秸秆还田与施氮对黑土区春玉米田产量、 温室气体排放及土壤酶活性的影响

探讨秸秆还田与施氮对高纬度黑土区春玉米产量与温室气体排放特性的影响,对促进粮食增产和降低环境代价具有重要意义。本研究通过位于黑土区的大田定位试验,利用静态箱-气相色谱计数方法,在秸秆还田与不还田和3个氮素用量(纯N:120 kg·hm~(-2),240 kg·hm~(-2)和300 kg·hm~(-2))条件下,研究了春玉米不同生育时期农田土壤CO2、N2O和CH4综合温室效应与排放强度,以及土壤过氧化氢酶和脲酶活性的变化。结果表明:无秸秆还田时,高氮用量处理春玉米产量最高;秸秆还田后,中等氮用量处理(240 kg·hm~(-2))春玉米产量最高,且与无秸秆还田的高氮处理间无显著差异。无秸秆还田时,随施氮量增加,CO2、N2O和CH4排放量均显著提高,综合温室效应和土壤温室气体排放量与强度显著增加(P0.05);增施氮肥配合秸秆还田,增加了CO2和N2O的排放量,而土壤CH4的碳汇功能增强,温室气体排放量与强度未显著提高(P0.05)。无秸秆还田,增施氮肥降低了土壤过氧化氢酶活性但提高了土壤脲酶活性;而秸秆还田使得增施氮肥引起的土壤过氧化氢酶活性降低的幅度加大但土壤脲酶活性提高的幅度变小。因此,秸秆还田后配合中等用量氮处理(240 kg·hm~(-2))玉米产量最高,且能够抑制单纯增施氮肥对综合温室效应和土壤温室气体排放强度的促进作用,推荐在生产中参考使用。     

中国农田秸秆还田土壤N_2O排放及其影响因素的Meta分析

农田N2O排放是全球人为温室气体主要的来源之一,了解农作措施对其排放的影响对中国农田减排具有重要的意义。该研究采用Meta分析方法,定量分析了秸秆还田对中国农田土壤N2O排放的影响,并对其影响因素进行解析。研究结果表明,在中国不同区域秸秆还田对土壤N2O排放有一定的差异,其中华东地区显著减排18.61%(P0.05),而华中和华北地区则分别显著增加排放62.3%和27.73%(P0.05)。同时,施氮量介于0~240 kg/hm2(以N计,下同)时,随着施氮量的增加,秸秆还田对土壤N2O影响的效应值逐渐由负值增加为正值;当施氮量介于241~300 kg/hm2时,秸秆还田有显著降低土壤N2O排放的趋势。当土壤p H值介于6.5~7.5时,秸秆还田对N2O排放影响的效应值为正值;当黏粒质量分数为15%~25%时,秸秆还田对N2O排放影响的效应值为正值,当黏粒质量分数15%时,秸秆还田显著降低土壤N2O排放。秸秆的碳氮比与秸秆还田量对N2O的排放也有不同程度的影响,另外,秸秆还田下不同的种植制度间N2O的排放也有差异。因此,秸秆还田下实施农田N2O减排措施应综合考虑区域农业资源特点、种植制度、土壤类型和水肥管理因素。研究可为科学管理秸秆与减少农田N2O排放提出理论支撑。     

不同施氮方式对玉米产量及N 2O排放的影响

通过3年定位试验,采用静态箱/气相色谱法对壤质草甸土区玉米生产进行了全生长季N2O排放通量的观测,分析了不同施氮方式对N2O排放总量、排放系数和玉米产量的影响。结果表明：减少氮肥用量20%的缓控释肥处理与秸秆还田配化肥处理产量居高,而且二者间差异不显著;秸秆还田促进了农田土壤N2O排放,使得秸秆还田配化肥处理的年均N2O季节排放总量最高,达到1.50 kg N·hm-2;年均N2O季节排放总量与施肥量之间相关系数达到了0.97;随着试验年限的增加,N2O-N季节排放系数受施肥量的影响逐年增加,相关系数从2009年的-0.015增加到2011年的0.624。因此不同施氮方式对N2O季节排放的影响需要通过多年定位来准确把握,同时在研究农田N2O-N季节排放时要适当考虑植株生长过程中N2O的排放。兼顾产量和减排2个因素,建议推广缓控释肥的减量施用。     

