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1.
【目的】生物炭作为比表面积大、富含有多种营养元素的一种物质已被广泛应用于农业生产。弄清生物炭与化肥氮配合施用对稻田温室气体排放和氮肥利用率的综合影响,为合理使用生物炭提供科学依据。【方法】在武穴市花桥镇进行两年大田试验,设置4个处理,即不施氮肥(CK)、常规施氮(180 kg·hm -2)(IF)、常规施氮+10 t·hm -2生物炭(IF+C)、减氮30%+10 t·hm -2生物炭(RIF+C)。采用静态箱-气相色谱法对2018和2019年水稻生长季节稻田CH4和N2O排放通量进行监测,并测定水稻产量,探讨生物炭配施不同量无机氮对稻田CH4和N2O排放、水稻产量以及氮肥利用率的影响。【结果】(1)稻季CH4和N2O排放呈现明显的季节性变化规律。CH4排放峰值主要出现在分蘖期和齐穗期,N2O排放峰值主要出现在氮肥施用和排水后。2018和2019年稻季各处理CH4排放通量分别为0.01—48.97 mg·m -2·h -1和0.36—18.08 mg·m -2·h -1,N2O排放通量分别为-0.002—0.17 mg·m -2·h -1和0.01—0.28 mg·m -2·h -1。2018年各处理CH4和N2O的平均排放通量分别为6.17—7.16 mg·m -2·h -1和0.02—0.04 mg·m -2·h -1,2019年的分别为5.16—5.83 mg·m -2·h -1和0.05—0.08 mg·m -2·h -1。(2)与CK相比,无机氮肥的施用对CH4排放没有影响,但显著提高了N2O排放,增幅为32.6%—113.0%。与IF处理相比,生物炭与无机氮配施(IF+C、RIF+C)显著降低N2O排放,在2018年降幅为33.4%—43.1%,2019年为37.0%—39.5%,但对CH4排放的影响不显著,因此对全球增温潜势的影响不显著。生物炭与无机氮配施处理IF+C与RIF+C间CH4和N2O排放差异不显著。CH4排放是综合增温潜势(GWP)的主要贡献者,对GWP的贡献达84.4%—95.2%。(3)氮肥施用显著提高水稻产量,增幅达4.0%—6.0%。与IF处理相比,生物炭处理(IF+C、RIF+C)显著增加水稻产量,增幅达9.9%—11.9%。生物炭与无机氮配施处理IF+C与RIF+C间水稻产量差异不显著。与IF处理相比,IF+C、RIF+C处理氮肥利用率显著增加了7.7%—8.1%,且RIF+C的氮肥偏生产力两年分别增加了57.1%、52.3%。【结论】减氮30%配施生物炭能有效地降低稻田N2O排放、增加水稻产量、提高氮肥利用率,是一项可持续的农艺措施。但生物炭对稻田温室气体减排的效应还要进一步研究探讨。  相似文献   

