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。     

旱地保护性耕作对土壤呼吸和夏玉米产量的影响

[目的]研究旱地保护性耕作对土壤呼吸和夏玉米(Zea mays L.)产量的影响,为西北旱作夏玉米田保护性耕作提供技术依据。[方法]设置传统耕作(CK)、还田免耕(NTS)、还田深松(CTS)和还田旋耕(RTS)4个耕作方式。[结果]夏玉米田CO2平均排放速率表现为RTS>CK>NTS>CTS,CTS处理能够较传统翻耕极显著地提高有效穗数和穗粒数(P<0.01)。与CK相比,CTS、NTS和RTS处理能提高产量24.44%、6.96%和9.17%,但差异未达到显著水平。[结论]土壤深松与秸秆还田相结合是西北地区旱地夏玉米较适宜的耕作方式。     

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。     

秸秆还田下我国南方稻田表土固碳潜力研究——基于Meta分析

[目的]探究我国南方稻田不同秸秆还田方式下表土固碳潜力的大小.[方法]基于南方地区40个稻田长期试验点102组表土有机碳数据,利用Meta分析法研究了翻耕秸秆还田(CTS)、免耕秸秆还田(NTS)和旋耕秸秆还田(RTS)下稻田表土有机碳含量的相对年变化量、固碳持续时间及固碳周期内的固碳量.[结果] CTS、NTS和RTS均能显著提高南方稻田表土有机碳含量,其表土有机碳含量相对年变化量(RM)分别为0.42、0.37和0.64 g·kg-1 ·a-1,三者中,RTS为最大,约为NTS的1.7倍,CTS的1.5倍.秸秆还田下两熟制和三熟制稻田RM均值分别为0.40和0.61 g·kg-1 ·a-1,同一秸秆还田方式下,三熟制稻田RM显著高于两熟制,其中,NTS处理下两者差距最大,达2.0倍,CTS和RTS的差距稍小,但也分别达到了1.37和1.39倍.随着时间的延长,稻田表土有机碳积累速率逐渐降低,CTS、NTS和RTS的表土固碳持续时间分别为27、44和30年,以NTS最长;整个固碳周期内所能增加的有机碳量分别为15.8％、23.3％和27.3％,其中RTS增加最多.[结论]从农田土壤固碳角度考虑,在我国南方地区稻田旋耕秸秆还田较其他两种还田方式更为适宜.     

长期不同耕作方式与秸秆还田对稻田镉生物有效性的影响

以湖南省典型双季稻区的土壤-水稻系统为研究对象,通过长期田间连续定位试验,研究不同耕作方式和秸秆还田对土壤-水稻系统镉生物有效性的影响。试验采用随机区组设计,共设4个处理: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)。结果表明:NTS处理增加了土壤阳离子交换量,降低了粉粒的比例。NTS处理土壤总镉和离子交换态镉含量分别为(0.48±0.01)mg·kg~(-1)和(0.39±0.01)mg·kg~(-1),与CTS和RTS处理均无显著差异,但显著高于CT处理。NTS处理早稻和晚稻糙米总镉含量分别高达(0.30±0.04)mg·kg~(-1)和(0.60±0.07)mg·kg~(-1),超过0.20 mg·kg~(-1)的国家食品安全标准(GB 2762—2017),且显著高于其他处理。水稻糙米中总镉含量和土壤总镉、碳酸盐结合态镉和铁锰氧化物结合态镉含量显著正相关。研究表明,耕作强度越弱土壤中镉的生物有效性越高,秸秆还田相对于不还田处理增加了镉的生物有效性。耕作方式和秸秆还田通过影响土壤镉生物有效性进而影响水稻镉含量,免耕秸秆还田增加了土壤和水稻糙米中的镉,带来了镉超标的安全问题。     