秸秆还田对免耕稻田温室气体排放及土壤有机碳固定的影响

秸秆还田影响免耕稻田土壤固碳潜力,相应地改变了温室气体的排放,从而影响秸秆还田后稻田土壤固碳减排对减缓全球变暖的贡献。通过研究不同油菜秸秆还田量（0、3000、4000kg·hm-2和6000kg·hm-2）对免耕稻田温室气体（CO2、CH4和N2O）排放和土壤碳固定的影响,评估秸秆还田后温室气体增排的综合增温潜势对稻田固碳减缓全球变暖的贡献的抵消作用。结果表明,秸秆还田显著提高CO2和N2O排放,降低CH4排放,显著提高土壤有机碳含量,有效地提高土壤碳固定,从而有效地提高稻田土壤碳固定对温室气体增排的温室效应抵消作用。随着秸秆还田量的增加,稻田土壤固碳减缓全球变暖的贡献相应增加,因此必须考虑免耕稻田秸秆还田量的问题,以有效发挥免耕稻田秸秆还田的固碳潜力和降低温室气体的排放。     

秸秆还田方式对黄淮海区域小麦-玉米轮作制农田土壤周年温室气体排放的影响

黄淮海区域每年生产作物秸秆约2.3亿t,为探讨秸秆不同还田方式对该区主要农田土壤温室气体周年排放的影响,以秸秆不还田(CK)作为对照,设置秸秆直接还田(CS)、秸秆-菌渣还田(CMS)和秸秆过腹还田(CGS)3种还田方式,通过田间小区试验,采用静态箱-气相色谱法,研究了秸秆不同方式还田下小麦-玉米轮作制农田土壤周年温室气体(CO2、N2O和CH4)的排放特征。结果表明,秸秆不同还田方式影响小麦-玉米轮作制农田土壤周年温室气体的排放强度和累计排放量,但不能改变其源/汇功能。秸秆不同还田方式下,农田土壤均为CO2和N2O的排放源,CH4的汇。与CK相比,CS和CGS处理均增加周年CO2和N2O累计排放量,CMS处理则与之相反;3种还田方式均降低周年CH4累计吸收量。秸秆不同还田方式也显著影响温室气体的综合增温潜势(GWP),小麦-玉米轮作制农田土壤周年GWP在3个时间尺度(20a、100a和500a)上,均表现为CGS>CS>CK>CMS,且不同处理间差异显著(P<0.05),即在秸秆-菌渣还田方式下,农田土壤周年GWP最低。因此,可采取秸秆-菌渣还田方式,以降低该区域农田土壤温室气体的综合增温潜势,减缓全球变暖。     

长期施肥下黑土玉米田土壤温室气体的排放特征

研究不同施肥措施下东北黑土区玉米农田温室气体(CO_2、N_2O和CH_4)的排放量及其增温潜势,将为制定农业温室气体减排措施提供理论依据。本研究以国家(公主岭)黑土长期定位试验为平台,采用静态箱-气相色谱法对不同施肥措施下玉米农田土壤温室气体排放通量进行了监测,并分析了不同施肥处理间玉米田的综合温室效应差异。结果表明:各施肥处理土壤温室气体CO_2和N_2O的排放高峰均出现在玉米拔节期。农家肥和化肥配施(M_2NPK)处理土壤CO_2、N_2O排放通量和CH_4吸收量均显著高于施化肥处理(P0.05);施用化肥处理土壤CO_2、N_2O排放通量高于不施肥处理;撂荒区土壤CO_2排放通量最高,而土壤N_2O排放通量显著低于施肥处理;等施氮量条件下,化肥(NPK)处理土壤N_2O排放通量明显高于秸秆还田(SNPK)处理,而土壤CH4净吸收量结果则截然相反。从土壤综合温室效应和温室气体强度可分析出,与不施肥(CK)比较,偏施化肥N和NPK处理的综合温室效应(GWP)分别增加了142%和32%,SNPK综合温室效应降低了38%;尤其是有机无机配施(M_2NPK)处理的综合温室效应为负值,为净碳汇。平衡施肥NPK和有机无机肥配施(SNPK和M_2NPK)温室气体排放强度(GHGI)较弱,显著低于不施肥(CK)和偏施化肥(N)处理,其中M2NPK为-222 kg CO_2-eq·t~(-1)。因此,为同步实现较高的玉米产量和较低的温室气体排放强度,有机无机肥配施是东北黑土区较为理想的土壤培肥方式。     

