不同稻—麦栽培管理方式对稻季农田温室气体排放的影响

通过研究水稻品种与种植方式对水稻生长阶段稻田CH4,N2O,CO2排放的影响,探讨适宜浙江的低碳环保型稻—麦栽培模式。结果表明,麦季和稻季栽培方式明显影响水稻生长阶段稻田温室气体排放通量,麦季和稻季均免耕的处理,3种温室气体排放量均最大,显著高于稻麦旋耕的处理。不同类型水稻品种温室气体排放量有差异,杂交品种在分蘖期、拔节孕穗期和灌浆期CH4,N2O,CO2的总排放量和单位籽粒产量的排放量低于常规水稻,差异达显著水平。土壤水势影响稻田温室气体的排放量,减少灌溉有利于稻田CH4,CO2排放量的降低,但过低的灌溉量会导致N2O排放通量的显著增加和籽粒产量的明显下降。因此,通过选用杂交水稻品种,采用旋耕栽培方式,并配合土壤水势为-20～-30 kPa(田面无水层,土壤湿润无裂痕)的灌溉量,可显著减少稻田温室气体的排放。     

优化施氮对宁夏引黄灌区稻田CO2、CH4和N2O通量的影响

针对宁夏引黄灌区稻田施氮严重过量现象,在宁夏引黄灌区的青铜峡稻田,采用静态箱-气相色谱法,通过田间试验研究常规施氮(N300)、优化施氮(N240)和不施氮(N0)对水稻不同生育期CO_2、CH_4和N_2O通量以及稻田增温潜势(GWP)的影响。结果表明:CO_2排放主要在水稻灌浆和成熟期,CH_4排放主要发生在水稻孕穗期,而N_2O排放关键期在水稻的分蘖和拔节期。与N0处理相比,施氮能显著增加稻田CO_2、CH_4和N_2O排放通量以及稻田GWP;常规施氮处理中CO_2、CH_4和N_2O的累积排放量分别为18 446.87、146.57 kg C·hm~(-2)和2.93 kg N·hm~(-2);为期一年的优化施氮没有显著增加水稻生育期内稻田CO_2排放,但使灌区稻田CH_4和N_2O排放分别显著降低了24.42%和36.28%。总的来看,为期一年的优化施氮使宁夏引黄灌区稻田GWP显著降低了26.70%。未来应结合土壤有机碳氮形态和含量变化以及土壤微生物技术,分析长期优化施氮对土壤温室气体通量的影响机制。     

华南稻区不同施肥模式下土壤CH4和N2O排放特征

通过田间试验研究了不同施肥模式对华南稻田CH4和N2O排放的影响。研究结果表明:水稻生育期内,CH4排放呈单峰曲线,不同水稻季CH4排放峰出现的时间和峰值不同,晚稻CH4排放峰出现的时间早于早稻,且峰值明显高于早稻。由三季水稻观测数据可知:稻田CH4排放通量范围分别为-0.29~14.83、-6.09~31.54、-0.11~22.87 mg·m-2·h-1,而不同生长季N2O排放数据表明稻田N2O排放通量非常小且N2O排放规律不明显;稳定性氮肥结合甲烷抑制剂(SN)处理CH4季节排放总量最低,与农民习惯施肥处理(FP)相比,SN处理均能明显降低CH4季节排放量,降幅分别达34.1%、28.4%和7.7%。分析单位产量CH4和N2O增温潜势可知,两季水稻SN处理较FP处理全球增温潜势分别降低了31.0%和17.8%。综上认为,华南稻-稻连作种植体系下,CH4气体是稻田全球增温潜势增加的主要温室气体,SN施肥模式可作为该区域稻田温室气体减排的一项重要措施。     

