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。     

稻鸭共作生态系统中氧化亚氮排放及温室效应评估

 【目的】氧化亚氮是一种痕量温室气体,对全球温室效应起着重要的作用.本文旨在研究稻鸭共作生态系统对氧化亚氮的排放及其温室效应的影响。【方法】在中稻生长季节,运用静态箱技术测定稻鸭共作生态系统氧化亚氮的排放。【结果】在施用等量基肥条件下,与常规稻作相比,稻鸭共作氧化亚氮排放具有不同的日变化和相似的季节变化模式;氧化亚氮日变化与日温度变化基本一致,排放峰值出现在13：00。而氧化亚氮季节变化与温度变化不相关,排放峰值出现在施肥后两周和稻田落干期。较之常规稻作,稻鸭共作生态系统能显著提高氧化亚氮释放。本试验综合评估了稻鸭共作生态系统释放的甲烷和氧化亚氮的综合温室效应。【结论】研究显示,稻鸭共作生态系统能有效抑制甲烷和氧化亚氮的总排放和显著降低甲烷和氧化亚氮的总排放的综合温室效应。因此,在中国南方稻作区,稻鸭共作生态系统是减少甲烷和氧化亚氮的总排放和改善全球气候的措施之一。     

稻鸭共作中CH4和N2O排放规律及影响因素

稻鸭共作是目前稻田种养中的一种典型模式,其主要特点是利用鸭子在稻田内的活动,实现经济效益和生态效益的双赢。鸭子的存在丰富了生物多样性,充分利用了稻田生态位。鸭子的持续运动、觅食、排泄等活动会影响稻田温室气体甲烷(CH_4)和氧化亚氮(N_2O)的排放和全球增温潜势(GWP)。本文结合稻鸭共作中鸭子对稻田环境的扰动行为,从水体、土壤、CH_4和N_2O转化功能菌及种植技术等角度,总结探讨了稻鸭共作中温室气体CH_4和N_2O产生、输送和释放的过程与机理。针对当前稻鸭共作温室气体排放研究中存在的问题,提出了一系列建议和展望,以期为稻田种养温室气体减排的研究提供参考。     

北方寒地不同稻作复合生态种养模式效益的初步研究

通过对常规稻作(CK)、稻鸭共作(A)、稻鱼共作(B)和稻蟹共作模式(C)连续3年的定位研究,分析土壤理化性质、水稻产量和品质及其总体经济效益。结果表明,在改善土壤物理性状上,C>A>B;在增加土壤速效养分和品质方面,A>C>B;稻田养鸭水稻产量降幅最小,稻蟹次之;A、B、C各处理总经济效益分别比常规稻作增收11 407.5元/hm2、4 312.5元/hm2和7 378.5元/hm2。说明,在北方寒冷稻作区,稻鸭共作在改善稻作环境、增加经济效益上优于常规稻作和其他两种稻作模式,可作为该地区稻作复合生态种养技术的主体模式推广和应用。     

间歇灌溉模式下稻田CH4和N2O排放及温室效应评估

 【目的】研究间歇灌溉和长期淹灌模式下稻田CH4和N2O排放规律及其温室效应,为全面评价不同水分管理对稻田生态环境带来的影响及有效控制稻田温室效应提供理论依据。【方法】采用静态箱技术对稻田CH4和N2O排放通量进行监测,并运用增温潜势对稻田生态系统CH4和N2O排放的温室效应进行了估算。【结果】间歇灌溉稻田CH4排放峰值主要集中在水稻分蘖前期和中期,N2O排放峰值出现在水稻分蘖前期和成熟期。与长期淹灌相比,间歇灌溉稻田CH4排放通量明显降低,其累积排放量为20.04 g?m-2,比长期淹灌处理37.27 g?m-2减少了46.23%;而N2O累积排放量显著高于长期淹灌稻田,其排放量为127.42 mg?m-2,比长期淹灌处理增加51.36 mg?m-2。间歇灌溉稻田CH4和N2O温室效应总和为4651.70 kgCO2?ha-1,比长期淹灌处理减少3418.35 kgCO2?ha-1。【结论】间歇灌溉能有效地抑制温室气体排放并显著降低CH4和N2O的温室效应。因此,间歇灌溉是减少温室气体排放和减轻全球变暖的有效措施之一。     

