不同耕作制度下江西省稻田甲烷排放的时空特征

基于2000～2019年江西省气象资料及统计资料,分析了不同耕作制度(休闲期和耕作期,单季稻和双季稻)稻田生态系统CH4排放动态及时空特征.结果 表明:自21世纪以来,江西省稻田生态系统的CH4年排放总量呈增加趋势,增长率为0.80万t/a,其中双季稻田的增加率略高于单季稻田;双季稻的CH4排放量明显高于单季稻,耕作期的CH4排放量明显高于休闲期;江西省11个设区市稻田甲烷年总排放量均呈现逐年增长趋势,增速最快的设区市为上饶市;在2018年,江西省稻田CH4年排放高值区主要分布在吉安市、宜春市和上饶市,总共占江西省排放总量的49.1％,而年排放低值区则分布在萍乡市、新余市和景德镇市;单位面积稻田甲烷排放量最高的地区为南昌市(10.89 t/km2),排放量较低的区域则位于九江市和赣州市.因此,江西省耕作期、双季稻的CH4排放对稻田生态系统CH4排放的贡献较大.     

保护性耕作下双季稻农田甲烷排放特征及温室效应

 【目的】传统耕作方式和秸秆焚烧造成土壤有机质的大量损失,使农田成为温室气体一个重要排放源,本文旨在研究保护性耕作对稻田CH4排放通量及其温室效应的影响,为评价耕作措施对土壤固碳潜力和温室气体减排影响提供依据。【方法】通过对翻耕秸秆不还田（CT）、翻耕秸秆还田(CTS)、旋耕秸秆还田(RTS)、免耕秸秆还田(NTS)处理的稻田CH4排放进行连续观测,分析稻田CH4排放特征及其温室效应。【结果】在秸秆还田情况下,早稻生长季旋耕和翻耕的CH4排放量差异不大,但显著高于免耕;晚稻生长季旋耕CH4排放量显著高于翻耕和免耕;冬闲季节各处理CH4排放量较小,翻耕CH4排放量显著高于旋耕和免耕。在翻耕情况下,秸秆还田处理和秸秆不还田处理全年CH4排放特征基本相同。秸秆还田主要增大晚稻生长季和冬闲季节的CH4排放,对早稻生长季CH4排放影响较小。全年CH4排放导致的温室效应为RTS＞CTS＞NTS＞CT,且差异均达显著水平。各处理全年CH4排放主要来自早晚稻生长季,冬闲季节占的比重很小均不到1%。与翻耕相比,旋耕对温室效应的贡献是翻耕的1.98倍,而免耕减小温室效应,约减排15%。与秸秆还田相比,秸秆不还田减小温室效应,约减排42%。【结论】目前双季稻区推行保护性耕作的主要措施旋耕秸秆还田对温室效应的贡献最大,秸秆不还田和免耕均有利于减小温室效应。但考虑到秸秆还田有利于提升地力,且秸秆以其它方式处理导致的温室效应还有待于研究,建议在长江中下游双季稻区推广以免耕秸秆还田为主的保护性耕作。     

基于DNDC模型稻田甲烷排放影响因子的敏感性分析

以我国东北单季稻区、长江中下游稻麦轮作区和南方双季稻区的典型稻田为对象,基于DNDC(denitrification-decomposition)模型,研究气象条件、土壤性状和农田管理技术对稻田甲烷排放影响的敏感性差异。结果表明,平均气温是影响不同稻作区甲烷排放最大的因子;土壤容重、秸秆还田量、土壤黏粒含量、土壤有机碳(SOC),以及水稻生长中期晒田时间也对甲烷排放有明显影响,土壤pH、施氮量和降雨量对甲烷排放影响较小。不同区域各因子的敏感性指数相比,东北单季稻区降雨量、SOC和土壤容重较高,长江中下游稻麦轮作区秸秆还田的敏感性指数较高,而南方双季稻区则表现为平均气温和土壤黏粒含量更高。     