华北平原农田温室气体排放与减排综述

华北平原作为典型的冬小麦-夏玉米轮作高水肥精细管理农田,高水高肥管理下其碳排放量高于秸秆还田的固碳量,其生态系统正在以每年77 g(C)×m~(-2)·a~(-1)的速度损失碳。华北平原农田400 kg(N)×hm~(-2)·a~(-1)的过高氮素投入是造成其碳排放增加的主要原因,其土壤N2O排放强度在氮肥施入量为136 kg(N)×hm~(-2)·a~(-1)时最低,且在施氮量为317 kg(N)×hm~(-2)·a~(-1)时可获得最高作物产量。华北平原土壤中温室气体的产生和消耗主要发生在0~90 cm土壤剖面内,90 cm土层主要作为土壤包气带中的缓冲层而存在。当前降低华北平原农田温室气体排放除了合理施肥和灌溉,还需要改变固有的农作制度,实行减免耕等保护性措施,并将减排和固碳同步进行。对华北平原温室气体净排放研究,今后需在以下几个方面加强:1)在地-气之间加强冠层尺度温室气体的原位连续在线监测研究,并将稳定性同位素技术应用到此研究中以达到追踪其来源和比例构成的目的。2)在土壤包气带中,利用稳定性同位素技术探索土壤空气中温室气体的来源比例,探索剖面土壤温室气体产生和消耗对土壤-大气界面温室气体排放的响应机制。3)将模型研究应用于土壤-大气连续体温室气体排放研究。     

硝化和脲酶抑制剂对华北冬小麦-夏玉米轮作固碳减排效果评价

全面、准确分析重要农业管理措施对于农业固碳减排的影响特征,对于中国农业可持续发展具有重要意义。该文以华北平原冬小麦-夏玉米生产为对象,研究硝化/脲酶抑制剂对土壤温室气体(CO_2、N_2O和CH4)排放、土壤有机碳和作物产量的影响;在此基础上利用土壤碳库排放法(soil based approach,SBA)、生物量排放法(crop based approach,CBA)和土壤生物量排放法(soilcrop based approach,SCBA)3种方法对农田净温室气体效应(net greenhouse gas warming potential,NGWP)进行评价。研究发现,相比只施尿素(U)处理,尿素+硝化抑制剂(NI)、尿素+脲酶抑制剂(UI)和尿素+硝化抑制剂+脲酶抑制剂(NIUI)均能增加粮食产量和降低净温室气体排放。用SCBA方法计算得到的农田温室气体净排放的潜力最大(15 704~17 860 kg/hm~2),CBA法次之(4 195~7 107 kg/hm~2),SBA法最低(-7 304~-6 599 kg/hm2)。由于3种方法的固碳单元不一样,评估结果差异较大、一致性差。SCBA方法更适于评价强调粮食生产条件下的农田净温室气体效应。增加作物籽粒和秸秆产量,降低化肥使用和减少灌溉量是提高当前华北平原农田温室气体系统净排放潜力的主要措施。     

有机无机肥料配施对春玉米农田N2O排放及净温室效应的影响

为了明确有机无机肥料配施条件下华北旱地春玉米农田N2O周年排放规律、影响因素及其净温室效应,采用静态箱-气相色谱法和生物地球化学模型（DNDC）相结合的方法,对单施化肥（NPK）、有机无机肥料配施（50％M＋50％U）、单施有机肥（M）、对照（CK）等处理的春玉米农田N2O排放情况进行了周年监测,并对DNDC模型进行验证,利用验证后的模型定量评价了不同施肥处理的净温室效应。结果表明：不同有机无机肥料配施处理N2O放通量具有明显的季节变化规律,通量变化范围是-17．56—157．25μg·m2·h-1,在非生长季观测到明显的N2O排放峰,最大排放通量为83．85μg·m2·h-1。NPK、50％M＋50％U、M、CK处理周年累计排放量分别为1．49、1．20、0．82、0．61kgN·hm-2·a-1,非生长季排放总量分别占全年总排放量的40．6％、59．2％、61．7％和60．7％,非生长季N2O排放不容忽视;在整个周年观测期内,当土壤水分含量介于19％-37％之间时,各处理下的N2O通量同土壤含水量呈极显著正相关关系。综合考虑整个农田生态系统碳收支平衡和温室气体排放,经过DNDC模型模拟表明有机无机肥料配施同单施化肥处理相比净温室效应减少33．5％,可以达到在保持产量的基础上“减排”和“固碳”的协同效果。上述研究结果为有机无机肥料合理使用以及旱地农田“稳产、减排、固碳”相协调施肥技术的筛选提供了科学依据。     

