耕作措施对双季稻田CH4与N2O排放的影响

随着全球气温的不断升高,温室气体减排成为研究的热点。该文旨在研究不同耕作措施下双季稻田CH4及N2O排放特征及其消长关系,为稻田温室气体减排及土壤固碳潜力评价提供依据。试验在湖南省宁乡县进行,通过静态箱法测定翻耕秸秆还田（CT）、旋耕秸秆还田（RT）、免耕秸秆还田（NT）的稻田CH4及N2O排放。结果表明：CH4排放主要来自于晚稻田,翻耕、旋耕和免耕晚稻田CH4排放分别占研究时段CH4排放的69%,67%,73%;各处理冬闲季CH4排放均不到研究时段排放量1%,冬闲CH4排放量为RT＞CT＞NT,差异显著;N2O排放时间变异性较大,早稻稻田N2O排放量为RT＞NT＞CT,晚稻稻田N2O排放量为NT＞RT＞CT,冬闲期各处理稻田N2O均为负排放;从研究时段排放量分析,翻耕秸秆还田有利于减少N2O排放,免耕秸秆还田有利于减少CH4排放;CH4与N2O排放呈显著负相关,冬闲季稻田CH4与N2O排放相关性不显著。总之,NT减少了CH4排放,虽N2O排放略有增加,但CH4与N2O引发的综合温室效应有所减弱。     

稻秆还田方式对麦田N2O排放的影响

通过田间试验研究了3种稻秆还田方式(表面覆盖、均匀混施和原位焚烧)对麦田N2O排放的影响.结果表明,不同稻秆还田方式麦田N2O排放量为:表面覆盖＞对照(不施稻秆)＞均匀混施＞原位焚烧.与对照相比,稻秆表面覆盖显著增加麦田N2O排放量,而均匀混施和原位焚烧显著减少N2O排放量.N2O排放通量与土壤温度无显著相关性,与土壤水分呈显著正相关.与对照相比,稻秆均匀混施使小麦产量显著增加,表面覆盖和原位焚烧对小麦产量无显著影响.     

黑麦草鲜草翻压还田对双季稻CH4与N2O排放的影响

为了研究黑麦草鲜草翻压还田对稻田温室气体排放的影响,该文利用静态箱-盆栽装置观测了尿素、黑麦草鲜草翻压还田、半量尿素与半量黑麦草鲜草混施和对照4个处理稻田CH4和N2O排放.结果表明:黑麦草鲜草翻压还田、半量尿素与半量黑麦草鲜草混施的CH4排放通量分别比对照增加了371％和210％,比尿素增加了152％和66％:尿素的CH4排放比对照高87％,差异均达到显著水平(P＜0.05).黑麦草鲜草翻压还田的CH4排放在3个时期(早稻移栽前,早稻生长期和晚稻生长期)分布均匀,约60％的CH4排放于早稻移栽前和早稻生长期.尿素的N2O排放分别为黑麦草鲜草翻压还田、半量尿素与半量黑麦草鲜草混施和对照的18倍、6.6倍和25倍.CH4和N2O的全球增温潜势(GWP)依次为黑麦草鲜草翻压还田＞半量尿素与半量黑麦草鲜草混施＞尿素＞对照,差异均显著(P＜0.05).黑麦草鲜草翻压还田虽然增加了稻田CH4排放,但减少了N2O排放,抑制了 尿素对N2O的排放.     