不同耕作制度下江西省稻田甲烷排放的时空特征

基于2000～2019年江西省气象资料及统计资料,分析了不同耕作制度(休闲期和耕作期,单季稻和双季稻)稻田生态系统CH_4排放动态及时空特征。结果表明:自21世纪以来,江西省稻田生态系统的CH_4年排放总量呈增加趋势,增长率为0.80万t/a,其中双季稻田的增加率略高于单季稻田;双季稻的CH_4排放量明显高于单季稻,耕作期的CH_4排放量明显高于休闲期;江西省11个设区市稻田甲烷年总排放量均呈现逐年增长趋势,增速最快的设区市为上饶市;在2018年,江西省稻田CH_4年排放高值区主要分布在吉安市、宜春市和上饶市,总共占江西省排放总量的49.1%,而年排放低值区则分布在萍乡市、新余市和景德镇市;单位面积稻田甲烷排放量最高的地区为南昌市(10.89 t/km²),排放量较低的区域则位于九江市和赣州市。因此,江西省耕作期、双季稻的CH_4排放对稻田生态系统CH_4排放的贡献较大。     

稻-鸭生态种养技术减排甲烷的研究及经济评价

【目的】稻－鸭生态种养技术是中国传统农业的精华，研究其减排CH4的效果，为进一步开发利用这一经典农艺提供理论基础和实践依据。【方法】采用田间试验及经济学方法研究稻-鸭生态种养技术减排CH4的效果及经济效益。【结果】稻田CH4排放通量的日变化与气温日变化基本一致。稻田CH4排放通量的高峰值出现在晚稻分蘖盛期，免耕养鸭稻田、免耕不养鸭稻田和翻耕不养鸭稻田的CH4排放通量分别为24.1、32.2和40.5 mg·m-2·h-1。在晚稻分蘖始-分蘖盛期，稻-鸭生态种养技术对稻田CH4排放的控制效果明显，分别比免耕不养鸭稻田、翻耕不养鸭稻田的CH4排放量减少2.333、4.723 g·m－2。晚稻整个生育期间，免耕养鸭稻田CH4排放量比免耕不养鸭稻田、翻耕不养鸭稻田分别减少3.373和5.590 g·m－2。采用免耕稻-鸭生态种养技术农户的财务净效益比采用免耕不养鸭技术和翻耕不养鸭技术农户分别增加2 166、4 207 yuan/ha。减去CH4排放的环境成本，采用稻－鸭生态种养技术的农户的经济效益为5 000 yuan/ha，比采用免耕不养鸭技术和翻耕不养鸭技术的农户分别增加2 206和4 274 yuan/ha。【结论】稻-鸭生态种养技术既能增加农户的财务收入，又能减少稻田CH4排放量，具有较好的环境效益，是一种很有发展潜力的可持续农业生产模式。     

不同稻草还田模式下双季稻田周年CH4排放特征及温室效应

采用静态箱-气相色谱法对南方双季稻田稻季无草翻耕冬季休闲(CK)、周年稻草焚烧还田翻耕(BST)、稻季稻草覆盖免耕冬季高桩(SNTH)、稻季稻草覆盖免耕冬季翻埋(SNTB)和稻季稻草翻耕还田冬季稻草翻埋(STB)5种稻草还田模式下双季稻田周年CH4排放进行观测,分析双季稻田周年CH4排放特征及其温室效应,旨在探索双季稻田CH4减排最佳的稻草还田方式及土壤耕作调控技术模式。结果表明:早、晚稻季CH4排放总量分别占全年CH4排放总量的43.9%和52.1%,冬闲季CH4排放比例很小,仅为4.0%;稻草还田显著增加了周年CH4排放总量(P<0.05),增加幅度为25.9%~92.8%(P<0.05),与STB处理相比,SNTH处理和SNTB处理均能显著降低CH4排放(P<0.05);不同稻草还田处理周年CH4温室效应大小顺序为:STB>BST>SNTB>SNTH>CK。可以看出,双季稻田稻季稻草覆盖免耕还田、冬季翻埋稻草还田或留桩还田能显著减缓因稻草直接还田CH4排放引起的温室效应,在南方双季稻区是一项可行的CH4周年减排的稻草还田调控技术模式。     