江汉平原施氮水平对稻田CH_4和N_2O排放及水稻产量的影响

氮素是保证水稻(Oryza sative L.)产量的关键,同时也会影响稻田温室气体的排放。研究施氮水平对江汉平原地区稻田甲烷(CH4)、氧化亚氮(N_2O)排放和水稻产量的影响,旨在筛选出适合当地的低碳高产氮肥管理措施。以单季稻"丰两优香1号"为研究对象,设置4个施氮水平(T0:对照,0 kg N/hm2;T1:90 kg N/hm2;T2:150 kg N/hm2;T3:210 kg N/hm~2),采用静态暗箱-气相色谱法对稻田CH4和N_2O排放通量进行连续监测,测定水稻产量及CH4和N_2O季节排放特征,分析综合温室效应和排放强度。结果表明,不同施氮处理下CH4和N_2O排放通量具有较为明显的季节变化规律,T2处理的CH4季节累积排放量为302.5 kg/hm2,显著大于T0、T1和T3处理,与T0相比增加CH4排放106.7%,T3处理稻田CH4季节累积排放量为160.5 kg/hm2,比T2、T1水平处理低。不同施氮处理生长季N_2O累积排放量在0.465~0.631 kg/hm2之间,T3、T2、T1处理N_2O累积排放量显著大于T0处理,但T3、T2、T1处理间差异不显著。水稻产量随着氮素水平增加而增加,100年尺度上的温室气体排放强度以T3处理最小为0.39,T2处理最大为0.79,二者差异显著(P0.05)。因此,210 kg N/hm2可推荐为江汉平原地区水稻低碳高产的适宜氮素投入量。     

不同施肥类型对北方稻田土壤温室气体排放的影响

利用静态暗箱-气相色谱法研究了吉林省延边地区不同施肥类型对水稻土壤CO2、CH4和N2O排放通量的影响。结果表明,稻田3种温室气体的排放存在明显的季节特征,CO2排放主要集中于8~10月,而CH4排放以7、8月为主,水稻生育盛期时N2O表现出明显的负排放特征,净排放发生于移栽期及秋季晒田期;有机肥与化肥配施促进了水稻生育盛期CO2和CH4的排放,导致生长季CO2和CH4排放总量显著高于单施化肥和单施有机肥处理,而单施化肥处理促进了生长季N2O净排放。水稻植株促进了水稻生育期6~8月稻田CO2和CH4的排放,与无植株相比,月均通量分别增加了42.9%~226.1%和146.6%~418.9%。生长季土壤温度对稻田CH4排放具有显著影响,但对CO2和N2O排放影响不显著。     

水分和氮肥管理对氧化亚氮排放的影响

稻田作为大气中N2O的重要来源而倍受关注。硝化和反硝化是土壤中N2O生成的2个主要的微生物过程,水分管理和氮肥的施用是影响稻田土壤N2O产生排放的2个重要因素。本文通过温室土培试验,研究了不同的水分处理及氮肥施用对水稻N2O排放通量影响。研究表明,在湿润水分处理条件下,铵态氮供应中的N2O累计排放量高于硝态氮供应中的N2O累计排放量;在淹水水分处理条件下,铵态氮供应中的N2O累计排放量低于硝态氮供应中的N2O累计排放量。     

不同灌溉模式和施氮量下稻田N_2O排放与有机氮组分的关系

为探讨不同灌溉模式和施氮水平下,稻田N_2O排放与有机氮组分的关系,通过2季水稻田间试验,研究了不同时期稻田N_2O排放通量和有机氮组分的变化。田间试验设3种灌溉模式(常规灌溉CIR、"薄浅湿晒"灌溉TIR、干湿交替灌溉DIR)和2种施氮处理(N1施氮量120 kg/hm~2、N2施氮量150 kg/hm~2)。TIR和DIR模式下,稻田N_2O平均排放通量较CIR模式提高;CIR和DIR模式下,N2处理稻田整个生育期N_2O平均排放通量高于N1处理。DIR模式土壤酸解氨态氮和氨基糖态氮含量均大于CIR模式,而土壤氨基酸态氮含量小于CIR模式;N2处理土壤酸解氨态氮和氨基糖态氮含量较N1处理显著增加。稻田N_2O排放通量与氨基糖态氮和酸解氨态氮含量之间呈显著正相关,与氨基酸态氮含量呈显著负相关。干湿交替灌溉和增施氮肥提高稻田N_2O排放通量、土壤酸解氨态氮和氨基糖态氮含量。此外,稻田N_2O排放通量受到氨基糖态氮、酸解氨态氮和氨基酸态氮含量的综合影响。     

