稻麦轮作稻田中N_2O排放规律的研究

通过连续3年在中国浙江杭州的大型稻田原状土柱渗漏计中开展稻麦轮作稻田中N2O排放规律的研究,探讨了不同作物生长季节、不同年份、不同氮肥用量和氮肥品种对N2O排放的影响。结果表明:稻季的N2O排放主要发生在施肥之后,呈单高峰特征;麦季N2O排放则发生在施肥和较大降水之后,呈多高峰特征,麦季排放与降水有密切相关;不施氮情况下,稻田中N2O排放通量和累计排放量都是稻季高于麦季,稻季分别为麦季的1.97倍和1.34倍;施氮情况下,稻季与麦季排放通量和累计排放量则差别不大,排放通量是稻季略高于麦季(+17%),而累计排放量则是麦季略高于稻季(+21.96%).;施加氮肥可以促进N2O的排放;尿素的排放因子大于硫铵;在麦季施N100~1000 kghm-2的条件下,尿素的排放因子值为0.75~1.31,硫铵为0.15~0.16;在稻季施N150~300 kg hm-2的条件下,硫铵的排放因子值为0.19~0.20;在中国浙江省杭州稻麦轮作稻田中,N2O本底排放量为0.12~0.25 kgN2O-Nhm-2 yr-1,施肥引起的N2O排放占总排放的33%~59%。渗漏水中的N2O/NO3比值随种植季数而增高,可用乘幂关系式表达。     

不同施氮水平对稻麦轮作农田氧化亚氮排放的影响

利用江苏常熟田间随机区组试验,以密闭箱法采集气样,气相色谱分析N2O浓度,对稻麦轮作制下不同施氮水平的土壤N2O排放进行了观测,探讨了不同施氮水平对稻麦轮作农田氧化亚氮排放的影响。结果表明,土壤N2O排放量受施氮量的影响,稻季和麦季N2O排放量都随旌氮量的增加而增加;稻季N2O排放量最大峰值出现在烤田复水期间,其排放量大小主要受基肥和分蘖肥施用量的影响,并随施氮量的增加而增大;麦季最大峰值出现在气温回暖的第二次追肥后,排放量的最大峰值也随施氮量的增加而增大;稻麦轮作土壤N2O排放以麦季的排放为主,麦季N2O累积排放量在轮作周期中占三分之二。     

水稻控制灌溉对稻麦轮作农田N_2O排放的调控效应

为了揭示水稻控制灌溉对稻麦轮作农田N2O排放的调控效应,该文对稻麦轮作农田N2O排放进行原位观测,分析稻麦轮作农田N2O排放对水稻控制灌溉水分调控的动态响应。结果表明,水稻灌溉模式对后茬冬小麦田N2O排放产生了显著的后效性影响,控制灌溉稻季农田N2O排放总量较常规灌溉稻季农田平均增加了136.9%(P0.05),而稻季采用控制灌溉的麦季农田N2O排放总量较稻季采用常规灌溉的麦季农田平均减少47.1%(P0.05);稻季采用控制灌溉的稻麦轮作农田全年N2O排放总量平均为761.50 mg/m2,较稻季采用常规灌溉的轮作农田平均减少了1.0%,差异很小(P0.05)。稻季采用控制灌溉的稻麦轮作农田N2O-N损失率为1.01%,稻季采用常规灌溉的轮作农田N2O-N损失率为0.98%。麦季N2O排放通量的峰值一般出现在施肥后伴随降雨时,降雨后7~10 d是麦季N2O剧烈排放的关键时期。水稻控制灌溉较常规灌溉没有增加稻麦轮作农田的N2O排放。研究结果为准确估算中国农田N2O排放量及制定N2O减排措施提供参考。     