艾比湖地区棉田、撂荒地土壤CH_4排放通量日变化规律研究

【目的】定量分析干旱区农田撂荒前后土壤甲烷(CH4)排放通量的日变化,着重探讨影响土壤CH4排放的环境因子,为解释人类活动对该地区农田生态系统的土壤CH4排放的影响提供数据支持。【方法】用静态箱法结合Li-7700快速CH4分析仪(Li-7700,Li-cor Inc,USA)对艾比湖地区农田生态系统中棉田及撂荒地生长季(2010年8月)的土壤CH4排放浓度和密度进行实时测定,并分析水热因子对土壤CH4排放的影响。【结果】棉田、撂荒地CH4排放具有较明显的昼夜变化,棉田呈双峰曲线,撂荒地呈单峰或双峰曲线。在观测时间内,10 a棉田的平均通量为2.23 mg/(m2.h),最大值为61.01 mg/(m2.h),最小值为-41.05 mg/(m2.h);10 a撂荒地的平均通量为-3.90 mg/(m2.h),最大值为50.25 mg/(m2.h),最小值为-87.39mg/(m2.h)。棉田、撂荒地土壤CH4排放与土壤含水量、空气相对湿度相关不显著;所有样地CH4排放量与15、20 cm的土壤温度相关性最高(相关系数:棉田为-0.70,-0.71;撂荒地为-0.52,-0.52,P<0.01);综合考虑水分、温度因素可以解释土壤CH4排放变化的70.60%～85.61%,这比单独考虑水分或温度对土壤CH4排放变化的解释度都高。【结论】棉田是土壤CH4微弱的源,撂荒地是土壤CH4微弱的汇,水分、温度是影响生长季棉田和撂荒地土壤CH4排放变化最主要的环境因子。     

双季稻田甲烷排放与土壤产甲烷菌群落结构和数量关系研究

为揭示南方双季稻田甲烷排放与土壤产甲烷菌群落结构和数量的关系,监测了双季稻田甲烷排放规律,并采用PCR-DGGE和荧光原位杂交法（FISH）分别分析了水稻不同生育期土壤产甲烷菌群落结构和数量的变化特征。结果表明：早晚稻生育期内的甲烷排放总量分别为9.28 g·m-2和7.78 g·m-2。早晚稻生育期内产甲烷菌的群落结构和种群数量均存在一定的季节变化,以水稻生长旺盛期群落结构复杂、数量多,其中水稻移栽20 d左右土壤产甲烷菌数量最多,早、晚稻分别为1.14×107个·g-1干土和6.72×106个·g-1干土,均显著高于当季其他生育期。早稻生育期内产甲烷菌的群落结构多样性比晚稻复杂,数量比晚稻多,这与双季稻田的甲烷排放规律一致。稻田甲烷排放量与稻田土壤产甲烷菌的数量存在显著的正相关关系,而与群落结构没有显著相关性。因此,控制稻田产甲烷菌数量可以有效减少甲烷的排放量。     

不同耕作方式与施氮水平下稻田CH4排放的动态变化

【目的】探讨耕作方式和施氮肥对稻田CH4排放的影响。【方法】设常耕、免耕两种耕作方式和施氮、不施氮两种施氮模式共4个处理,研究其CH4排放随水稻生长的动态变化和日变化的规律。【结果】各处理稻田CH4排放表现为双峰型模式,峰期分别出现在分蘖期和抽穗期。水稻拔节前,免耕明显降低稻田CH4的排放通量。水稻拔节后,免耕稻田CH4排放通量高于常耕稻田。免耕水稻全生育期稻田CH4排放量比常耕减少32.35%。两种耕作方式下,与不施氮处理相比,施用氮肥提高稻田CH4排放通量2.73~3.26倍。常耕、免耕稻田CH4排放的日变化存在差异。免耕稻田CH4排放通量峰值出现较晚,低谷期出现较早,日变化幅度较小。【结论】免耕水稻全生育期稻田CH4排放通量比常耕低,施用氮肥显著提高稻田CH4的排放。     