稻渔共作 生态种养创特色

稻渔共作也可以称为稻鱼共生系统,是现代化农业发展的一种全新种养模式。对稻渔工作模式进行介绍,并 且阐述该模式在稻田基础设施、营养利用率、生态系统、农药使用量与病虫害管理、温室气体排放等方面具有的优势, 提出注重稻渔共作生态种养效率、创建稻渔共作生态种养基地、研发到渔共作生态种养技术三点建议,加快实现昌江 区农业生产向现代化、规范化的转型,以期能够带动地区经济发展。     

淡水养殖系统温室气体CH4和N2O排放量研究进展

2016年全球鱼类产量达到1.71亿t,对动物蛋白消费量的贡献率为17%。淡水养殖是鱼类产品的重要来源,贡献率为30%,大量投喂饲料强烈影响着水体CH4和N2O排放。本文综合分析了淡水养殖系统CH4和N2O排放的特征,稻田转变为具有曝气增氧系统的养殖塘降低了CH4排放,而转变为普通(粗放型)养殖塘则显著提高了CH4排放。稻鱼共作改变了稻田系统CH4和N2O排放,促进了深水层(>11.5 cm)稻田CH4和N2O排放,相反却降低了浅水层(<11.5 cm)稻田CH4和N2O排放;整合全球数据,稻鱼共作稻田在不同类型淡水养殖系统中具有较高的CH4和N2O排放系数,降低水层深度是减缓稻鱼共作稻田温室气体排放的重要途径。与粗放型养殖相比,集约化淡水养殖系统虽然N2O排放系数较高,但是CH4排放量和综合温室效应很低,是淡水养殖发展的方向。全球淡水养殖系统CH4排放量初步估计为6.04 Tg,N2O排放量为36.7 Gg。提升淡水养殖系统集约化水平是提高饲料转化系数、减缓温室气体排放和削减对水体环境负荷的重要途径,是实现可持续发展的关键。     

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。     

稻鸭共作复合系统的生态环境效应研究

[目的]为稻鸭共作的实践应用提供理论依据。[方法]通过小区试验研究,分析稻鸭共作条件下,稻田土壤、水体理化性状、稻鸭共作对稻田常发性及危害严重的病虫草的发生情况以及对稻田天敌蜘蛛的影响和稻田生态系统的价值流动。[结果]结果表明,稻鸭共作较明显地改善了表层土壤的理化性状,与对照处理相比,表层土壤容重降低5.30%,土壤总孔隙度提高2.52%,土壤有机质增加6.41%;水体总氮、氧化还原电位、化学需氧量分别比对照增加了9.31%、27.51%、16.46%。稻鸭共作对稻田有害生物也有较明显的控制效应,对稻飞虱和稻纵卷叶螟的防效分别为65.49%和39.27%,对条纹叶枯病、稻田杂草的防效比常规稻作分别高0.62和22.2个百分点。稻鸭共作经济效益比常规稻作高3492元/hm2。[结论]稻鸭共作有利于水稻的生长发育。     