稻季施肥管理措施对后续麦季N2O排放的影响

2003─2004年选用江苏省宜兴市稻-麦轮作试验田,研究了水稻生长季秸杆(0和3.75×103kg/hm2两个水平)和N肥施用(N0、200和270kg/hm23个水平)对后续麦季N2O排放的影响。结果表明:稻季秸杆施用显著减少了后续麦季N2O的排放,这些减少量主要体现在小麦播种-返青期,方差分析达显著水平(P<0.05)。稻季施用N肥,后续麦季N2O排放减少,但N200和270kg/hm2N肥施用水平的处理间无显著差异。麦季土壤水分情况与N2O排放通量存在显著正相关(P<0.05)。     

沼液替代化肥对麦季CH4、N2O排放及温室效应的影响

采用遮光密闭箱和气相色谱法,研究了化肥、化肥＋稻草、50%沼液＋50%化肥、100%沼液4个处理下麦季CH4和N2O的排放特征,并运用全球增温潜势（GWP）对麦季CH4和N2O排放的温室效应进行了估算。研究结果表明,与化肥处理相比,化肥＋稻草处理显著（P〈0.05）提高了麦季CH4和N2O排放通量,使其所产生的GWP及单位产量的GWP显著（P〈0.05）增加,分别提高了57.90%和52.00%;而100%沼液、50%沼液替代化肥处理减少了麦季GWP及单位产量的GWP,分别降低了25.39%、10.88%和24.16%、10.97%,主要是由于沼液处理降低了麦季N2O排放总量。可见,稻麦轮作条件下沼液替代化肥措施会降低稻茬麦季的综合温室效应。     

不同时期施用生物炭对稻田N_2O和CH_4排放的影响

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。     

长期连续秸秆还田和生物质炭施用对稻田N2O排放的影响

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...     

冬小麦/大葱轮作体系N_2O排放特征及影响因素研究

采用静态暗箱-气相色谱法研究了冬小麦/大葱轮作体系不同施肥处理下农田N2O排放特征及排放系数,分析了土壤湿度和土壤温度等环境因子对N2O排放的影响。结果表明,农田N2O排放高峰值主要出现在每次施肥＋灌溉或强降雨之后的一段时间,大葱生长季排放峰值高且出现的频率比小麦生长季密集;N2O排放通量变化范围为-3.85～507.11μg N·m-2·h-1,平均值为251.63μgN·m-2·h-1,对于不同施肥处理,其年度N2O排放总量介于1.71 kg N·hm-2到4.60 kg N·hm-2之间。整个轮作体系不同处理N2O排放系数介于0.31%到0.48%之间,均值为0.43%;相对比农民习惯（FP）处理,优化施肥（OPT）、优化减氮（OPT-N）以及秸秆还田（C/N）处理均能显著减少N2O的排放,秸秆还田处理和优化减氮处理N2O排放总量比优化处理分别减少了17%和10%。在10℃〈土壤温度（T）s〈20℃时,N2O排放随温度的升高而增加;整个小麦生长季N2O排放随土壤湿度的增加而增加,且达到0.05的显著水平;大葱生长季在20℃〈Ts〈30℃时,土壤水分含量成为主要限制因素,N2O排放与土壤孔隙含水量（WFPS）呈显著指数正相关关系。秸秆还田处理作物产量高于其他处理,是具有减排增产＂双赢＂效果的农田管理措施。     

不同氮磷肥施用对春玉米农田N_2O排放的影响

农田过量施肥会增加N2O排放,使农田土壤成为重要的温室气体排放源。为减少农田N2O排放,利用自动观测系统研究了春玉米农田中不同肥料对N2O排放的影响,并结合作物产量及N2O的排放量探索减少温室气体排放的施肥措施。采用田间试验方法设定了不施肥（CK）、尿素（U）、尿素加磷肥（NP）和硝酸磷肥（NOP）4个处理进行研究。结果表明,各处理下N2O排放总量分别为：CK0.21kgN·hm-2、U1.19kgN·hm-2、NP0.93kgN·hm-2、NOP0.69kgN·hm-2;N2O排放主要受施肥、灌溉,降雨和土壤温度的影响;在作物生长后期土壤含氮量小于7mgN·kg-1的情况下,观测到土壤吸收N2O的情况;各处理下排放因子均小于政府间气候变化委员会（IPCC）的缺省值1%,表明IPCC推荐的排放因子不适用于估算中国北方的春玉米农田N2O排放。施加磷肥有助于减少农田N2O排放并提高产量,硝态磷肥较尿素可以显著减少N2O排放。综合考虑产量和N2O排放,相对于施用尿素和尿素加磷肥处理,硝酸磷肥处理不仅可节约15%和30%的肥料投入,而且分别减少42%和26%的N2O排放,具有减排不减产的良好效果。     