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。     

稻麦两熟制农田不同土壤耕作方式对稻季CH_4排放的影响

【目的】研究稻麦两熟制农田不同土壤耕作方式对水稻生长季CH4排放的影响,为长江下游稻麦两熟制农田温室气体减排提供对策。【方法】采用裂区设计,利用静态暗箱-气相色谱法研究麦季土壤耕作方式(免耕、旋耕和翻耕)和稻季土壤耕作方式(旋耕和翻耕)对水稻生长季CH4排放的影响。【结果】稻麦两熟制农田不同土壤耕作方式下水稻生长季CH4排放呈先升高后降低的变化趋势,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64.73%—86.84%。水稻生长季CH4排放总量麦季免耕极显著高于麦季旋耕和麦季翻耕,平均增加53%和24%;稻季翻耕较稻季旋耕平均增加CH4排放量10%,差异达显著水平。不同土壤耕作处理稻季CH4排放总量为:麦季免耕+稻季翻耕麦季免耕+稻季旋耕麦季翻耕+稻季翻耕麦季翻耕+稻季旋耕麦季旋耕+稻季翻耕麦季旋耕+稻季旋耕,"单位产量的CH4排放量"表现趋势相同。水稻生长期内CH4排放通量的季节变化和土壤Eh呈极显著负相关,CH4排放总量与0—5cm耕层土壤有机质含量呈极显著正相关。【结论】麦季土壤耕作方式和稻季土壤耕作方式对水稻生长季CH4排放总量有显著或极显著影响,在长江下游稻麦两熟制农田采用周年旋耕措施能有效减少水稻生长季CH4的排放。     

覆草旱作对稻田土壤活性有机碳的影响

[目的]研究覆草旱作和免耕覆草旱作稻田土壤总有机碳、活性有机碳含量和碳库管理指数的特征.[方法]在江西省余江县水稻原种场的双季稻田,设置常规水作、裸地旱作、覆草旱作、免耕裸地旱作和免耕覆草旱作5个处理.于第5年晚稻收获期,采集以上处理的耕层土壤样品,测定了土壤总有机碳和活性有机碳含量.[结果]与常规水作相比,覆草旱作和...     

中国稻田CH_4和N_2O排放及减排整合分析

【目的】对中国有关稻田CH4和N2O排放试验结果进行整合分析,估算不同管理措施的减排潜力,为稻田CH4和N2O减排提供参考依据。【方法】通过建立中国稻田CH4和N2O排放的数据库,研究稻田CH4和N2O的排放特征,分析作用显著的影响因素,比较不同措施的减排效果。【结果】中国稻田CH4排放存在明显的地域性分布规律,主要表现为西南地区稻田CH4排放远高于其它地区。水稻生长季节水分管理方式、非水稻生长季水分状态、化肥氮投入量和有机物料对稻田CH4排放具有重要影响(P0.05)。与淹水灌溉(CF)相比,前期淹水-中期晒田-淹水(F-D-F)、前期淹水-中期晒田-淹水-湿润灌溉(F-D-F-M)和间歇灌溉或完全湿润(M)降低稻田CH4排放的幅度分别为45%、59%和83%。与休闲期淹水(F)相比,采取冬闲期排干(SD)、稻旱轮作(LD)或旱-旱-稻轮作模式(TD),能降低稻田CH4排放42%—56%。不同有机添加物产生CH4的能力的顺序为:作物秸秆+厩肥(S+FM)绿肥(GM)厩肥(FM)作物秸秆(S)堆肥或沼渣(CM)。化学氮肥的种类对CH4排放有一定的影响,但特征不明显,而随着氮肥用量(N)的增加,CH4排放逐渐降低。当0N≤150kgN·hm-2,150N250kgN·hm-2和≥250kgN·hm-2时,CH4排放较不施任何肥料降低12%、29%和65%。中国稻田N2O排放的地域性分布特征不明显。水稻生长季节水分管理方式、非水稻生长季水分状态和总氮投入量是影响N2O排放的最重要的因素(P0.05)。与CF相比,F-D-F、F-D-F-M和M能够提高稻田N2O排放12%、140%和478%,而且在F-D-F、F-D-F-M模式下的氮肥N2O排放因子分别为0.43%和0.68%。不同非水稻生长季水分状态模式下N2O排放平均值表明,SD、LD和TD比F增加40%—110%的排放。【结论】稻田CH4和N2O排放的消长关系表现在水分管理、非水稻生长季节的水分状态和氮素的投入量等方面。合理的减排措施应基于二者的综合考虑。通过优化稻田水肥管理措施可降低稻田CH4和N2O排放的温室效应。     