麦秆还田方式对旱地土壤综合温室效应的影响

采用静态箱–气相色谱法,研究了秸秆还田方式对华北平原旱地玉米生长季土壤温室气体(CO2、CH4和N2O)排放的影响。结果表明:小麦秸秆不同还田方式下,土壤CO2、CH4和N2O的排放动态无显著差异,但排放量因温室气体种类而异。秸秆直接还田处理的CO2、N2O排放量分别显著高于无秸秆还田、秸秆原位焚烧、生物质炭还田处理的29.7%、17.5%、31.7%和78.1%、76.3%、114.0%;而CH4排放量在各试验处理间无显著差异。从各处理的综合温室效应(GWP)来看,生物质炭还田处理的GWP比秸秆直接还田处理显著降低28.7%,而与无秸秆还田和秸秆原位焚烧处理无显著差异。考虑到作物产量变化,进一步分析表明,生物质炭还田处理温室气体强度(GHGI)比无秸秆还田和秸秆原位焚烧处理分别降低4.9%和14.9%,差异不显著,比秸秆直接还田处理显著降低36.0%。因此,在华北平原秸秆炭化生物质炭还田具有显著的综合减排作用,是一种土壤农田低碳生产的秸秆利用途径。     

秸秆还田年限及还田量对稻田净温室效应的影响

本文研究了不同秸秆还田年限（2 年和13 年）和还田量（0、1.6 、3.2和4.8 t/hm2）对稻田CH4和N2O排放、土壤固碳速率和净温室效应的影响。结果表明：稻田CH4排放量在第2年和第13年均随秸秆还田量的增加呈线性增加，但第13年单位秸秆还田量对CH4排放的平均促进效应比第2年降低3%；各处理N2O排放量在第2年无显著差异，第13年显著促进N2O排放55% ~ 171%，且随秸秆还田量的增加呈线性增加；土壤固碳速率在第2年随秸秆还田量的增加呈线性增加，但第13年下降80% ~ 84%，且各处理间无显著差异；净温室效应随秸秆还田量的增加呈线性增加，但从第2年到第13年经历了从汇到源的过程，这说明秸秆还田量对净温室效应的影响受还田年限调控，其增加的温室效应逐步完全抵消了土壤固碳的减排效益，加剧了全球气候变暖。因此，稻田在长期秸秆还田条件下是一个重要的碳源，亟待优化秸秆还田技术，进一步固碳减排，以实现农业可持续发展。     

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。     

冬季秸秆还田对冬灌田水稻生长期CH4产生、氧化和排放的影响

有机肥施用和土壤水分管理是影响稻田CH4排放最重要的2个因素。本文通过室内培养和田间试验研究了冬季秸秆还田对冬灌田水稻生长期CH4的产生、氧化和排放的影响。结果表明:淹水混施处理CH4产生潜力在水稻移栽后35和51天显著大于淹水不施肥处理(p0.05),其余时间则无显著差异(p0.05);冬季秸秆还田对CH4氧化潜力无显著影响(p0.05),水稻生长期土温和稻田施用氮肥可能是较其更重要的影响因素;淹水混施处理CH4平均排放通量(CH426.7mg/(m2·h))显著大于淹水不施处理(CH420.3mg/(m2·h))(p0.05)。     

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。     

施氮水平对稻田土壤温室气体排放的影响

该研究以江西稻田为研究对象,设置了不施氮对照(N0)、减氮40%(N1)、常规施氮(N2)、增氮50%(N3)等4个处理,采用静态箱-气相色谱法研究了稻田温室气体(N_2O、CH4、CO_2)的排放通量和速率,并计算了温室气体排放强度及全球增温潜势。结果表明:在晚稻栽培过程中,N_2O和CO_2的排放通量均出现3次峰值,且都表现为增施氮肥处理高于其他处理,而CH4排放通量仅出现一次峰值;N0、N1、N2的N_2O和CO_2的总排放量无显著差异(P0.05),但N3处理下的N_2O和CO_2的排放量显著高于其他处理(P0.05);与对照比,N1、N2和N3的CH4总排放量分别提高了58.70%、69.63%、96.15%,净增温潜势分别增加了22.34%、25.34%、52.92%;N3的温室气体排放强度最高,达1.12kg/kg,显著高于N1和N2。     