稻鸭稻鱼共作生态系统N素平衡的研究

通过田间采样与室内分析相结合的方法,对华中地区稻鸭、稻鱼共作生态系统N素动态及平衡进行了系统研究.结果表明,对于各处理,主要的N输入来自施肥、降雨和灌溉水,其中降雨的N输入量为42.83 kg N·hm-2,灌溉水N的输入量分别为34.36(CK)、32.72(RD)和41.72 kgN·hm-2(RF).主要的N损失包括N2O释放、NH3挥发、N淋失、鸭和鱼的收获及水稻吸N.CKN2O释放损失量为4.04 kg N·hm-2,显著低于RD的4.31 kg N·hm-2和高于RF的3.76 kg N·hm-2,表明稻田养鸭能增加N2O释放损失而养鱼则降低N2O释放损失.RD和RFNH3挥发损失分别为43.09和44.89 kg N·hm-2低于CK,这与鸭和鱼的存在降低了田面水pH有关.CK、RD和RFN淋失量分别为6.73、6.11和5.81 kgN·hm-2.因鸭和鱼收获而损失的N量分别为0.60和0.18 kgN·hm-2.水稻N的吸收是稻田最主要的N损失,CK、RD和RFN吸收量分别为(219.95±20.61)、(273.65±53.49)和(279.22±17.47)kgN·hm-2.N平衡分析显示,施肥和水稻吸N是影响N平衡最主要的影响因素,而NH3挥发损失、降雨和灌溉水N的输入也是影响N平衡的重要因素;与CK相反,由于鸭和鱼的存在,RD和RF为N平衡为正,表明鸭和鱼的存在加速了土壤有机N营养的周转,从而显著提高了水稻N输出.     

Methane and Nitrous Oxide Emissions from Rice-Duck and Rice-Fish Complex Ecosystems and the Evaluation of Their Economic Significance

Rice-duck （RD） and rice-fish （RF） ecological systems are major complex planting and breeding models of rice paddy fields in southern China. Studying the methane （CH4） and nitrous oxide （N2O） emissions and their economic value from these two ecosystems can provide theoretical and practical basis for further development and utilization of these classical agricultural techniques. CH4 and N2O emissions from RD and RF ecological systems were measured in situ by using static chambers technique. Using global warming potentials （GWPs）, we assessed the greenhouse effect of CH4 and N2O and their economic value. Results showed that the peaks of CH4 emission fluxes from RD and RF appeared at full tillering stage and at heading stage, and the average emission fluxes were significantly （P〈 0.05） lower than that from CK. N2O fluxes remained low when the field is flooded and high after draining the water. Compared with CK, the total amount of N2O emissions was significantly （P〈0.05） higher and slightly lower than those from RD and RF, respectively. In 2006 and 2007, the total greenhouse effect of CH4 and N20 from RD and RF were 4 728.3 and 4 611 kg CO2 ha^-1, 4 545 and 4 754.3 kg CO2 ha^-1, respectively. The costs of greenhouse effect were 970.89 and 946.81 RMB yuan ha^-1, and 933.25 and 976.23 RMB yuan ha^-1, respectively, which were significant lower than those from CK （5 997.6 and 5 391.5 RMB yuan ha^-1）. Except for the environment cost of CH4 and N2O, the economic benefits from RD and RF were 2 210.64 and 4 881.92 RMB yuan ha^-1; 3 798.37 and 5 310.64 RMB yuan ha^-1, respectively, higher than those from CK. Therefore, RD and RF complex ecological planting and breeding models can effectively decrease and control CH4 and N2O emissions, and they are two of the effective strategies to reduce greenhouse gases from rice paddy fields and contribute in alleviating global warming. Thus, their adoption is important to the environment together with their economy benefits.     

氮、磷、钾、硼肥施用对甘蓝型杂交油菜产量及经济效益的影响

 【目的】指导当前生产条件下江西油菜测土配方施肥技术的推广。【方法】2008—2009年在江西省设置12个田间试验,研究氮、磷、钾和硼肥施用对甘蓝型杂交油菜产量及其相关性状的影响,并对施肥经济效益进行分析。【结果】氮磷钾硼肥配施处理(NPKB)平均产量为2 015 kg?hm-2,与不施肥相比,NPKB、缺B(NPK)、缺P(NKB)、缺K(NPB)和缺N(PKB)分别增产1 121、839、758、746和249 kg?hm-2;NPKB配施处理下各主要经济性状表现较好,有利于对N、P、K、B素的吸收利用;效益分析表明,NPKB配施效益达到5 449.5元/hm2,比不施肥增收2 231.1元/hm2,其次是缺B(NPK)、缺P(NKB)、缺K(NPB),分别比不施肥增收1 298.4、1 280.7和1 541.1元/hm2,而不施氮肥的处理减收206.1元/hm2。【结论】NPKB配施对甘蓝型杂交油菜增产、增收效果显著,是保证高效生产的技术关键。     