2.
【目的】探究不同水氮调控下鲜食葡萄园土壤N2O、CO2和CH4 3种温室气体的排放特征及其增温潜势,以期了解水氮调控对温室气体排放的贡献,旨在筛选出更为合理的水氮调控管理模式,从而为减缓葡萄园温室气体排放,促进葡萄产业可持续生产提供科学依据和技术参考。【方法】于2017年4—12月,选择在河北省葡萄主产区—昌黎,以鲜食葡萄‘红地球’为供试葡萄品种,通过田间小区设置传统水氮、移动水肥、优化水氮和优化水氮+DMPP(3,4-二甲基吡唑磷酸盐,一种新型的硝化抑制剂) 4个处理,采用密闭静态箱-气相色谱法对鲜食葡萄园土壤3种温室气体(N2O、CO2和CH4)排放量进行监测,比较其综合增温潜势差异,并测定葡萄产量。【结果】N2O排放通量施肥后呈现单峰趋势,在施肥灌水后的1—2 d出现峰值。氮肥能显著提高土壤N2O排放通量,与传统水氮相比,减氮控水处理能降低73.03%—88.19%的N2O平均排放通量,达到显著性差异(P<0.05)。等氮条件下配施DMPP能平均降低50.08%的N2O排放通量;各处理CO2排放通量变化趋势一致,在施肥后2—3 d达到排放高峰,在生长期内表现为季节变化规律。减氮控水处理能减少60.56%—62.13%的CO2排放,达到减排效果;CH4排放通量则无明显变化趋势,施肥后CH4排放通量时正时负,其中传统水氮CH4排放通量波动性较大,范围在-0.132—0.238 μg·m -2·h -1,减氮控水处理之间变化趋势平缓,无显著性差异(P>0.05)。在整个试验期间,各处理土壤N2O排放总量从高到低依次是传统水氮、优化水氮、移动水肥和优化水氮+DMPP,分别为3.90、2.83、2.76和2.65 kg·hm -2,排放系数介于0.58%—0.67%。与传统水氮处理相比,减氮控水处理(移动水肥、优化水氮和优化水氮+DMPP)可使N2O总排放累积量降低27.56%—32.09%;各处理土壤CO2和CH4的累积排放量,分别为传统水氮(3 816.05 kg·hm -2、0.060 g·hm -2),移动水肥(3 387.33 kg·hm -2、-0.075 g·hm -2),优化水氮(3 410.95 kg·hm -2、-0.036 g·hm -2)和优化水氮+DMPP(3 412.06 kg·hm -2、-0.030 g·hm -2)。减氮控水处理可分别使CO2排放累积量降低10.59%—11.23%,CH4总排放累积量降低150.23%—224.38%。结合葡萄产量,减氮控水处理葡萄产量较传统水氮处理增加8.81%—19.35%,其中以优化+DMPP处理增幅最大,且比优化水氮和移动水肥处理也高出9.69%和2.25%。 【结论】与传统水氮相比,优化水氮+DMPP处理土壤N2O、CO2和CH4累积排放量分别降低了32.09%、10.59%和150.23%,总GWP 降低了12.82%,实现了葡萄园温室气体减排,同时可使葡萄产量增加19.35%,达到了经济与环境双赢,综合评价为本研究中最佳水氮调控措施。  相似文献   

3.
【目的】探究土地利用变化对湿地土壤酶活性和温室气体排放之间关系的影响。【方法】以会仙岩溶湿地为研究样点,以湖泊湿地和其相邻的稻田为研究对象,采用比色法和静态暗箱法分别测定水稻整个生育期内主要土壤酶的活性及CO2和CH4的排放,并对二者之间的关系进行分析。【结果】稻田土壤的β-葡萄糖苷酶、纤维素酶、蔗糖酶、几丁质酶、脲酶和碱性磷酸酶活性均高于湖泊湿地,高出幅度为11.8%—32.7%。稻田CO2和CH4排放通量分别为255.9—789.7和-0.41—1.74 mg·m-2·h-1,平均值分别为445.8和0.42 mg·m-2·h-1,低于天然湖泊湿地。与湖泊湿地相比,稻田CO2和CH4排放总量分别降低了22.3%和83.3%,而增温潜势(GHGs,含N2O)降低了29.6%。相关性结果显示,CO2排放通量与β-葡萄糖苷酶、纤维素酶、蔗糖酶和几丁质酶活性呈显著负相关关系,CH4排放通量与6种土壤酶活性显著负相关(P<0.05)。【结论】在会仙岩溶湿地系统中,天然的湖泊湿地转变为稻田可显著提高土壤酶活性,同时降低CO2和CH4的排放量,有利于微生物碳利用率的提高和土壤碳的封存。  相似文献   