秸秆还田对稻麦两熟高产农田净增温潜势影响的初步研究

对长江下游稻麦两熟农田生态系统2009—2010年的CH4和N2O排放以及土壤碳固定进行了分析,初步研究了秸秆还田对稻麦两熟高产农田净增温潜势的影响。结果表明,秸秆还田对稻麦两熟高产农田周年CH4和N2O排放总量、土壤碳固定量以及净增温潜势均有显著或极显著影响：秸秆还田条件下周年CH4、N2O排放总量分别为394 kg CH4.hm-2、2.39 kg N2O.hm-2,土壤碳固定量、净增温潜势分别为1.14 t C·hm-2、6383 kg CO2-equivalents·hm-2;较秸秆不还田增加CH4排放总量152%、减少N2O排放总量14%、增加土壤碳固定量531%、增加净增温潜势57%。以上结果表明,秸秆还田使短期内稻麦两熟高产农田的温室效应明显提高,但其长期效果如何还有待观测。     

Wheat straw management affects CH4 and N2O emissions from rice fields

A 3-year field experiment was conducted in Jiangsu Province, China from 2004 to 2006 to investigate CH₄ and N₂O emissions from paddy fields as affected by various wheat straw management practices prior to rice cultivation. Five methods of returning wheat straw, no straw, evenly incorporating, burying straw, ditch mulching and strip mulching, were adopted in the experiment. Evenly incorporating is the most common management practice in the region. Results showed that compared with no straw, evenly incorporating increased CH₄ emission significantly by a factor of 3.9-10.5, while decreasing N₂O emission by 1-78%. Methane emission from burying straw was comparable with that from evenly incorporating, while N₂O emission from burying straw was 94-314% of that from evenly incorporating. Compared with evenly incorporating, CH₄ emission was decreased by 23-32% in ditch mulching and by 32% in strip mulching, while N₂O emission was increased by a factor of 1.4-3.7 in ditch mulching and by a factor of 5.1 in strip mulching. During the rice-growing season, the emitted N₂O was negligible compared to that of emitted CH₄. No significant difference in grain yield was observed between ditch mulching, burying straw, evenly incorporating and no straw. Compared with no straw, the grain yield was increased by 27% in strip mulching. Based on these results, the best management practice for returning wheat straw to the soil is strip mulching wheat straw partially or completely onto the field surface, as the method reduced CH₄ emission from rice fields with no decrease in rice yield.     

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。     

Is burial of wheat straw in ditches a way to reduce CH4 emissions from rice cultivation?

Abstract

Burial of wheat straw in ditches and incorporation of wheat straw are the two main ways of returning wheat straw prior to rice cultivation in China. To examine the effect of burying wheat straw in ditches on CH₄ emissions from rice cultivation, a field experiment was conducted at Yixing, Jiangsu, China in 2004. CH₄ flux was measured using a closed-chamber technique in three treatments (CK, no wheat straw application; WI, evenly incorporating 3.75 t ha^?1 wheat straw into the 0.1 m topsoil; WD, burying 3.75 t ha^?1 wheat straw in 0.14-m deep by 0.25-m wide ditches). Seasonal CH₄ emissions ranged from 49.7 to 218.4 kg CH₄ ha^?1. The application of wheat straw in these two ways significantly increased CH₄ emissions by 4.0-fold and 4.4-fold, respectively (P < 0.05). Although CH₄ flux from the non-ditch area in the WD treatment was as low as that in the CK treatment, it was counter-balanced by extremely high CH₄ flux from the ditch, which was approximately 6.0-fold as much as that from WI, leading to comparability between treatments WI and WD in total CH₄ emissions (P > 0.05). No significant difference was observed between the three treatments in grain yield (P > 0.05). The results indicated that burial of wheat straw in ditches is not a way to reduce CH₄ emission from rice cultivation.     