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N_2O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CO_2的累积排放量,但在一定程度上增加了CH_4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 CO_2-eq·hm~(-2),显著低于单施氮肥处理的0.630、9 339.94 kg CO_2-eq·hm~(-2),以及单一秸秆还田处理的0.816、9 872.2 kg CO_2-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。     

施肥方式对冬小麦—夏玉米轮作土壤N_2O排放的影响

氧化亚氮(N_2O)是一种重要的农田温室气体,本研究利用紫色土长期施肥试验平台,采用静态箱/气相色谱法对紫色土旱作农田冬小麦—夏玉米轮作系统的N_2O排放进行了定位观测(2012年11月至2013年9月),研究单施氮肥(N)、常规氮磷钾肥(NPK)、猪厩肥(OM)、猪厩肥配施氮磷钾肥(OMNPK)和秸秆还田配施氮磷钾肥(ICRNPK)等施肥方式对紫色土N_2O排放特征的影响;不施肥(NF)作为对照计算排放系数,以探寻紫色土地区可操作性强、环境友好的施肥方式。结果表明,所有施肥方式的N_2O排放均呈现双峰排放,峰值出现在施肥初期;玉米季N_2O排放峰值显著高于小麦季(p0.05)。在相同的施氮水平(小麦季130 kg hm~(~(-2)),玉米季150 kg hm~(~(-2)))下,施肥方式对N_2O排放和作物产量均有显著影响(p0.05)。N、OM、NPK、OMNPK和ICRNPK处理的土壤N_2O周年累积排放量分别为1.93、1.96、1.12、1.50和0.79 kg hm~(~(-2)),排放系数分别为0.62%、0.63%、0.33%、0.47%和0.21%,全年作物产量分别为4.35、11.95、8.39、9.77、10.93 t hm~(~(-2))。施用猪厩肥显著增加N_2O排放量,而秸秆还田在保证作物产量的同时显著降低N_2O排放量,可作为紫色土地区环境友好的施肥方式。土壤无机氮(NO_3~--N和NH_4~+-N)是N_2O排放的主要限制因子。因此,在施氮水平相同时,施肥方式对紫色土活性氮含量的影响导致N_2O排放差异显著,是土壤N_2O排放差异的根本原因。土壤孔隙充水率也是影响N_2O排放的重要环境因子,并且其对N_2O排放的影响存在阈值效应。     

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。     

Soil carbon dioxide and nitrous oxide emissions during the growing season from temperate maize‐soybean intercrops

The Argentine Pampa is one of the major global regions for the production of maize (Zea mays L.) and soybean (Glycine max L. [Merr.]), but intense management practices have led to soil degradation and amplified greenhouse‐gas (GHG) emissions. This paper presents preliminary data on the effect of maize‐soybean intercrops compared with maize and soybean sole crops on the short‐term emission rates of CO₂ and N₂O and its relationship to soil moisture or temperature over two field seasons. Soil organic carbon (SOC) concentrations were significantly greater (p < 0.05) in the maize sole crop and intercrops, whereas soil bulk density was significantly lower in the intercrops. Soil CO₂ emission rates were significantly greater in the maize sole crop but did not differ significantly for N₂O emissions. Over two field seasons, both trace gases showed a general trend of greater emission rates in the maize sole crop followed by the soybean sole crop and were lowest in the intercrops. Linear regression between soil GHG (CO₂ and N₂O) emission rates and soil temperature or volumetric soil moisture were not significant except in the 1:2 intercrop where a significant relationship was observed between N₂O emissions and soil temperature in the first field season and between N₂O and volumetric soil moisture in the second field season. Our results demonstrated that intercropping in the Argentine Pampa may be a more sustainable agroecosystem land‐management practice with respect to GHG emissions.     