不同稻草还田方式对稻田温室气体排放影响研究

本文以双季稻区早稻不同稻草还田方式田间试验为基础,采用静态箱法/气相色谱法测定3种稻草还田方式早稻期间的CH4、N2O排放速率。结果表明:不同稻草还田方式对稻田CH4的排放速率影响很大。免耕还田能降低CH4排放速率,翻耕还田和旋耕还田的CH4排放速率无明显差异;免耕还田的CH4排放峰值比翻耕还田和旋耕还田分别降低67.0%、54.3%,并迟7天出现;免耕还田CH4排放速率平均值比翻耕还田和旋耕还田分别降低了24.3%和27.0%;翻耕还田和旋耕还田CH4排放主要集中在早稻生长前期,而免耕还田CH4排放主要集中在中后期。旋耕还田和免耕还田的N2O排放峰值比翻耕推迟10天;免耕还田N2O排放速率平均值分别比翻耕还田和旋耕还田降低42.1%和16.7%。试验证明,免耕还田能降低稻田的CH4、N2O排放速率。     

土壤耕作与秸秆还田对小麦产量及麦季温室气体排放的影响

以扬麦16号为材料,研究常规翻耕秸秆不还田(CT)、少免耕秸秆不还田(RNT)、常规翻耕秸秆还田(CTS)、少免耕秸秆还田(RNTS)对小麦产量、麦季甲烷(CH4)和氧化亚氮(N2O)排放的影响。结果表明:不同处理对小麦产量的影响由大到小依次为CT、CTS、RNT、RNTS处理,相同秸秆处理下常规翻耕的小麦产量、单位面积穗数和每穗粒数均对显著高于少免耕,RNTS处理的小麦产量、单位面积穗数和每穗粒数显著低于RNT处理。麦季CH4总排放量由大到小依次为RNTS、RNT、CTS、CT处理,处理间差异均达显著水平,少免耕或秸秆还田措施均显著增加麦季CH4总排放量。麦季N2O总排放量由大到小依次为CTS、CT、RNTS、RNT处理,常规翻耕显著增加麦季N2O总排放量,秸秆还田也有增加N2O排放的趋势。综合小麦产量和麦田排放CH4、N2O产生的温室效应,RNT处理的"单位产量的全球增温潜势"显著低于其他处理,CT处理显著低于CTS处理。研究表明,少免耕不利于小麦产量的提高和CH4减排,但减少了N2O排放和麦田排放CH4、N2O产生的温室效应。     

保护性耕作对冬小麦生长及产量效益影响的研究

对华北平原不同保护性耕作方式下冬小麦生长及产量效益的影响进行了研究。试验设置了秸秆不还田翻耕、秸秆还田翻耕、秸秆还田旋耕、秸秆还田免耕4个处理。结果表明:从冬小麦的地上部和地下部生长情况和产量、产值来看,多数性状表现为秸秆还田翻耕>秸秆还田旋耕>秸秆还田免耕;从劳动生产率来看,秸秆还田免耕的劳动生产率最高为24.48%,其次为秸秆还田翻耕,再次为秸秆还田旋耕,对照的劳动生产率为最低;从产投比来看,秸秆还田旋耕处理的经济效益较好,适宜推广。     

不同耕作措施下旱作麦田CO2排放速率与土壤水热关系分析

采用定位试验,系统研究翻耕(T)、翻耕+秸秆还田(TS)、旋耕(RT)、旋耕+秸秆还田(RTS)、免耕(NT)、免耕+秸秆覆盖(NTS)6种不同耕作措施下土壤CO2排放速率的季节变化规律,分析土壤CO2排放速率与土壤水热的相互关系。结果表明,CO2排放速率有明显的季节变化规律,均表现为冬季低夏季高;整个生长季平均排放速率为TS>T>RTS>RT>NTS>NT,并且T、RT、NT 3种耕作措施之间差异均达到极显著水平(P<0.01);TS、RTS、NTS 3种有秸秆耕作措施的CO2排放速率均高于相应的T、RT、NT 3种无秸秆耕作措施,且T与TS之间差异达到极显著水平;土壤温度和CO2排放速率表现为极显著正相关,T、RT和NT分别与15、5、10 cm土层温度相关性最大,相关系数分别为0.899、0.779、0.934;土壤含水量与CO2排放速率未表现出显著相关性。     

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。