、T3和T2最高,较T0分别显著增产16.04%,17.94%和14.73%以及55.72%,64.08%和118.91%,水稻籽粒N、P2O5和K2O积累量、偏生产力、农学效率、表观利用率和收获指数均较高,是较好的氮肥减量施生物炭处理。产量—施生物炭量回归方程和极值分析表明,2019年、2020年和2021年氮肥分别减量21.76%,24.60%和19.00%(即32.64,36.90,28.50 kg/hm2)施生物炭量5.44,6.15,4.75 t/hm2时水稻产量最高(分别为7.80,8.57,8.03 t/hm2),较T0分别增产22.52%,18.78%和13.74%。氮肥减量施生物炭显著提高氮磷钾化肥利用率,但导致化肥+生物炭磷和钾利用率降低,因此,贵州黄壤稻田施生物炭时应氮磷钾化肥同步减量,降低比例以氮磷钾减量19.00%~24.60%,施生物炭5.00~6.25 t/hm2为宜。研究结果对指导贵州黄壤稻田氮磷钾化肥减量和施生物炭具有重要指导意义。 相似文献
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为探讨生物质炭对红壤性水稻土中镉(Cd)元素吸附解吸特性的影响,采用一次平衡法研究添加生物质炭后Cd2+在红壤性水稻土中的吸附动力学、等温吸附和解吸过程。结果表明:施用CK(0t/hm^2)、A10(10t/hm^2)、A20(20t/hm^2)、A30(30t/hm^2)和A40(40t/hm^2)生物质炭后,红壤性水稻土对Cd2+的吸附过程是以化学吸附为主、非均匀的多表面吸附。施用CK(0t/hm^2)、A10(10t/h2)、A20(20t/hm^2)、A30(30t/hm^2)和A40(40t/hm^2)生物质炭处理的最大吸附量和最大解吸量分别为2933~3346mg/kg和171~192mg/kg。添加生物质炭可以提高红壤性水稻土对Cd2+的吸附固持能力,同时增强土壤对外源Cd2+的缓冲能力。生物质炭添加量对红壤性水稻土的吸附解吸能力的改良效果具体表现为:A30>A40>A20>A10。高剂量的生物质炭处理使土壤吸附点位饱和,生物质炭吸附能力相对降低。因此,添加30t/hm^2生物质炭是一种有效预防和治理红壤性水稻土镉污染的措施。 相似文献
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不同时期施用生物炭对稻田N_2O和CH_4排放的影响 总被引:7,自引:0,他引:7
通过分别在水稻季(R)和小麦季(W)设置对照(RB0-N0、WB0-N0)、单施氮肥(RB0-N1、WB0-N1)、20 t hm-2生物炭与氮配施(RB1-N1、WB1-N1)、40 t hm-2生物炭与氮配施(RB2-N1、WB2-N1)等8个处理,研究稻麦轮作周年系统N2O和CH4排放规律及其引起的综合温室效应(Global warming potential,GWP)和温室气体强度(Greenhouse gas intensity,GHGI)特征。结果表明:稻季配施20 t hm-2生物炭对N2O和CH4的排放、作物产量及GWP和GHGI均都无明显影响;稻季配施40 t hm-2生物炭能显著降低8.6%的CH4的排放和9.3%的GWP,显著增加作物产量17.2%。麦季配施20 t hm-2生物炭虽然对温室气体及GWP影响不明显,但显著增加21.6%的作物产量,从而显著降低21.7%的GHGI;麦季配施40 t hm-2生物炭能显著降低20.9%和11.3%的N2O和CH4排放,显著降低15.7%和23.5%的GWP和GHGI。因此麦季配施生物炭对减少N2O和CH4的排放、增加稻麦轮作产量及降低GWP和GHGI的效果较稻季配施生物炭效果更好。 相似文献
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生物炭和秸秆还田对干旱区玉米农田土壤温室气体通量的影响 总被引:4,自引:2,他引:2
为了研究生物炭及秸秆还田对干旱区玉米农田温室气体通量的影响,以内蒙古科尔沁地区玉米农田为试验对象,采用静态箱-气相色谱法对分别施入生物炭0 t·hm-2(CK)、15 t·hm-2(C15)、30 t·hm-2(C30)、45 t·hm-2(C45)及秸秆还田(SNPK)的土壤进行温室气体(CO2、CH4和N2O)通量的原位观测,并估算生长季CH4和N2O的综合增温潜势(GWP)与排放强度(GHGI)。结果表明:添加生物炭能够显著减少土壤CO2和N2O的排放量,并促进土壤对CH4的吸收作用。其中处理C15对CO2的减排效果最好,与对照相比CO2排放量降低21.16%。随着施入生物炭量的增加,生物炭对N2O排放的抑制作用不断增强,处理C45对减排效果最好,与对照相比N2O排放量降低86.25%。处理C15对土壤吸收CH4的促进效果最好,CH4吸收量增加56.62%;处理C45对CH4的排放有促进作用,使生长季土壤吸收CH4减少81.36%。SNPK对温室气体的减排作用接近处理C15。添加生物炭和秸秆还田对提高玉米产量和降低农田GWP与GHGI均有显著效果,施用生物炭及秸秆还田均有效提高了科尔沁地区的玉米产量,且玉米产量随着施入生物炭含量的增大而提升。从GWP上来看,施用15 t·hm-2生物炭对温室气体减排的整体效果最好。从GHGI上来看,施用生物炭及秸秆还田均具有一定的经济效益和减排意义,其中施用15 t·hm-2生物炭的综合效益最高。因此综合经济效益与环境因素,建议科尔沁地区农田在种植玉米时添加15 t·hm-2生物炭,如不具备购买生物炭条件,可以考虑秸秆还田来实现玉米增产与温室气体减排。 相似文献
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不同施用量石灰和生物炭对稻田镉污染钝化的延续效应 总被引:4,自引:1,他引:3