外置式秸秆反应堆对日光温室内部环境及番茄光合特性的影响

【目的】研究外置式秸秆反应堆在日光温室越冬茬番茄的生产过程中,对日光温室环境因子及番茄光合特性的影响。【方法】以无CO₂发生装置的日光温室为对照温室,以利用外置式秸秆反应堆补充CO₂的日光温室为处理温室,观测在番茄不同生育阶段（苗期、结果期、转色期）温室内CO₂含量、气温、空气相对湿度等环境因子的日变化以及对番茄净光合速率、蒸腾速率、水分利用率和产量的影响。【结果】日光温室内CO₂含量的日变化曲线呈不规则的“N”形,空气湿度昼夜变化曲线呈“V”形。与对照温室相比,在番茄不同生育期,处理温室10:00-11:30 CO₂含量提高了230 μL/L,13:30-16:00提高了84～150 μL/L;夜间平均气温提高了1.5～2.0 ℃,空气相对湿度平均提高了4%～5%;并可显著提高不同生育阶段番茄的净光合速率和水分利用率;极显著降低苗期蒸腾速率,显著提高结果期和转色期番茄的蒸腾速率,产量和经济效益分别提高13 707 kg/hm²和59 310元/hm²。【结论】外置式秸秆反应堆能有效改善越冬茬番茄栽培过程中日光温室内的环境条件,缓解晴天日光温室内CO₂的亏缺,增加番茄的净光合速率和水分利用率,最终提高产量和经济效益。     

设施栽培条件下番茄适宜的氮素管理和灌溉模式

 【目的】探索设施栽培条件下番茄适宜的氮素管理和灌溉模式。【方法】试验设4个处理：对照、传统氮素管理、优化氮素管理和推荐氮素管理。比较不同处理间的番茄产量、氮肥追施量、氮素损失量、化学氮肥和灌溉水农学效益等。【结果】（1）对照处理未追施化学氮肥,产量仍达到较高水平,冬春季出现了随着氮肥追施量的增加而减产的现象。（2）传统氮素管理每季的氮肥追施量为600 kgN?hm-2,灌溉量约7 500 m3?hm-2,不合理的水氮管理造成每年1 416 kgN?hm-2的表观氮素损失;与传统处理相比,推荐氮素管理每季番茄氮肥追施量减少50%,全年氮肥损失量减少32.2%;优化氮素管理两季番茄氮肥追施量为314和124 kgN?hm-2,灌溉量分别为3 900和4 550 m3?hm-2,全年的氮肥损失量减少38.6%。（3）传统、优化和推荐氮素管理全年的化学氮肥农学效益为0、24.9和0.3 kgFW?kg-1N,传统和优化灌溉的灌溉水农学效益分别为12.2和23.2 kg FW?m-3。（4）优化氮素管理模式每年可减少4 000元/hm2的氮肥和灌溉用电费用。【结论】本试验条件下,氮肥追施量已不是番茄产量进一步提高的主要限制因素。氮素追施调控结合小管出流及夏季休闲时施用小麦秸秆和氰氨化钙的水氮管理是较优的番茄氮素管理和灌溉模式。     