减氮和施生物炭对华北夏玉米-冬小麦田土壤CO2和N2O排放的影响

2013年6月～2014年6月,在河南省新乡夏玉米-冬小麦试验田设置四种处理即农民常规施肥（ F 处理,250 kg/hm2）、减氮20%（ LF 处理,200 kg/hm2）、减氮20%+黑炭（LFC）,以不施肥处理为对照（CK）,采用静态箱-气相色谱法,对夏玉米-冬小麦生长季土壤CO2和 N2O排放通量动态进行测定。结果表明：①夏玉米-冬小麦田的土壤 CO2排放通量为21.8～1022.7 mg/（m2·h）,土壤 CO2排放通量主要受土壤温度和水分的影响,在夏玉米季受土壤水分的影响更为显著,而在冬小麦季则为5 cm土层处的温度对其影响更为突出。减施氮肥20%处理和减氮加生物黑炭共同作用使土壤CO2累积排放量显著降低,小麦生长季的减排作用尤为显著。②施肥和灌溉是影响土壤 N2O排放的最主要因素,施肥期间 N2O排放量分别占夏玉米季和冬小麦季累积排放量的73.9%～74.5%和40.5%～43.6%;施肥量主要影响排放峰的强度,灌溉主要影响排放峰出现时间的早晚且会影响不同措施的减排效果。③夏玉米-冬小麦田农民常规施肥水平的 N2O 排放系数为0.60%,减氮施肥的 N2O排放系数为0.56%。在华北平原高产集约化农田适当减氮施肥不仅能降低农田土壤温室气体排放,且对作物产量无影响,是适宜的温室气体减排措施。     

东北季节性冻融农田土壤CO2、CH4、N2O通量特征研究

为了评估季节性冻融交替对土壤温室气体排放的影响,采用静态暗箱-气相色谱法,监测了东北松嫩平原两种典型农田生态系统(稻田和玉米田)非生长季土壤CO_2、CH_4和N_2O通量变化。研究表明:三种温室气体排放在土壤冻结期、覆雪期、融雪期和解冻期具有明显的季节动态特征。冻结期和融雪期对温室气体排放贡献最大,这两个时期内稻田和玉米田CO_2排放量分别占非生长季总累积排放量的74.9%和68.6%,稻田CH_4排放占非生长季总排放的95.7%,尽管玉米田土壤CH_4以吸收为主,但在融雪过程中存在明显释放峰,短暂的融雪期内N_2O呈集中爆发性释放,稻田和玉米田N_2O通量峰值分别是冻结前的40倍和99倍,排放量占到总累积排放量的73.9%和80.7%,覆雪期土壤CH_4和N_2O存在弱的吸收。另外,土壤温室气体排放存在土地利用方式间的差异,表现在稻田土壤比玉米田(非生长季)具有更高的温室气体排放潜力。稻田土壤CO_2、CH_4和N_2O累积排放量均高于玉米田,表现为净排放(源),而玉米田土壤CH_4通量表现为净吸收(汇);稻田土壤CO_2和CH_4平均排放速率显著高于玉米田;除覆雪期外,其他时期内三种温室气体平均通量在两类农田之间也存在显著差异。总之,在评价季节性冻土区温室气体排放时需要重视土壤冻结和融化过程,同时需要考虑不同土地利用方式间的差异。     

氮肥施用方式对油菜生长季氧化亚氮排放的影响

氮肥深施(条施、穴施)有利于提高肥料利用率和作物产量,但其对农田氧化亚氮排放的影响尚不明确.以不施氮肥为对照,研究了氮肥撒施、条施和穴施对水稻-油菜轮作系统油菜生长季氧化亚氮排放、氮肥利用率和产量的影响.结果表明:氮肥的施用改变了油菜生长期间N2O排放通量的季节变化规律,不施氮对照除在油菜移栽后第10 d N2O排放通量较大外,其余时间排放均较为微弱.氮肥撒施、氮肥条施和氮肥穴施均在油菜移栽后第10d和第117d出现N2O排放小高峰,排放最大高峰出现在移栽后第100 d.氮肥深施显著提高油菜生长季N2O总排放量、氮肥利用率和产量.与氮肥撒施相比,氮肥条施和氮肥穴施分别增加N2O总排放量37.2％和19.3％,提高氮肥利用率72.3％和59.3％,增产28.8％和25.8％,而单位产量N2O排放量与氮肥撒施无显著差异;氮肥条施的单位产量N2O排放量显著低于氮肥穴施.研究表明,在获得相同产量的前提下氮肥撒施并无减排N2O的优势,水稻-油菜轮作系统油菜生长过程中在氮肥深施时采用条施有利于N2O减排.     