控释肥和添加剂对双季稻温室气体排放影响和减排评价

【目的】稻田生态系统的温室气体排放一直是气候变化领域的研究热点,对发展低碳农业和缓解全球变暖具有重要意义。研究控释肥和添加剂对双季稻（Oryza sative L）温室气体排放和产量的影响,旨在综合评价其减排效果,筛选既能保证产量又能有效减排的施肥措施。【方法】以华中江汉平原地区双季稻为研究对象,设置6种不同控释肥或添加剂处理,包括①习惯施肥作为对照,②硫包膜控释尿素,③树脂包膜控释尿素,④缓释碧晶尿素,⑤尿素中加入质量分数1%的硝化抑制剂二甲基吡唑磷酸盐（DMPP）,⑥施肥时泼洒与尿素等量的1：200倍稀释有效微生物菌剂培养液（EM菌剂）,采用自动静态箱-气相色谱法对温室气体排放通量进行长期连续监测,同步观测土壤无机氮素和产量,得出不同施肥处理的温室气体（CH4和N2O）排放特征,由内插加权法求得排放总量,最终计算出综合温室效应和排放强度。【结果】不同施肥处理下CH4和N2O排放通量具有较为明显的季节变化规律。早稻CH4排放总量以树脂包膜控释尿素最低,晚稻以碧晶尿素最低;而早稻和晚稻N2O排放总量均以硝化抑制剂DMPP最低。综合两个季节,各施肥处理的综合温室效应（以CO2当量100年算）差异显著（P＜0.05）,其中常规施肥＞硫包膜控释尿素＞硝化抑制剂DMPP＞EM菌剂＞碧晶尿素＞树脂包膜控释尿素;控释肥和添加剂处理对比常规均有不同程度的减排效果,其中树脂包膜控释尿素减排效果最高为56.2%,碧晶尿素次之为45.6%,且晚稻减排效果明显高于早稻。早稻控释肥和添加剂处理产量与常规施肥差异不显著,晚稻则存在显著增产,增产幅度为13.5%-16.2%。各处理的温室气体排放强度GHGI以树脂包膜控释尿素最低,与常规施肥差异极显著（P＜0.01）。【结论】双季稻不同施肥处理CH4和N2O的排放总量差异显著,控释肥和添加剂处理均能达到不同程度的减排。控释肥和添加剂处理对早稻增产效果差异不显著,对晚稻增产效果差异显著,减排效果也高于早稻。综合考虑经济效益和减排效果,可得出在当前的稻田管理条件下施用包膜控释肥、抑制剂和生物菌剂,能保证产量并有效降低温室气体排放,是水稻低碳高产可行的施肥措施。     

基于Meta分析中国水稻产量对施肥的响应特征

目的 定量分析近30年施肥对中国水稻产量的综合效应和影响机制,为水稻种植区域肥料的科学施用提供依据。方法 以全国水稻土长期监测点为平台,将相应的监测数据按照种植区域、试验时间、种植制度、作物类型、施肥类型、土壤质地、土壤pH、土壤有机质含量、土壤全氮含量、土壤有效磷含量、土壤速效钾含量、土壤缓效钾含量进行分组,以不施肥处理作为对照,利用Meta-analysis方法探究施肥对水稻产量的综合效应及其影响因素。结果 近10年（2008—2017）以来,无论施肥与否,水稻产量均显著高于1988—1997和1998—2007年对应的水稻产量。与不施肥相比,施肥显著提高水稻产量,其提高幅度平均为80.8%。在西南地区施肥对水稻产量的提高幅度最高（98.5%）,显著高于华北地区（70.3%）。不同试验时间下,施肥比不施肥处理在1988—1997年对水稻产量提高的幅度（99.1%）高于1998—2007年（84.2%）和 2008-2017年（78.1%）。不同种植制度下,施肥较不施肥处理能显著提高一年三熟水稻产量（92.0%）,且提高幅度均高于一年一熟（76.2%）和一年两熟（81.9%）。与不施肥相比,双季稻施肥对水稻产量的提高幅度（85.9%）高于单季稻区（75.9%）和水稻-其他作物（79.5%）。与不施肥相比,有机肥与无机肥配合施用对水稻产量提高幅度（88.3%）高于化肥单施处理（76.6%）。施肥较不施肥处理能显著提高黏质土壤水稻产量（92.0%）,提高幅度显著高于砂质土壤（58.0%）和壤质土壤（77.5%）。随着土壤有机质和有效磷含量的增加,施肥较不施肥处理水稻产量提高的幅度呈降低趋势。在较高的土壤pH（＞7.5）、较低土壤全氮（＜1.5 g·kg ^-1）和缓效钾（＜150 mg·kg ^-1）情况下,施肥较不施肥处理水稻产量提高的幅度较高。随机森林分析结果表明：施肥对水稻产量提高幅度主要受水稻种植区域、土壤全氮和种植制度的影响。此外,肥料的农学效率与施肥对水稻产量增产幅度呈极显著正相关。结论 虽然当前施肥对水稻产量增加的趋势在降低,但是适量的肥料投入（尤其是西南地区）是提高和维持水稻高产的重要措施,尤其是有机肥与无机肥配合施用增产效果更加显著。同时,在种植制度的基础上,各水稻种植区域应结合土壤质地、土壤氮素和钾素等方面作为肥料投入的主要依据。     