不同保护性耕作模式对农田的温室气体净排放的影响

 【目的】研究吉林省不同保护性耕作模式农田的温室气体的净排放。【方法】以吉林省玉米主产区农田4种保护性耕作模式（玉米留茬垄侧种植技术、玉米宽窄行交替休闲种植技术、玉米留茬直播种植技术和玉米灭高茬深松整地种植技术）为例，分别计算土壤固碳量、农田土壤温室气体排放量及农业物资投入造成的温室气体排放量，并系统计算其温室气体净排放。【结果】4种保护性耕作模式均提高了耕层土壤有机碳（SOC）的含量，其中，玉米宽窄行交替休闲种植技术（CT2）固碳潜力最大，土壤有机碳含量提高了1 955.07 kg C&;#8226;hm-2&;#8226;a-1，玉米留茬直播种植技术（CT3）固碳能力最小，仅提高了1 492.26 kg C&;#8226;hm-2&;#8226;a-1，传统耕作模式（CK）则减少了173.70 kg C&;#8226;hm-2&;#8226;a-1；4种保护性耕作模式的CO2排放当量（CO2-eq）排放总量平均为5 259.25 kg&;#8226;hm-2&;#8226;a-1，而CK的CO2-eq排放总量为5 367.96 kg&;#8226;hm-2&;#8226;a-1；4种模式的温室气体排放均主要发生在农业生产物资投入环节，其中氮肥投入为主要的排放促进因素。综合计算表明，4种保护性耕作模式的温室气体减排潜力不同，CT2的温室气体减排潜力最大，其CO2-eq减排量为1 897.56 kg&;#8226;hm-2&;#8226;a-1，而CT3则最小，其CO2-eq减排量为225.75 kg&;#8226;hm-2&;#8226;a-1，而CK模式则为-6 004.87 kg&;#8226;hm-2&;#8226;a-1。【结论】吉林省4种保护性耕作模式均提高SOC含量，且抵消了土壤和物资投入排放的温室气体，是温室气体的汇，而传统耕作没有提高SOC含量，没有抵消土壤和物资投入排放的温室气体，是一个温室气体源。     

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。     

等氮量条件下有机肥替代化肥对玉米农田温室气体排放的影响

[目的]明确大田等氮量条件下,有机肥替代化肥对玉米农田土壤温室气体(N20和Co2)排放及其增温潜势的影响,为稳定作物产量、减少化肥投入、减少氮肥流失、提高氮肥利用效率提供理论依据.[方法]2018和2019年大田采用静态箱-气相色谱法,以不施肥(CK)为对照,比较等氮量条件下常规单施化肥(NPK)、有机肥替代30％(...     

密度对玉米产量（＞15 000 kg•hm-2）及其产量构成因子的影响

【目的】研究密度对高产玉米（＞15 000 kg•hm-2）产量及其构成因子的影响,揭示高产玉米产量形成机制,为玉米持续稳定高产提供依据。【方法】连续两年在新疆和宁夏高产玉米区,以郑单958为试材,以1.5万株/hm2为一个密度梯度,设置从1.5万株/hm2至18万株/hm2不同密度处理,充分满足水肥需求,进行高产栽培实践,在实现高产基础之上分析其产量及产量构成因子特征。【结果】两年多点共68个处理,最低和最高单产分别为7 675.5和20 503.5 kg•hm-2,其中有47个处理达到15 000 kg•hm-2以上的产量;对产量构成特征的分析表明,要达到15 000 kg•hm-2以上的高产,最低、最高密度分别为5.25万株/hm2和16.28万株/hm2;最低、最高收获穗数分别为6.66万穗/hm2和13.84万穗/hm2;最低、最高穗粒数分别为365和657粒;最低、最高千粒重分别为237和404 g。【结论】密度与单产呈抛物线关系,以10.5万株/hm2密度处理单产最高;随着产量的提高,种植密度、单位面积穗数、穗粒数和千粒重表现出最适值范围变窄的趋势。随种植密度增加,单位面积穗数呈增加趋势,穗粒数和千粒重呈下降趋势,而单位面积粒数呈增加并趋于不变趋势。