4.
【目的】 为了探索生态可持续的稻作模式,对比研究了长江中下游地区双季稻和再生稻稻作模式的产量潜力和CH4排放特征,以此为选取绿色、生态经济可持续的稻作模式提供科学依据。【方法】 于2017—2018年依托湖南省益阳市大通湖区宏硕生态农业农机合作社科研基地,设置了双季稻和再生稻2种模式,对比分析了产量潜力、稻田生育期间CH4排放动态和稻田生态系统CH4季节性累积排放规律以及评估了单位产量稻田CH4排放。【结果】 试验期间,从产量方面来看,双季稻早稻产量为7.37 t·hm -2,再生稻头季产量为8.84 t·hm -2,头季相比早稻增产19.95%。双季稻晚稻产量为6.82 t·hm -2,再生稻再生季产量为3.39 t·hm -2,再生季相比晚稻减产50.29%。综合两季,双季稻总产量为14.19 t·hm -2,再生稻总产量为12.22 t·hm -2;从生育期间CH4排放动态来看,双季稻在分蘖期和齐穗期左右排放较强峰值,再生稻除了在分蘖期和齐穗期有较强的排放以外,其在施用促芽肥时也出现了小峰值。但总体双季稻的排放范围(- 0.06—1.30 μmol·m -2·s -1)要高于再生稻的排放范围(- 0.01—0.70 μmol·m -2·s -1);从稻田CH4季节性累积排放来看,双季稻CH4累积排放要高于再生稻。再生稻头季累积排放范围在23.90—266.59kg·hm -2,再生季累积排放范围在0.00—46.14 kg·hm -2。双季稻早稻季节累积排放范围在为35.57—251.29kg·hm -2,晚稻季节累积排放范围在为10.74—321.59 kg·hm -2。双季稻CH4季节累积排放A-B(两叶一心至分蘖后期)段>B-C(分蘖后期至齐穗期)段>C-D(齐穗期至成熟期)段,且全生育期双季稻累积排放达922.35 kg·hm -2。再生稻CH4累积排放B-C段>A-B段>C-D段,且全生育期CH4累积排放为609.74 kg·hm -2,即相比对照双季稻,再生稻CH4累积排放降低了33.89%;最后通过评估单位产量CH4排放可知,早稻单位产量CH4排放为0.069 kg·kg -1,头季单位产量CH4排放为0.062 kg·kg -1,头季相比早稻减少了10.14%;晚稻单位产量CH4排放为0.061 kg·kg -1,再生季单位产量CH4排放为0.018 kg·kg -1,再生季相比晚稻降低了70.49%。综合两季,双季稻单位产量CH4排放为0.065 kg·kg -1,再生稻单位产量CH4排放为0.050 kg·kg -1,再生稻相比双季稻降低了23.08%。 【结论】 从单位产量下CH4排放角度来看,在长江中下游双季稻的主产区扩大种植再生稻是为良策。  相似文献   

5.
稻田复种轮作下周年温室气体排放及综合效益评价   总被引:1,自引:0,他引:1  
为减缓温室气体排放和削弱长期连作障碍,在长期定位试验的基础上,通过设置不同复种方式,综合分析稻田复种轮作系统下周年温室气体排放规律和综合效益评价。结果表明,稻田CO2和CH4不同季节排放量趋势一致,均是晚稻>早稻>冬作物,而N2O排放与之相反。从温室气体的排放总量来看,CO2排放总量明显高于CH4、N2O排放总量。处理A(紫云英—早稻—晚稻)CO2排放总量最高,但N2O和CH4排放总量均最低,N2O和CH4排放总量最高的是处理C(油菜—早稻—晚稻)。无论是冬季作物生长季、水稻生长季还是全年,3种温室气体的综合GWP均是以处理A最低,处理C最高,双季稻田冬种油菜对全球增温贡献较大,对环境来说是不利的,从这一点考虑,冬种紫云英相对来说是对环境更有利的。"混播绿肥—早稻—玉米‖大豆→混播绿肥—早稻—晚稻"综合效益较好,最具可持续发展优势,有利...  相似文献   

6.
为明确不同秸秆还田量对上海地区稻田甲烷(CH4)排放的影响,以上海市青浦区稻田为研究对象,利用PICARRO G2508温室气体在线监测系统探索不同秸秆还田量下稻田CH4的排放特征。结果表明,稻田CH4排放通量与5 cm深度土壤温度呈显著(P<0.05)正相关,且两者的相关性随着秸秆还田量的增加而增强。稻田CH4排放量随着秸秆还田量的增加而增加,在秸秆不还田、半量(2.5 t·hm-2)还田和全量(5.0 t·hm-2)还田3种情景下,稻田CH4累积排放量分别为(10.00±0.06)、(53.26±0.06)、(121.55±0.03) kg·hm-2,且其排放集中在水稻分蘖期,贡献率达49.40%~52.11%。在不显著影响水稻产量的前提下,秸秆半量还田的单位水稻产量CH4排放量较全量还田降低56.17%,是本试验条件下推荐的适宜秸秆还田量。  相似文献   