气候变暖背景下中国南方水稻生长季可利用率变化趋势

【目的】研究1951—2010年中国南方主要熟制水稻生长季可利用率的空间分布特征及演变趋势,为南方稻作区种植制度调整提供理论参考。【方法】基于前人种植制度区划方法将南方稻作区分为16个水稻种植亚区,假设不同稻作制的作物品种搭配不变,采用水稻生育期气象生态模拟方法,利用水稻潜在生长季长度与理论生长季长度的比值,评价气候变化背景下研究区域各亚区水稻生长季可利用率的分布特征及演变趋势。【结果】利用ArcGIS对1951—2010年水稻潜在生长季长度的地理分布函数进行运算,获取了南方稻作区80%保证率水稻潜在生长季长度的10 km×10 km的空间分布数据;数据结果表明,气候变化背景下南方稻作区水稻潜在生长季长度呈先增后减的变化趋势,单季稻种植区水稻潜在生长季长度增幅大于双季稻种植区;研究区不同熟制水稻的理论生长季呈缩短趋势,单季稻种植区缩短天数大于双季稻种植区;水稻潜在生长季的延长和水稻理论生长季的缩短造成了水稻生长季可利用率呈增加趋势。【结论】气候变暖背景下中国南方主要熟制水稻生长季可利用率呈增加趋势,合理安排熟制、提高复种指数是气候变化背景下提高水稻生长季利用率的主要措施。     

稻草及其循环利用后的有机废弃物还田效用研究

【目的】研究稻草及其循环利用后的有机废弃物还田对稻田土壤肥力、生态及经济效益的影响,为稻草等有机废弃物资源化再利用提供理论依据。【方法】以无肥(O)和纯施化肥(CK)为对照,设置稻草、菌渣、牛粪、沼渣与减量化肥配施处理(NPK+S、NPK+FD、NPK+CD和NPK+BD),研究4种有机废弃物还田对土壤理化性质、CH4和N2O排放、水稻产量及经济效益的影响。【结果】4种有机废弃物还田均可一定程度地降低土壤容重、增加孔隙度及提高土壤团聚体的稳定性,提高土壤有机质、速效养分的含量,从而提高了土壤肥力水平;有机废弃物与减量化肥配施处理与CK处理相比,早稻略有减产,晚稻略有增产且实际收入也有所增加,但差异均不显著,而产投比却明显高于CK处理;有机废弃物还田处理能不同程度地增大稻田CH4排放,其中NPK+S处理增幅最大,NPK+FD、NPK+BD处理较小,但均能显著降低N2O的排放;有机废弃物还田可以减少10%—20%氮、磷、钾化肥用量,同时处理有机废弃物6250—22500kg·hm-2,节约能源的同时又减小了环境污染威胁。【结论】兼顾生产、经济、生态环境等效益,建议在南方双季稻种植区采用稻草循环利用后的菌渣、沼渣与化肥减量配施还田。     