Effects of Water Regime and Straw Application in Paddy Rice Season on N2O Emission from Following Wheat Growing Season

A split-plot experiment in a rice-winter wheat rotation system was performed to study theeffects of water regime and wheat straw application in rice-growing season on N2O emission from followingwheat growing season. Water regime in the rice-growing season was designed as the conventional irrigation(flooding/drainage cycle) and the permanent flooding. Wheat straw was incorporated with three rates of 0,225 and 450 g m-2 into the paddy soil for each water regime just before rice was transplanted. N2O emissionwas measured by static chamber-gas chromatograph method. Results from the variance analysis indicated thatthe permanent flooding in rice-growing season markedly enhanced N2O emission in following wheat growingseason (P=0. 003), and that the effect of straw application on N2O emission was distinguished between twowater regimes. Under the conventional irrigation, incoporation of wheat straw reduced N2O emission in thefollowing wheat growing season, while there were no significant differences in the emission for the straw appli-cation rates of 225 and 450 g m-2. No significant differences in N2 O emissions were observed among the threerates of straw application for the permanent flooding regime. In addition, the seasonal variation of N2O emis-sion was regulated by soil temperature and moisture. The daily N2O flux (Y, mgm-2 d-1) can be quantitativelydescribed by soil temperature (T, ℃ ) and moisture (W, WFPS %) as Y=A0+A1T+A2W+A3 W2 (n=23, R2≥0. 4159** )or Y=C0 +C1W+C2W2 (n=23, R2 ≥0. 4074**). Compared with the effect of soil temperature onN2O emission, soil moisture was an important factor regulating the seasonal pattern of N2O emission.     

水稻品种对三江平原稻田温室气体排放的影响

利用静态箱一气相色谱法研究了三江平原3个主栽水稻品种(空育131、龙粳18、垦鉴稻6)对生长季节稻田CO2、CH4和N2O排放规律、源/汇及其与环境因子关系的影响.结果表明:3个水稻品种的CO2、CH4和N2O平均通量范围分别为405.5 ～ 647.2、9.6 ～20.5 mg·m-2·h-1、4.1 ～6.3 μg...     

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。     

巢湖圩区再生稻田甲烷及氧化亚氮的排放规律研究

为明确巢湖圩区再生稻田甲烷(CH_4)及氧化亚氮(N_2O)的排放规律,采用静态箱-气相色谱法对比观测了巢湖圩区2019—2020年再生稻田(RR)和稻麦轮作田(SW)的CH_4和N_2O排放通量,测定了土壤氧化还原电位(Eh)、土壤溶解性有机碳(DOC)、土壤铵态氮(NH_4~+-N)和硝态氮(NO_3~--N)。研究结果表明:SW处理在水稻返青期和分蘖期出现较大CH_4排放峰,RR处理的CH_4排放峰不仅出现在中稻季返青期和分蘖期,还出现在成熟期和再生季前期。SW处理N_2O排放峰主要出现在麦季降雨之后、稻季烤田及排水落干时,而RR处理N_2O排放峰主要出现在促苗肥施用后。与SW处理相比,RR处理的全年CH_4排放量、N_2O排放量、总温室气体排放量(TGHG)和温室气体排放强度(GHGI)分别降低了22.3%、86.5%、36.3%和15.9%(P0.05)。RR处理无小麦产量,但水稻产量增加了16.2%(P0.05)。稻季CH_4排放通量与土壤Eh呈显著负相关(P0.01),但与土壤DOC含量无显著相关性(P0.05)。RR处理的稻季N_2O排放通量与土壤NH_4~+-N浓度呈显著正相关(P0.05)。综合来看,在巢湖圩区种植再生稻不仅能提高水稻产量,还大幅减少总温室气体排放量和温室气体排放强度。     

崇明岛稻麦轮作系统稻田温室气体排放研究

通过静态箱-气相色谱法,研究了崇明岛稻麦轮作地水稻生长季及收割后休耕期(2011年6月至2011年11月)温室气体CO2、CH4和N2O的排放、吸收规律及交换量,并运用增温潜势进行了温室效应估算。3种温室气体通量在水稻不同生长阶段有明显差异:稻田除成熟收割期外,其他期均表现为CH4排放源,并在分蘖期达到最大值;N2O除幼苗期表现为汇,其他期均为排放源,并在拔节期达到最大值。温室效应分析得出:水稻田温室气体以CH4和N2O排放为主,二者对全球温室效应的贡献为3.255×103kgCO2·hm-2;由于光合作用,稻田表现为对CO2固定,固定量为2.462×103kgCO·2hm-2;崇明水稻生长季排放温室气体综合GWP值为793kgCO·2hm-2,为温室气体排放源。     