不同施肥处理稻田甲烷和氧化亚氮排放特征

采用静态箱－气相色谱法对长期不同施肥处理(NPKS、CK、NPK和NKM)的稻田CH₄和N₂O排放进行了观测。结果表明，稻田CH₄和N₂O排放季节变化规律明显不同，二者排放通量季节变化呈显著负相关(p<0.01)。与单施化肥和CK相比，施用有机肥显著促进CH₄排放，排放量最高的NPKS处理早晚稻田排放量分别是：526.68 kg/hm²和1072.92 kg/hm²。对于N₂O排放，早稻田各处理间差异不显著，NPK处理排放量最大，为1.48 kg/hm²；晚稻田各处理差异极显著(p<0.01)，NPKS处理排放量最大，为1.40 kg/hm²。晚稻田CH₄排放通量和10 cm土层温度及土壤pH值相关极显著(p<0.01)，并与二者存在显著的指数关系。没发现N₂O排放通量与温度及pH值间存在显著相关。稻田CH₄和N₂O排放受多种因素影响，但对全球变暖的贡献率CH₄远大于N₂O。NPKS处理的增温潜势最大，NPK处理的最小。     

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。     

太湖地区不同水旱轮作方式下稻季甲烷和氧化亚氮排放研究

为准确编制我国稻田温室气体排放清单及制定合理减排措施提供基础数据,选择太湖地区典型水稻种植区江苏省苏州市,研究设计了休闲水稻(对照,CK)、紫云英水稻(T1)、黑麦草水稻(T2)、小麦水稻(T3)和油菜水稻(T4)5种水旱轮作方式,采用静态箱气相色谱法,开展了不同水旱轮作方式下水稻生长季田间甲烷(CH4)和氧化亚氮(N2O)排放监测试验。试验结果表明:不同水旱轮作方式下水稻生长季CH4排放通量呈先升高后降低的变化趋势,CH4排放峰值出现在水稻生育前期,移栽至有效分蘖临界叶龄期CH4累积排放量占全生育期排放总量的比例为65%~81%,而N2O仅在水稻烤田期间有明显排放。水旱轮作方式对稻季CH4和N2O排放有极显著(P 0.01)影响,CH4季节总排放量表现为T1(283.2 kg.hm 2)CK(139.5 kg.hm 2)T3(123.4kg.hm 2)T4(114.7 kg.hm 2)T2(100.8 kg.hm 2),N2O季节总排放量顺序为T1 T4 T3 T2 CK,依次为1.06kg.hm 2、0.87 kg.hm 2、0.81 kg.hm 2、0.72 kg.hm 2和0.53 kg.hm 2。T1处理稻季排放CH4和N2O产生的增温潜势最高[7 396 kg(CO2).hm 2],显著(P 0.05)高于其他处理,比CK[3 646 kg(CO2).hm 2]增加103%,T2[2 735kg(CO2).hm 2]较CK减少25%(P 0.05)。紫云英水稻轮作方式增加了太湖地区水稻生长季的温室效应。     

Effect of calcium silicate on nutrient use of lowland rice and greenhouse gas emission from a paddy soil under alternating wetting and drying

In intensively irrigated rice cultivation, plant-available silicon (Si) is a crucial nutrient for improving rice productivity. As a source of Si, calcium silicate (CaSiO₃) was amended to evaluate the effect of silicate fertilizer on rice production, nitrogen (N) use efficiency, and greenhouse gas (GHG) emission under alternating wetting and drying in a pot experiment using a tropical soil from a paddy field of the International Rice Research Institute (IRRI) in the Philippines. Four levels of CaSiO₃ amendment, 0, 112.7, 224.5, and 445.8 kg ha^-1, with the recommended N rate were tested. The results showed that although CaSiO₃ amendment of 112.7 kg ha^-1 resulted in higher rice straw, improved N use efficiency, and reduced N₂O emission, there was no difference in grain yield among the four levels of CaSiO₃ amendment owing to relatively lower harvest index. Moreover, CaSiO₃ amendment showed a reverse trend between CH₄ and N₂O emissions as it reduced N₂O emission while led to significantly increased CH₄ emission and global warming potential. Thus, CaSiO₃ amendment was a possible alternative to improve N use efficiency and increase rice straw biomass, but it needs to be reviewed in line with grain yield production and GHG emission. It is also imperative to test an optimal method of silicate fertilizer amendment in future research in order to compromise a negative impact in tropical soils.     