不同施肥处理对稻田氧化亚氮排放的影响

2004年在湖南省望城县黄金乡长期肥料监测站对不同施肥处理稻田中N2O排放通量进行了连续观测,发现不同施肥处理稻田中N2O排放季节变化具有一致的规律:生长中前期N2O排放量较小,晒田及之后排放量较大。各施肥处理N2O排放的差异早晚稻不同,早稻各处理间差异不显著,NPK处理排放量最大,为1.48kg.hm2;晚稻各处理差异极显著(p<0.01),NPKS处理排放量最大,为1.40kg.hm2;同是有机肥和化肥配施,早稻NKM处理N2O排放大于NPKS处理,两者差异不显著,而晚稻NPKS处理N2O排放远大于NKM处理,二者差异显著(p<0.05)。稻田水分状况也影响N2O排放,淹水期N2O排放较少,落干期N2O排放较多。     

不同氮肥管理方式对华北粮田2排放和作物产量的影响分析

通过华北小麦和玉米田已发表文献分析,明确不同施氮量、氮肥基追比及氮素调控措施对土壤N2O排放和作物产量的影响。结果表明：高氮水平下减少氮肥用量并调整基追比有助于减少土壤N2O排放;添加硝化抑制剂双氰胺（DCD）对小麦和玉米产量的提高和土壤N2O的减排效果均较好。兼顾华北粮田N2O减排和作物产量,小麦季推荐合理施氮量167~174 kg·hm-2,基追比1：1,添加DCD,土壤N2O总排放量为0.31 kg·hm-2,籽粒产量6200 kg·hm-2以上;玉米季推荐合理施氮量177~181 kg·hm-2,基追比2：3~1：2,添加DCD,土壤N2O总排放量1.70 kg·hm-2,籽粒产量9000 kg·hm-2以上。     

氮肥施用对西南地区紫色土冬小麦N_2O释放和反硝化作用的影响

N2O是重要的温室气体之一,由此引起的全球变暖和臭氧层破坏是当今重要的环境问题。采用遮光密闭箱和气相色谱法研究了氮肥施用对小麦地N2O释放和反硝化作用的影响。结果表明,小麦生长季节里,高氮、中氮以及不施氮处理N2O平均排放通量分别为2.71、2.42、1.97 gN.hm-.2d-1;尿素、硫酸铵、硝酸钾3种氮肥品种处理下,平均N2O排放通量分别为2.42、2.14、3.13 gN.hm-2.d-1。小麦生长季节里,高氮、中氮以及不施氮处理平均反硝化速率分别为4.91、4.50、1.67 gN.hm-.2d-1;尿素、硫酸铵、硝酸钾3种氮肥品种处理下,平均反硝化速率分别为4.50、3.68、5.29 gN.hm-.2d-1。氮肥施用明显促进了土壤-植物系统中N2O排放通量和反硝化作用,氮肥施用量水平和N2O排放通量、反硝化作用呈正相关。硝酸钾对N2O排放通量和反硝化作用贡献最大,硫酸铵最小。研究还表明,小麦地N2O释放和反硝化作用与季节有一定相关性,温度较高季节排放量及反硝化作用明显,反之则较弱。     