N<Subscript>2</Subscript>O emission from conventional and minimum-tilled soils

In this study, we investigated N₂O emissions from two fields under minimum tillage, cropped with maize (MT maize) and summer oats (MT oats), and a conventionally tilled field cropped with maize (CT maize). Nitrous oxide losses from the MT maize and MT oats fields (5.27 and 3.64 kg N₂O-N ha⁻¹, respectively) were significantly higher than those from the CT maize field (0.27 kg N₂O-N ha⁻¹) over a period of 1 year. The lower moisture content in CT maize (43% water-filled pore space [WFPS] compared to 60–65%) probably caused the difference in total N₂O emissions. Denitrification was found to be the major source of N₂O loss. Emission factors calculated from the MT field data were high (0.04) compared to the CT field (0.001). All data were simulated with the denitrification decomposition model (DNDC). For the CT field, N₂O and N₂O + N₂ emissions were largely overestimated. For the MT fields, there was a better agreement with the total N₂O and N₂O + N₂ emissions, although the N₂O emissions from the MT maize field were underestimated. The simulated N₂O emissions were particularly influenced by fertilization, but several other measured N₂O emission peaks associated with other management practices at higher WFPS were not captured by the model. Several mismatches between simulated and measured \textNH₄⁺ {\text{NH}}_4^ + , \textNO₃^- {\text{NO}}_3^ - and WFPS for all fields were observed. These mismatches together with the insensitivity of the DNDC model for increased N₂O emissions at the management practices different from fertilizer application explain the limited similarity between the simulated and measured N₂O emissions pattern from the MT fields.     

基于DNDC模型的华北典型农田氮素损失分析及综合调控途径

氮素损失对农业生产造成的影响已成为当前研究的热点,模型是对氮素损失影响评价及定量化研究的有效手段。利用华北典型农田冬小麦-夏玉米轮作种植模式的作物产量、氮素淋失量等田间观测数据对DNDC模型进行了验证,并采用验证后的DNDC模型对该种植模式的氮素损失进行了定量评价,提出了综合考虑作物产量、氮素淋失量、N2O排放量以及NH3挥发损失的综合调控途径。结果表明,DNDC模型较好地模拟了冬小麦-夏玉米轮作系统作物的产量、氮素淋失的动态变化规律,以及土壤中NO3--N和NH4+-N的残留量,说明DNDC已具备模拟农田生态系统中土壤氮素生物地球化学过程的能力。模型模拟结果表明,在传统农业管理措施下,氮素通过淋失、N2O排放以及NH3挥发损失的量分别达到49.4 kg(N).hm-2.a-1、17.71kg(N).hm-2.a-1和144.8 kg(N).hm-2.a-1。综合考虑氮素损失途径,提出了适合当地农业生产条件的最优化管理措施,即减小当前常规施氮量到340 kg(N).hm-2.a-1,提高玉米秸秆还田率到100%,并保持灌溉量不变。相比常规管理措施,最优化管理措施氮素淋失量为14.1 kg(N).hm-2.a-1,降低71.5%,N2O排放量为14.91kg(N).hm-2.a-1,降低15.8%,NH3挥发损失量为117.2 kg(N).hm-2.a-1,降低19.1%,而对作物产量基本不造成明显影响。该评价结果可直接用于农业生产实践。     