秸秆还田配施氮肥对稻田土壤活性碳氮动态变化的影响

【目的】土壤微生物量碳氮和水溶性有机碳氮是土壤中最活跃的碳氮组分,是衡量土壤碳氮周转与养分有效性的重要指标。探讨秸秆配施氮肥、氮肥用量及基追比例对稻田土壤微生物量碳氮、水溶性有机碳氮、易氧化有机碳和速效氮的影响,明确秸秆还田条件下水稻生长季不同氮肥用量与基追比的土壤活性碳氮变化特征,为稻麦轮作区秸秆还田的氮肥管理提供理论依据。【方法】2012—2015年在湖北省荆门市田间试验中设置施氮量、秸秆配施氮肥和施氮时期3个大田试验。施氮量：不施氮（N0）,推荐施氮（165 kg·hm ^-2,N165）,习惯施氮（195 kg·hm ^-2,N195）;秸秆配施氮肥：秸秆移除（CK）,秸秆还田（移栽前将上季小麦秸秆全部还田,S）,秸秆还田+习惯施氮量（SN）,秸秆还田+推荐施氮量（SF）,秸秆还田+推荐施氮量+腐解菌剂（SM）;施氮时期：基施﹕拔节期﹕抽穗期氮肥施用比例为7﹕3﹕0（R1）,5﹕3﹕2（R2）,10﹕0﹕0（R3）。【结果】秸秆还田+习惯施氮量（SN）显著提高了水稻拔节期土壤微生物量碳（SMBC）含量,但是其成熟期水溶性有机碳含量（DOC）显著降低。秸秆还田+推荐施氮量（SF）显著提高了水稻拔节期土壤水溶性有机氮含量（DON）。腐解菌剂的施用显著降低了水稻成熟期DON含量,拔节期易氧化有机碳含量（ROC）也显著降低。秸秆还田下增加氮肥用量显著提高了水稻抽穗期和灌浆期土壤速效氮含量（AN）;推荐施氮处理（165 kg N·hm ^-2）的DON和AN含量显著升高;农民习惯施氮处理（195 kg N·hm ^-2）降低了DON和AN含量;增加追施氮肥比例对土壤SMBC和DOC含量无明显影响,但提高了水稻拔节期SMBN和ROC含量。【结论】施氮量及其基追比是影响秸秆还田下稻田土壤活性碳氮含量的主要因素,合理配施氮肥能提高土壤微生物量碳、速效氮及水溶性有机氮等活性碳氮组分含量,增加追肥比例也能提高水稻生育期内土壤活性碳氮含量。     

1980—2010年东北地区种植结构时空变化特征

【目的】探讨过去30年东北地区像元尺度种植结构的时空分布特征和演变规律,为东北地区农业政策的调整提供科学基础。【方法】基于1980—2010年东北三省的玉米、大豆、水稻和小麦种植面积的县级统计数据,利用SPAM-China模型获取10 km像元尺度上种植结构的分布信息,构建以像元内种植面积比例超过30%和占比前三位的种植结构类型的判定方式,利用空间叠加方法分析种植比例及其结构类型的时空变化特征。【结果】运用像元结果初步阐明了东北地区的种植结构变化特征,首先种植规模的优先顺序在2000年左右发生了变化,由玉米大豆小麦水稻变为玉米大豆水稻小麦;其次,30年间共出现14种组合类型,包括6种水稻及其组合类型由1980年的8.30%增至2010年18.64%,主要分布于辽河平原、松嫩平原和三江平原等地;7种玉米及其组合类型占比超过三分之二,累积比例增长3.7%,主要分布在东北的中西部,是该地区的主要种植作物;5种大豆及其组合类型累积比例减少4.2%,空间上发生了显著的置换,由散布在三省的格局迅速北移集中于黑龙江;7种小麦及其组合类型累积比例从26.82%降为3.17%,是变化最为显著的种植结构类型,现有少量集中于黑龙江嫩江附近。再次,3种种植结构类型变化较多,一是由开垦耕地带来的新类型,占所有变化类型比例为20.91%,特别是黑龙江省拓荒带来的大规模水稻种植;二是单一作物型变化为两种或以上作物类型组合,占比为34.90%,组合作物主要为水稻和大豆;三是多种作物组合型变为单一作物型,将种植结构类型集聚,占比为41.36%,主要为玉米种植区的调整。【结论】过去30年种植结构类型变化规律为种植结构类型分布受玉米和大豆主导,其中大豆空间转移至黑龙江,水稻正成为东北地区重要种植类型,而小麦则持续萎缩至局部地区,种植结构类型变化趋势将以玉米、大豆和水稻为主,单一化趋势显著。种植结构调整方向应从减少单一玉米型和增加水稻和大豆组合型入手。