豆科绿肥和化肥氮对双季稻稻田氧化亚氮排放贡献的研究

研究了大田条件下施用绿肥与化肥N后 ,双季稻区稻田土壤氧化亚氮 (N2 O)的排放。结果表明 ,在早稻生长季节既施绿肥又施化肥的处理 (VN)N2 O N的排放量高达 2 75kghm- 2 ,显著高于只施绿肥不施化肥 (V0 )、只施化肥不施绿肥 (FN)或既不施绿肥也不施化肥 (F0 )的处理 (后三者在早稻生长季节N2 O N的排放量分别为 0 2 9kghm- 2 、0 3 5kghm- 2 和 0 1 8kghm- 2 ) ,也显著高于在晚稻生长季节各处理N2 O N的排放量 (VN、V0、FN和F0处理分别为 0 3 4、0 2 6、0 2 8和 0 2 3kghm- 2 )。绿肥不仅影响稻田土壤N2 O的排放量 ,还影响其排放模式。VN处理N2 O的排放主要集中早稻生长季节的中期烤田之后 ,其它处理则在整个水稻生长季节均有排放。在早稻生长季节绿肥与化肥N间还存在极显著的交互效应。     

水稻机械化播栽对稻田甲烷和氧化亚氮排放的影响

为探明高产栽培条件下水稻机械化播栽对稻麦两熟农田稻季甲烷(CH4)和氧化亚氮(N2O)排放的影响,以超级稻南粳44为材料,于2011年和2012年在麦秸还田和不还田两种条件下对机械直播、机械栽插、常规手栽3种水稻播栽方式的稻田CH4和N2O排放量和水稻产量进行了比较研究。结果表明,稻季CH4和N2O排放主要集中在水稻生育前中期,移栽至有效分蘖临界叶龄期CH4累积排放量占稻季总排放量的76.49%~91.13%,有效分蘖临界叶龄期至拔节N2O累积排放量占稻季总排放量的33.56%~49.41%。麦秸还田显著提高稻季CH4总排放量(P0.05)、降低N2O总排放量(P0.05),机械栽插的稻季CH4总排放量较常规手栽略减3.25%~9.50%(P0.05),机械直播显著低于机械栽插和常规手栽(P0.05):2011年,麦秸不还田条件下机械直播较机械栽插和常规手栽稻季CH4分别减排15.69%和18.43%,麦秸还田条件下分别减排14.54%和22.66%;2012年,麦秸不还田条件下机械直播较机械栽插和常规手栽稻季CH4分别减排26.63%和32.12%,麦秸还田条件下分别减排30.51%和36.75%。机械直播较常规手栽显著增加稻季N2O总排放量0.16~0.97 kg/hm2(P0.05),机械栽插和常规手栽的差异不大(P0.05)。机械直播的产量水平显著低于常规手栽(P0.05),减产8.43%~10.79%,机械栽插较常规手栽产量降低1.27%~3.49%(P0.05)。稻季的全球增温潜势主要由排放CH4产生,麦秸还田显著提高全球增温潜势(P0.05),机械直播的全球增温潜势显著小于机械栽插和常规手栽(P0.05)。麦秸还田条件下,2011年和2012年机械直播的"单位产量的全球增温潜势"较常规手栽分别减少12.02%和28.71%(P0.05)。上述研究表明,在长江下游稻麦两熟区采用机械直播有利于减少稻季CH4排放,麦秸还田条件下机械直播替代常规手栽能减少稻田排放CH4和N2O产生的综合温室效应。     