华北平原玉米季优化管理的密集型农业系统下一氧化二氮和甲烷通量研究

Addressing concerns about mitigating greenhouse gas （GHG） emissions while maintaining high grain yield requires improved management practices that achieve sustainable intensification of cereal production systems. In the North China Plain, a field experiment was conducted to measure nitrous oxide （N2O） and methane （CH4） fluxes during the maize （Zea mays L.） season under various agricultural management regimes including conventional treatment （CONT） with high N fertilizer application at a rate of 300 kg N ha-1 and overuse of groundwater by flood irrigation, optimal fertilization 1 treatment （OPTIT）, optimal fertilization 2 treatment （OPT2T）, and controlled-release urea treatment （CRUT） with reduced N fertilizer application and irrigation, and a control （CK） with no N fertilizer. In contrast to CONT, balanced N fertilization treatments （OPT1T, OPT2T, and CRUT） and CK demonstrated a significant drop in cumulative N20 emission （1.70 v.s. 0.43-1.07 kg N ha-l）, indicating that balanced N fertilization substantially reduced N20 emission. The vMues of the N20 emission factor were 0.42%, 0.29%, 0.32%, and 0.27% for CONT, OPTIT, OPT2T, and CRUT, respectively. Global warming potentials, which were predominantly determined by N20 emission, were estimated to be 188 kg CO2-eq ha-1 for CK and 419-765 kg CO2-eq ha-1 for the N fertilization treatments. Global warming potential intensity calculated by considering maize yield was significantly lower for OPT1T, OPT2T, CRUT, and CK than for CONT. Therefore, OPTIT, OPT2T, and CRUT were recommended as promising management practices for sustaining maize yield and reducing GHG emissions in the North China Plain.     

等高绿篱--坡地农业复合系统土壤N2O排放特征

N2O是一种重要的温室气体, 具有很强的温室效应。当前全球变化条件下, 人类活动和农业生产行为产生的N₂O排放增加是当前倍受关注的问题。本研究于2008年11月-2009年10月, 利用静态箱 气相色谱技术对亚热带地区紫穗槐(Amorpha fruticosa L.)绿篱枝叶还田条件下冬小麦 夏玉米轮作田土壤N₂O排放通量进行原位监测, 观测紫穗槐枝叶移出(AR)、翻施(AI)、表施(AC)及作物单作(CK)4种处理下整个生长季土壤N₂O的排放量, 对等高绿篱 坡地农业复合生态系统土壤N₂O排放通量变化及其影响机制进行研究。结果表明, 整个冬小麦 夏玉米轮作期, 4个处理土壤N₂O排放通量呈现出相似的季节变化特征, AR、AI、AC、CK处理全生长季的排放总量为127.62 mg·m^-2、209.66 mg·m^-2、208.73 mg·m^-2、77.52 mg·m^-2。作物不同生育阶段N₂O日均排放通量在冬小麦季表现为: 开花-成熟期>拔节-开花期>出苗-拔节期; 在夏玉米季表现为: 拔节-抽雄期>播种-拔节期>抽雄-成熟期。本试验综合评估了等高绿篱 坡地农业复合生态系统土壤N2O排放通量变化及其影响机制。研究显示, 土壤N₂O排放通量在冬小麦季与土壤温度相关性显著, 在夏玉米季与土壤水分相关性显著。在复合生态系统中紫穗槐复合种植及枝叶还田显著促进土壤N2O排放, 翻施处理产生的N2O量大于表施处理。     

Effects of the nitrification inhibitor nitrapyrin and tillage practices on yield-scaled nitrous oxide emission from a maize field in Iran

Nitrification inhibitors can effectively decrease nitrification rates and nitrous oxide(N₂O)emission while increasing crop yield under certain conditions.However,there is no information available on the effects of nitrification inhibitors and tillage practices on N₂O emissions from maize cropping in Iran.To study how tillage practices and nitrapyrin(a nitrification inhibitor)affect N₂O emission,a split factorial experiment using a completely randomized block design with three replications was carried out in Northeast Iran,which has a cold semiarid climate.Two main plots were created with conventional tillage and minimum tillage levels,and two nitrogen(N)fertilizer(urea)management systems(with and without nitrapyrin application)were created as subplots.Tillage level did not have any significant effect on soil ammonium(NH₄⁺)and nitrate(NO₃^-)concentrations,cumulative amount and yield-scaled N₂O emission,and aboveground biomass of maize,whereas nitrapyrin application showed significant effect.Nitrapyrin application significantly reduced the cumulative amount of N₂O emission by 41%and 32%in conventional tillage and minimum tillage practices,respectively.A reduction in soil NO₃^-concentration by nitrapyrin was also observed.The average yield-scaled N₂O emission was 13.6 g N₂O-N kg^-1N uptake in both tillage systems without nitrapyrin application and was significantly reduced to 7.9 and 8.2 g N₂O-N kg^-1N uptake upon the application of nitrapyrin in minimum tillage and conventional tillage practices,respectively.Additionally,nitrapyrin application increased maize biomass yield by 4%and 13%in the minimum tillage and conventional tillage systems,respectively.Our results indicate that nitrapyrin has a potential role in reducing N₂O emission from agricultural systems where urea fertilizers are broadcasted,which is common in Iran due to the practice of traditional farming.     