1980-2010年中国和印度农田化肥氮源氧化亚氮排放的比较

采用排放因子方法估算了1980—2010年中国和印度小麦、玉米和水稻农田化肥氮源 N2O 直接排放量,并进一步分析了两国农田 N2O 排放的时间变化和空间差异。结果表明：中国1980—2010年小麦、玉米、水稻田的单位面积 N2O 直接排放量平均值分别为1.75、1.60、0.42 kg N2O-N·hm-2·a-1,分别为印度的1.3、2.4、2.0倍。中国小麦、玉米农田单位面积 N2O 排放量较高的地区主要集中在东南和南部,西部和北部排放较低,而印度小麦、玉米农田单位面积排放量高的区域则集中在东部及西南沿海。三十年间,中印两国三种作物 N2O 直接排放量平均值分别为98.6、47.8 Gg N2O-N。中国小麦和玉米田 N2O 排放量占三种作物排放总量的近90%,而印度农田 N2O 排放则主要来自小麦田,约占70%。两国三种作物 N2O 直接排放量随时间呈显著增加趋势,增加速率均表现为小麦田﹥玉米田﹥水稻田。中国三种作物 N2O 排放总量的年均增加速率为3.7%,低于印度的10.4%。虽然中国三种作物单位面积 N2O直接排放量和排放总量高于印度,但排放强度（单位产量的 N2O-N 排放量）及其增加速率均低于印度。     

光照对分蘖期水稻叶际及根系-培养液体系 N2O 和 NOX（NO，NO2）排放的影响

[目的]该研究探讨光照对分蘖期水稻根、叶界面N2O和NOX排放的作用及其机制。[方法]试验在水培控氮、小型光控培养箱控光和同步测定条件下,探讨了不同光质、光强及光控处理对分蘖期水稻叶际及根系-培养液体系 N2O和 NOX 排放的影响。[结果]①在相同氮源(NH4NO3-N,90 mg/L)、日间光照为6000、8000 lx条件下,分蘖期平均水稻叶际 N2O和NO排放速率分别为27.08、32.33μg/(pot·h)和0.114、0.057μg/(pot·h),分别占 N2O和 NO总排放的57.38%、58.65%和9.65%、4.52%,水稻叶际是N2O的重要排放源;②在光强(1600 lx)一致条件下,LED黄、绿、白、红、蓝光处理的平均水稻叶际N2O 排放速率分别为6.83、9.40、9.73、2.82和4.08μg/(pot·h),光 X强较高的红(3000 lx)、蓝光(2500 lx)处理能同步抑制分蘖期水稻根、叶界面N2O的挥发(P<0.01),LED红、白光有促进日间水稻叶际NO排放的作用,LED蓝光则有同步抑制水稻根、叶界面 NO挥发的作用效果,但不同光控处理下水稻根、叶界面均无明显的NO2净排放作用;③0~8000 lx 范围内随着光照增强,水稻根部NO及根、叶界面 N2O排放同步增加,但高光强(6000~8000 lx)下水稻叶际 NO排放显著大幅下降(P<0.01)。[结论]水稻根、叶界面均以N2O挥发为主;试验供氮水平下适度控制日间光强并同步增加红光、蓝光比例的技术,能同步抑制水稻根、叶界面氮氧化物的排放。     

长期不同施肥方式对紫色土稻麦轮作麦季N2O排放的影响

依据位于重庆北碚始于1991年的国家紫色土肥力与肥效监测基地上长期不同施肥定位试验,选取其中不施肥+秸秆不还田、不施肥+秸秆还田、施PK肥+秸秆不还田、施N肥+秸秆不还田、NPK正常施肥量+秸秆不还田、NPK正常施肥量+秸秆还田和1.5倍NPK施肥量+秸秆还田等7个处理,采用静态箱法对土壤N_2O排放开展了连续2a小麦生长期的田间原位观测.结果表明:两麦季4个施氮处理N_2O排放波动幅度均较大,且基肥和追肥后出现较强排放,3个未施氮处理N_2O排放波动较平缓,并均明显低于施氮处理.N_2O排放第二季较第一季要弱,年际差异较大,其原因主要是土壤WFPS第二季要明显低于第一季,而同一麦季不同处理下N_2O排放差异主要是由土壤NO_3~--N质量分数不同造成的.秸秆还田增加了N_2O排放,单施氮肥对N_2O增排效果相比之下则更明显,而秸秆还田与化学氮肥协同作用同样促进了N_2O生成与排放.平衡施肥较偏施氮肥N_2O排放量低,实际生产中考虑N_2O减排应尽量选择平衡施肥.两麦季化肥或秸秆N来源下农田N_2O排放系数均值分别为0.85%,0.61%,综合考虑外源输入N时均值为0.69%,均低于IPCC推荐值(1%),可见估算N_2O排放量时针对不同N素源农田应选用相对应N素N_2O排放系数.