为筛选适用于西南地区稻田土壤及农作物Cd污染的修复技术,采用田间小区试验比较了单施石灰、生物炭以及复合施用石灰+生物炭及其不同用量对Cd污染稻田的土壤基本理化性质、稻米Cd含量及其水稻各部位富集转运的影响。结果表明:第1年修复试验中,单施石灰和生物炭以及复合施用均可降低稻米Cd含量以及水稻各部位富集和转运系数,且随着施加量的增加稻米Cd含量呈降低趋势,土壤至水稻根系Cd富集系数呈先降低后增加趋势,复合施用(石灰(1.5 t/hm^2)+生物炭)效果优于单施石灰和生物炭,与对照相比,稻米Cd含量降低57.14%~88.57%,土壤至水稻根系富集系数降低22.06%~32.96%;施用石灰可显著提高土壤pH和降低土壤有效态Cd含量。第2年修复剂施用延续效应试验中,石灰在短时间内降低土壤有效Cd和稻米Cd的效果较好,但其长效性和稳定性不及生物炭,与对照相比,单施石灰和生物炭以及复合施用土壤有效Cd分别降低2.97%~25.19%,13.94%~23.41%,1.93%~21.41%,稻米Cd含量分别降低0.72%~34.87%,12.11%~49.14%,36.55%~51.71%。总体来看,设定试验条件下,复合施用(石灰(1.5 t/hm^2)+生物炭(3.0 t/hm^2)),效果最优。 相似文献
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Biochar application can reduce global warming via carbon (C) sequestration in soils. However, there are few studies investigating its effects on greenhouse gases in rice (Oryza sativa L.) paddy fields throughout the year. In this study, a year-round field experiment was performed in rice paddy fields to investigate the effects of biochar application on methane (CH4) and nitrous oxide (N2O) emissions and C budget. The study was conducted on three rice paddy fields in Ehime prefecture, Japan, for 2 years. Control (Co) and biochar (B) treatments, in which 2-cm size bamboo biochar (2 Mg ha?1) was applied, were set up in the first year. CH4 and N2O emissions and heterotrophic respiration (Rh) were measured using a closed-chamber method. In the fallow season, the mean N2O emission during the experimental period was significantly lower in B (67 g N ha?1) than Co (147 g N ha?1). However, the mean CH4 emission was slightly higher in B (2.3 kg C ha?1) than Co (1.2 kg C ha?1) in fallow season. The water-filled pore space increased more during the fallow season in B than Co. In B, soil was reduced more than in Co due to increasing soil moisture, which decreased N2O and increased CH4 emissions in the fallow season. In the rice-growing season, the mean N2O emission tended to be lower in B (?104 g N ha?1) than Co (?13 g N ha?1), while mean CH4 emission was similar between B (183 kg C ha?1) and Co (173 kg C ha?1). Due to the C release from applied biochar and soil organic C in the first year, Rh in B was higher than that in Co. The net greenhouse gas emission for 2 years considering biochar C, plant residue C, CH4 and N2O emissions, and Rh was lower in B (5.53 Mg CO2eq ha?1) than Co (11.1 Mg CO2eq ha?1). Biochar application worked for C accumulation, increasing plant residue C input, and mitigating N2O emission by improving soil environmental conditions. This suggests that bamboo biochar application in paddy fields could aid in mitigating global warming. 相似文献