7.
以东北主要作物大豆、玉米和高粱为研究对象,首次同步考察了新鲜离体植物茎秆和叶片的N2O和CH4排放。结果表明:3种植物茎秆均能排放N2O,玉米茎秆排放量最大,为13.587μL/L;3种植物叶片的N2O排放较少,但42 h时大豆叶片的N2O排放出现高峰,浓度达33.913μL/L。3种植物茎秆的CH4排放表现出最初有排放之后吸收,3 h时玉米、大豆和高粱的CH4浓度分别为2.113、2.341和2.355μL/L;植物叶片CH4排放不明显,呈波浪起伏的变化规律。从N2O和CH4排放通量看,大豆叶片N2O通量最高,达210.970 ng/(g·h);玉米叶片CH4通量为0.148 ng/(g·h),其他茎叶均为吸收CH4。研究结果不仅为植物叶片本身既能排放N2O又能排放CH4...  相似文献   

8.
【目的】明确长江中下游稻区不同水旱轮作模式与氮肥水平对稻田CH4排放的影响。【方法】以2003年至今的4种水(水稻)旱轮作长期定位试验为基础(分别为水稻-休闲(RF),水稻-紫云英(RC-G),水稻-小麦(RW)和水稻-稻草覆盖种植马铃薯(RP)),并设置3个氮肥水平,分别为N0(0)、N1(142.5 kg N·hm -2)和N2(202.5 kg N·hm -2)。于2016—2017利用静态箱-气象色谱法,在田间采集并测定水稻生长季CH4排放。 【结果】(1)轮作模式与氮肥互作对稻田CH4排放的影响主要集中在移栽后7—30 d内,其CH4累积排放量约为整个生育期的51.9%—72.3%。(2)轮作模式与氮肥水平对稻田CH4排放存在显著的互作效应;N0水平下,冬季作物栽培(包括RP、RW和RC-G)显著提高稻季CH4累积排放量,与RF相比分别增加74.1%—145.1%、68.5%—109.9%和56.4%—108.6%。(3)增施氮肥(N1和N2)后,CH4排放对轮作模式的响应出现分化。其中,RF、RP和RW模式下稻季CH4排放量随氮肥施用量的增加而逐渐增加;N2水平下,RP、RW和RF的CH4累积排放量分别为51.2—55.8、45.3-51.5和25.0—30.5 g·m -2,分别比N0水平提高23.0%—38.4%、26.7%—33.7%和35.3%—43.5%;而与N1相比,则提高9.9%—19.7%、20.8%—23.1%和17.4%—18.8%。而RC-G模式下则表现为增施氮肥一定程度上降低了稻季CH4排放;与N0相比,N1和N2下稻季CH4累积排放量分别降低20.7%—42.4%和10.6%—16.6%。(4)进一步解析与土壤CH4排放相关微生物菌群产甲烷菌(mcrA)和甲烷氧化菌(pmoA)丰度变化,发现N0水平下秸秆及绿肥全量还田能够显著增加产甲烷菌和甲烷氧化菌丰度;相关微生物对氮肥的响应机制因轮作模式而有所差异,增施氮肥促进产甲烷菌的增殖,却抑制了甲烷氧化菌的生长,但其变化幅度因轮作处理而有所不同。随着氮肥增施,RP、RW和RF的mcrA丰度增加191.4%、160.6%和143.3%,而RC-G则仅有62.6%。(5)另外,随着氮肥施用量的增加,RF、RP和RW模式下mcrA/pmoA比值增加,其增加比例分别为71.4%—141.1%、197.1%—258.2%和84.6%—165.5%,而RC-G则相反,下降26.8%—42.3%。其变化规律与CH4排放基本一致。 【结论】稻田系统中秸秆还田C/N的相对含量可能是干扰氮肥水平对稻田CH4排放作用的关键,当系统中碳冗余时,相关微生物活性受到土壤中有效氮制约,投入无机氮可以减轻氮的限制作用从而显著提高CH4排放;而碳不足时,继续投入无机氮,相关微生物繁殖由于受到土壤中有限碳源的限制其活性也会受到抑制,CH4排放相对减少。  相似文献   