稻鸭共作对不同栽培环境稻季CH4和N2O排放的影响

稻田是大气温室气体甲烷(CH₄)和氧化亚氮(N₂O)的重要排放源, 稻田温室气体减排一直是生态农业研究的热点。目前, 采用水稻品种选择利用、水分控制管理、肥料运筹管理、耕作制度调整以及种养结合模式等方法来减少稻田温室气体排放有较好实践效应, 但不同稻田栽培环境(露地、网室)基础上的稻鸭共作对麦秸全量还田的稻田温室气体排放特征及相关土壤理化特性关联性的影响尚为少见。本研究采用裂区设计, 在两种栽培环境条件下, 以无鸭子放养的常规稻作和麦秸不还田为对照, 在等养分条件下分析麦秸全量还田与稻鸭共作模式对稻田土壤氧化还原电位、CH₄排放量、产CH₄潜力及CH₄氧化能力、N₂O排放量及N₂O排放高峰期土壤反硝化酶活性、全球增温潜势、水稻产量的影响, 为稻田可持续生产和温室气体减排提供参考。结果表明, 麦秆还田增加了稻田产CH₄潜力、提高了CH₄排放量, 降低了稻田土壤反硝化酶活性、土壤氧化还原电位和N₂O排放量, 整体上导致全球增温潜势上升96.89%~123.02%; 稻鸭共作模式, 由于鸭子的不间断活动提高了稻田土壤氧化还原电位, 降低了稻田产CH₄潜力, 增强了稻田CH₄氧化能力, 从而降低稻田CH₄排放量, N₂O排放量虽有提高, 整体上稻鸭共作模式的全球增温潜势较无鸭常规稻田下降8.72%~14.18%; 网室栽培模式显著提高了稻田土壤氧化还原电位, 降低稻田产CH₄潜力、CH₄氧化能力和土壤反硝化酶活性, 减少了稻田CH₄和N₂O排放量, 全球增温潜势降低6.35%~13.14%。本试验条件下, 稻田土壤的CH₄氧化能力是产CH₄潜力的2.21~3.81倍; 相同环境条件下, 稻鸭共作和麦秸还田均能增加水稻实际产量, 网室栽培的所有处理较相应的露地栽培减少了水稻实际产量1.19%~5.48%。本试验表明, 稻鸭共作和网室栽培可减缓全球增温潜势, 稻鸭共作和麦秸还田能够增加水稻实际产量。     

基于LCA的不同间作体系产量优势及温室效应研究

为了探究间作体系对农田生态系统温室效应和产量优势的影响,本文选用小麦/蚕豆和玉米/马铃薯间作种植体系,通过为期2年的田间小区试验,采用生命周期评价法(LCA),以小麦/蚕豆间作和小麦单作、玉米/马铃薯间作和玉米单作为研究对象,以生产1 000kg作物为评价的功能单元,建立农资系统和农作系统生命周期资源消耗以及温室气体排放清单,研究了不同种植体系的作物产量、全球增温潜势和能源消耗等指标的差异。结果表明:与单作小麦相比,间作小麦两年的产量分别增加18.04%和39.94%;与单作玉米相比,间作玉米的产量分别增加2.65%和23.16%;小麦/蚕豆间作系统两年平均增幅高于玉米/马铃薯间作系统。小麦/蚕豆间作的土地当量比两年均大于1,玉米/马铃薯间作的土地当量比仅有1年大于1。与单作小麦相比,两年间作小麦的全球变暖潜值分别降低15.28%和28.53%,能源消耗分别减少15.29%和28.53%;与单作玉米相比,间作玉米的全球变暖潜值分别降低2.61%和19.05%,能源消耗分别减少2.61%和18.83%。小麦/蚕豆间作的间作产量优势优于玉米/马铃薯,但玉米/马铃薯间作的增温潜势低于小麦/蚕豆间作。合理间作具有显著增产效应,同时可以降低温室效应以及能源消耗,以更低环境代价获得作物高产高效。