中亚热带丘陵区茶园和林地土壤春季2排放及其影响因素

中亚热带地区春季降雨频繁,茶园施肥量大,该季节茶园土壤氧化亚氮（N2O）排放量较高,研究春季茶园土壤N2O排放及其影响因子有一定意义。以中亚热带丘陵区土壤为对象,采用静态箱-气相色谱法,研究了两种植茶年限茶园和林地土壤春季N2O排放特征及其影响因子。结果表明：茶园N2O排放量明显高于林地,50年茶园N2O排放量明显高于20年茶园,林地N2O的排放量最少;50年茶园、20年茶园和林地土壤春季N2O累积排放量分别为2.07、1.39、0.22 kg·hm-2。两种植茶年限茶园土壤N2O排放通量均与土壤NO-3-N含量呈显著正相关（P<0.05）,林地土壤N2O排放通量则与土壤NH+4-N含量呈极显著正相关关系（P<0.01）;茶园和林地土壤N2O排放通量均与5 d累积降雨量之间存在显著的相关性。多元逐步回归分析显示,茶园土壤N2O排放通量受土壤温度和NO-3-N含量影响,共同解释其48%~49%的变化;林地土壤N2O排放通量受土壤温度和NH+4-N含量影响,共同解释其55%的变化。这项研究显示施肥对春季茶园N2O排放的促进作用与降雨有关。     

规模化养猪场处理废水对水稻产量形成和稻米品质的影响

利用田间小区试验,以镇稻99和养猪场无害化处理的粪水为供试材料,研究了养猪场处理粪水替代化学氮肥模式对水稻产量及构成因子和稻米主要品质性状的影响。结果表明：各生育期干物质积累与产量间呈二次曲线关系且极显著正相关;养猪场粪水替代常规施氮量的40%、70%和100%均可实现常规施肥的产量,其中施用189m.3hm-2粪水替代常规施氮量70%氮化肥处理的产量最高（615.20kg.666.7m-2）,较空白对照和常规化肥处理分别提高28.38%～49.13%和3.1%～6.6%。在籽粒品质方面,与常规施氮处理相比,施用猪粪水替代氮化肥可以提高稻米籽粒的糙米率、精米率、整精米率和蛋白质含量,同时直链淀粉含量下降。其中,糙米率和整精米率均以40%H处理最高,与常规施肥相比均提高了5.9%;籽粒蛋白质含量在替代比例为40%和70%时,随着粪水施用量的减少而降低,在100%替代氮肥时,中量粪水处理的蛋白质含量最高;籽粒直链淀粉含量在各替代比例下均表现出随着粪水施用量的减少而增加。在本试验条件下,综合考虑产量、经济效益和环境效益的适宜猪粪水替代氮化肥施用模式为70%M处理。     

施肥处理和环境因素对华北平原春玉米田N2O排放的影响——以山西晋中为例

采用静态箱自动采样监测系统,对生长季内华北平原春玉米田在不同施肥处理下（化肥、有机肥、有机无机配施和不施肥）的土壤N2O排放通量进行监测,分析各处理的土壤N2O排放量和变化规律,探讨土壤温度、水分和有效氮含量对土壤N2O排放通量的影响,并在相同施氮量条件下寻求既能增产又能减少N2O排放的施肥措施。结果表明：不同施肥处理下N2O排放通量存在显著差异（P〈0.05）,其中施肥处理的农田N2O-N排放总量为0.99～1.17kg.hm-2,占总施氮量的0.45%～0.55%;N2O通量与土壤铵态氮含量呈极显著正相关（P〈0.01）;土壤含水量是影响农田N2O排放的一个主要因子,N2O通量与土壤含水量呈显著正相关;在产量无显著下降的情况下,有机无机配施的减排效果最好。     

优化施氮下稻-麦轮作体系土壤N_2O排放研究

采用了静态箱法研究优化施氮下湖北稻-麦轮作体系农田N2O排放特征。结果表明,农田N2O排放量随施氮量增加而增加。N2O排放通量峰值大约发生在施氮后的第37~d。小麦季土壤N2O排放量范围为N2O 2.43~4.84kg/hm2,肥料氮通过N2O排放的损失率为0.54%0~.74%。水稻季土壤N2O排放量为N2O 0.892~.45 kg/hm2,肥料氮通过N2O排放的损失率为0.39%0~.47%。小麦季和水稻季施氮后01~5 d N2O排放量占当季总排放量的百分比分别为62.79%6~6.72%和87.97%9~3.14%。与习惯施氮相比,基于作物阶段氮素吸收增加追肥比例和施氮次数的优化施氮能有效减少土壤N2O排放。