9.
为了研究添加生物炭、秸秆、生物炭与秸秆联用对热带地区稻田温室气体排放的影响,通过盆栽培养试验,设常规施肥(CK)、常规施肥配施 40 t·hm?2 椰糠生物炭(B)、常规施肥配施3 t·hm?2水稻秸秆(C)、常规施肥配施 40 t·hm?2 椰糠生物炭加3 t·hm?2水稻秸秆(B+C)4个处理,采用静态箱-气相色谱法监测整个水稻种植季CH4和N2O排放,估算全球增温潜势(GWP)并测定收获后作物产量。结果表明,相比CK处理, B、C和B+C处理的N2O累计排放量分别降低21.43%、21.89%和14.77%;B处理的CH4累计排放量降低38.21%,而C和B+C处理的CH4累计排放量分别增加14.63%和19.85%;C和B+C处理显著增加GWP,而B处理显著降低GWP;单独添加生物炭减排效果最佳。与CK相比,B、C处理的单株水稻产量分别增加5.22%、8.76%,而B+C处理的单株水稻产量降低18.39% (P<0.05)。因此,在我国热带地区稻田,单独施用40 t·hm?2生物炭,可以实现温室气体减排和增产,值得在田间推广应用。  相似文献   

10.
通过研究贵州省冬闲田种植光叶紫花苕、箭舌豌豆、黑麦草和油菜4种绿肥还田对后茬玉米产量和土壤温室气体排放的影响,筛选可以减少或一定程度上遏制农业温室气体排放的绿肥。结果表明:(1)箭舌豌豆处理CO2平均排放通量最高,为79.67 mg/(m2·h),油菜处理最低,为66.53 mg/(m2·h),但各处理间无显著差异;与冬闲相比,除油菜处理外,其他绿肥处理均促进CO2排放。(2)所有绿肥处理均促进CH4排放,冬闲CH4累积通量为负值,表明绿肥还田导致土壤由CH4汇变为弱排放源。(3)与冬闲相比,除箭舌豌豆处理外,其他绿肥处理对N2O累积排放量均有抑制作用。(4)CO2对全球变暖贡献占主导,N2O次之,CH4所占比例最小。(5)绿肥还田均可提高玉米产量,且光叶紫花苕绿肥处理产量显著高于冬闲,单位产量温室气体排放强度也较小。因此,综合考虑环境效益和生产效...  相似文献   

11.
【目的】稻田是温室气体的重要排放源之一,耕作方式和水分管理措施均能在一定程度上减少稻田温室气体排放。垄作直播方式是一种新型节本增效的水稻种植方式,探索稻田垄作直播下垄沟水分管理对水稻产量和温室气体排放的影响,为丰产减排稻作模式的创新提供理论依据和技术途径。【方法】以2019—2021年垄作直播方式下的水稻-萝卜轮作系统为研究对象,通过设置传统淹水沟灌(TFI:水分高于垄面约5 cm)、控制沟灌1(CFI1:水分低于垄面约5 cm)、控制沟灌2(CFI2:水分低于垄面约10 cm)、控制沟灌3(CFI3:水分低于垄面约15 cm)4个处理,采取密闭静态箱-气相色谱法研究水稻-萝卜生长季温室气体排放及其全球增温潜势,同时测定水稻产量、土壤还原性物质、铵态氮和硝态氮等指标,明确既能减少全球增温潜势(GWP)又能增加作物产量的最佳灌水模式。【结果】综合3年试验结果,与TFI处理相比,控制灌溉能显著降低水稻季CH4累积排放量22.81%—78.47%,其中CFI3效果最显著;CFI2处理显著增加水稻季N2O累积排放量20.45%—59.90%,CFI3...  相似文献   