淹水土壤有机酸积累与秸秆碳氮比及氮供应的关系

有机酸积累和毒害是稻田秸杆还田中受到广泛关注的问题。本文以水稻与小麦秸杆为材料，采用淹水培养研究了甲酸、乙酸、丙酸及丁酸在士壤中的积累及其与秸秆碳氮比、氮肥添加量的关系。结果表明，在不施用氮肥的情况下。随秸秆用量的增加，秸秆处理的有机酸积累均显著增多。与稻秸处理相比，麦秸处理的有机酸（尤其足丙酸）积累量显著较高，土壤溶液中NH4^＋浓度显著较低。加入尿素明显减少有机酸积累，促进CH4排放，但对CO2的排放无显著影响；氮素的影响在麦秸处理中表现的尤为明显。上述结果说明麦秸的高碳氮比增加了无机氮的生物固定，抑制有机酸向CH4转化，从而导致麦秸处理有机酸积累量高于稻秸处理。施用氮肥是减少麦秸还田后有机酸积累的有效措施之一，但此措施将可能促进CH4的排放。     

三江平原寒地稻田CH4、N2O排放特征及排放量估算

利用静态暗箱-气相色谱法，于2003-2006年对三江平原寒地稻田CH₄、N₂O通量进行了为期4年的田间原位观测研究。结果表明：三江平原寒地稻田CH₄和N₂O排放具有明显的季节变化，水稻生长季淹水期是CH₄排放的强源，稻田排水后CH₄排放显著下降，休闲期CH₄排放微弱或呈弱吸收汇，整个生长季CH₄排放呈现单峰型态，并随水稻植株生长和叶面积指数而变化；水稻生长季和休闲期N₂O排放通量都很小，冬季休闲期有时还出现微弱的吸收现象。生长季一般在施肥和表土落干时都会出现不同强度的排放峰，除了几次比较显著的排放峰值外，其它淹水状态下N₂O排放很弱；温度和土壤水分状况是影响稻田CH₄和N₂O排放的重要因子，稻田积水深度和气体排放无明显的相关性；水稻植株对稻田土壤CH₄排放起促进作用而对稻田土壤N₂O排放起抑制作用；稻田氮肥用量增加可以降低土壤CH₄排放，但却增加了N₂O的排放。根据试验数据对三江平原地区寒地稻田CH₄和N₂O排放总量估算值分别为0.1035 Tg/a和 0.0021 Tg/a。     

Water Management Influencing Methane and Nitrous Oxide Emissions from Rice Field in Relation to Soil Redox and Microbial Community

Abstract

Methane (CH₄) and nitrous oxide (N₂O) emissions from an irrigated rice field under continuous flooding and intermittent irrigation water management practices in northern China were measured in situ by the static chamber technique during May to October in 2000. The intermittent irrigation reduced total growing‐season CH₄ emission by 24.22% but increased N₂O emission by 23.72%, when compared with the continuous flooding. Soil Eh and four related bacterial groups were also measured to clarify their effects on gaseous emissions. Three ranges of soil redox potential were related to gas emissions: below ?100 mV with vigorous CH₄ emission, above +100 mV with significant N₂O emission, and +100 to ?100 mV with little CH₄ and N₂O emissions. Intermittently draining the field increased soil oxidation, with a decrease in CH₄ emission and an increase in N₂O emission. In general the mid‐season drainage slightly increased the populations of methanotrophs, nitrifiers, and denitrifiers but decreased that of methanogens.