12.
【目的】探明滴灌施肥对华北典型种植类型农田N2O排放的影响差异与减排贡献,并明确其综合调控机制,为区域农业生产碳氮优化调控及滴灌施肥技术在华北推广应用提供科学支撑和技术储备。【方法】选择两种典型的作物种植模式(冬小麦-夏玉米轮作和设施菜地)为研究对象,分别设置了4个处理,即对照(CK)、常规漫灌施肥(FP)、滴灌施肥(FPD)和滴灌优化施肥(OPTD),利用自动静态箱-气相色谱法对这两种系统土壤N2O排放进行了连续观测分析。【结果】两种作物系统N2O排放通量变化均与5 cm深土壤温度显著正相关(P<0.05),均在基肥期出现最高排放峰值。在设施蔬菜和粮食作物系统中,FP处理N2O排放总量均为最高,分别达到(5.47±0.23)和(1.70±0.02)kg N·hm-2。对于N2O排放强度,设施蔬菜系统中FP处理为(159.72±2.47)g N·t-1,远低于粮食作物系统(258.41±6.35)g N·t-1,未来N2O减排的关注点仍在粮食作物生产。滴灌施肥可显著降低两种系统N2O排放总量,相比FP处理,在设施蔬菜系统中滴灌施肥可显著减少19.0%(P<0.05),而在粮食作物系统中可减少达到35.0%(P<0.05)。此外,当两种系统施氮量分别降低50%和30%后,在保证作物产量下其减排贡献可分别扩大到30.2%和45.8%。【结论】设施蔬菜和粮食作物系统土壤N2O排放特征存在明显差异,粮食作物生产N2O排放强度明显高于设施蔬菜生产,应进一步关注。同时,滴灌施肥技术在华北农田两种典型的作物系统中均能较好地减少N2O排放,对冬小麦-夏玉米轮作系统N2O减排贡献更大,具有在华北平原进一步推广应用的潜力。  相似文献   

13.
[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%(...  相似文献   

14.
【目的】合理灌溉是设施生产控制N2O和NO排放,提高氮肥利用率的有效措施。研究不同灌水下限设施土壤N2O和NO排放动态与土壤水分、无机氮和可溶性有机氮关系,分析N2O和NO排放特征及影响因素,以期为N2O、NO减排和设施土壤灌溉管理提供科学依据。【方法】基于连续7年的设施土壤不同灌溉下限的田间定位试验,以番茄为供试作物,设4个土壤水吸力处理,分别为25 kPa(W1)、35 kPa(W2)、45 kPa(W3)和55 kPa(W4)。采用密闭静态箱-气相色谱和氮氧化物分析仪法,分别对番茄生长季的N2O和NO进行田间原位同步观测。【结果】番茄生长季不同灌水下限处理土壤N2O和NO排放通量分别为 -34.46—1 671.78 μg N·m-2·h-1和6.83—269.89 μg N·m-2·h-1,二者排放峰值期同步且主要发生在施肥和灌溉后,各处理NO/N2O均小于1。土壤N2O和NO累积排放量分别为W2和W1处理最低(P <0.01),各处理N2O+NO总累积排放量表现为W4处理>W3处理>W1处理>W2处理。W2处理番茄产量较W1、W3和W4处理分别增加84%、32.4%和12%。单位产量N2O+NO排放量表现为W4处理最高(P <0.01),W2处理最低。各处理施肥和收获后土壤无机氮和可溶性有机氮含量的重复测量方差分析表明,除灌水下限和观测时间交互对亚硝态氮含量影响不显著外,灌水下限和观测时间及二者交互效应对土壤无机氮和可溶性有机氮均有极显著影响(P <0.01)。冗余分析和相关分析表明,NO2--N、NH4+-N和土壤孔隙含水量(WFPS)可分别解释设施土壤N2O和NO变异的55%、32.5%和20.7%,均是极显著影响不同灌溉下限N2O和NO排放的主要影响因素。【结论】综合考虑产量和N2O、NO减排效应,灌水下限35 kPa的W2处理为本试验最适宜的灌溉管理措施。  相似文献   

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