稻麦轮作条件下机插水稻CH4和N2O的排放特征及温室效应

于2008年采用静态暗箱-气相色谱法对人工手插和机插2种水稻种植方式下CH4和N2O排放进行田间观测,研究稻麦轮作条件下机插水稻CH4和N2O的排放特征及其温室效应.结果表明,水稻生长季CH4排放通量人工手插水稻和机插水稻均呈先升高后降低的变化趋势,N2O仅在水稻搁田期间有明显排放,机插和人工手插水稻CH4平均排放通量分别为4.68、4.39 mg·m-2·h-1,N2O平均排放通量为92.80、111.33 μg·m-2·h-1.与人工手插水稻相比,机插水稻增加CH4排放总量14%,减少N2O排放总量11%,使稻季排放CH和N2O所产生的全球增温潜势(GWP)和"单位产量的GWP"分别提高8%和10%.在稻麦轮作条件下采用机插水稻种植方式,水稻生长期间排放的CH4和N2O所形成的温室效应有提高的趋势.     

稻鸭、稻鱼共作生态系统CH4和N2O温室效应及经济效益评估

 【目的】稻鸭、稻鱼共作生态系统是中国南方稻作区两种主要复合种养模式。研究稻鸭、稻鱼共作生态系统中CH4和N2O排放产生的温室效应并对其经济价值进行评价,旨在为进一步开发利用稻田综合利用模式提供理论基础和实践依据。【方法】采用静态箱技术,研究稻鸭、稻鱼共作生态系统CH4和N2O排放规律,并运用增温潜势对稻鸭、稻鱼共作生态系统CH4和N2O排放的温室效应及经济效益进行估算。【结果】在水稻生长期间,稻鸭、稻鱼共作系统中CH4排放峰值均出现在分蘖盛期和抽穗期,其平均排放通量均显著（P＜0.05）低于常规淹水稻田;N2O 的排放通量在稻田淹水期间保持较低值,而在稻田落干后迅速升高。养鸭显著（P＜0.05）提高了稻田N2O的排放,养鱼降低了稻田N2O的排放。2006和2007年稻鸭、稻鱼处理CH4和N2O排放产生总温室效应分别为4 728.3、4 611.0 kg CO2?hm-2和4 545.0、4 754.3 kg CO2?hm-2,其温室效应成本分别为970.89、946.81 yuan/hm2和933.25和976.23 yuan/hm2,明显低于CK的5 997.6和5 391.5 yuan/hm2。除去CH4和N2O排放产生温室效应的环境成本,采用稻鸭、稻鱼生态种养技术的经济效益分别比常规稻田增加2 210.64、4 881.92 yuan/hm2和3 798.37、5 310.64 yuan/hm2。【结论】稻鸭、稻鱼共作能有效的抑制稻田温室气体排放并显著降低其温室效应。因此,稻鸭、稻鱼共作是减少温室气体排放的有效措施之一,具有较好的推广价值。     

稻田CO2、CH4和N2O排放通量测定方法研究

介绍了经过改装并配有火焰离子检测器（FID）和电子捕获检测器（ECD），能同步分析稻田CO2、CH4和N2O排放通量的气相色谱仪Aglient4890D的基本原理、主要配置及性能。该仪器与GC-14A气相色谱仪的分析结果十分接近。对2001年南京市江宁区稻田CO2、CH4和N2O的季节排放通量的实测结果表明，该仪器具有简便易行，准确可靠等优点，能够满足农田生态系统几种温室气体同步分析的要求。     

广州地区晚季稻田CH4,N2O排放研究初报

采用广州地区农民常用施肥施类型和灌溉方式，研究晚季稻田ＣＨ４，Ｎ２Ｏ排放规律及排放量。试验初步表明，在一定的施肥量及气候条件下，灌溉水管理是决定ＣＨ４、Ｎ２Ｏ排放量的较主要因素，而这一因素对ＣＨ４、Ｎ２Ｏ排放量的影响互为相反，发即施肥稻田处于灌溉淹水状态有利于ＣＨ４排放而不利于Ｎ２Ｏ排放；     

环境因素和作物生长对稻田CH_4和N_2O排放的影响

采用大田试验方法,研究了常规灌溉和持续淹水条件以及不同水平有机质(小麦秸秆)投放量(0、2.25、4.5t@hm-2)条件下各环境因素(包括土壤温度、灌溉水层深度和土壤Eh)对CH4和N2O排放的影响以及水稻生长与CH4排放的关系.结果表明,在2种水分管理下,CH4的累积排放量均与水稻冠层高度呈显著正相关(P<0.001).连续淹水条件下,无论有无外源有机质投放,稻田CH4排放的季节性变化均与土壤温度呈指数相关(P<0.001),而N2O排放的季节性变化则仅取决于土壤水分条件.     

稻田CH4和N2O排放消长关系及其减排措施

稻田CH4和N2O排放存在互为消长的关系,此种关系不受时间、空间及有无水稻植株的影响,考虑稻田CH4减排措施的同时必须兼顾该措施对N2O排放的促进作用.本文从水分管理、施肥管理、水稻品种、甲烷抑制剂及脲酶/硝化抑制剂、耕种方式及耕作制度等方面综述了近年来关于稻田CH4和N2O减排措施的研究,以期从农业实践中总结缓解稻田CH4和N2O排放引起的综合温室效应的生产措施.分析表明,稻田低施氮水平条件下进行中期烤田是减少CH4和N2O排放的有效措施,有机秸秆进行堆腐好氧分解后施入或在休闲期(如秋季或冬季)施人稻田表现出较好的应用前景,施用甲烷抑制剂、脲酶抑制剂及硝化抑制剂和缓释,控释肥料对降低稻田温室气体排放及提高作物产量意义重大.     

不同肥料的施用对稻田CH4和N2O排放的影响及其减排措施

稻田CH4和N2O的排放受水分、温度、施肥情况、有机质含量、pH值、氧化还原电位（Eh）等诸多环境环境因素的影响,而水分和肥料是稻田温室气体排放的2大驱动因子。综述了不同肥料施用对稻田CH4和NO排放的影响,并提出了相应的温室气体减排措施。     

追施沼液对不同pH土壤CH4和N2O排放的影响

摸清不同pH土壤施用沼液后CH4和N2O的排放特征,对沼液农田回用的有效性及其养分管理具有重要意义.通过盆栽试验,探讨了猪粪沼液在pH为5.5(S5.5)、6.5(S6.5)和8.2(S8.2)的菜地土壤追施后CH4和N2O气体的排放特征.研究结果发现,不同pH菜地土壤追施猪粪沼液后,CH4和N2O排放速率和总量增加,特别是在S6.5和S8.2土壤中,二者增幅均显著高于施用化肥的处理.追施猪粪沼液后,CH4在pH较低的土壤(S5.5和S6.5)开始表现为负排放,随后逐渐表现为正排放,而在pH较高的土壤(S8.2)始终为正排放.N2O的排放表现为:S5.5土壤仅在第三次施沼液后,其N2O瞬时排放速率显著高于施用化肥和对照处理;而在S6.5和S8.2土壤N2O排放速率均显著增加,其平均排放速率显著高于施用化肥和对照处理.追施沼液后,整个生长季内CH4平均排放量在不同pH土壤间的变化趋势为S8.2＞S6.5＞S5.5,N2O排放的变化趋势为S6.5＞S8.2＞S5.5.碱性土壤上施用沼液会增加其氮素损失和环境污染的可能性.     

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。     

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。     

冬水田休闲期温室气体排放通量的研究

冬水田生态系统在西南地区大面积存在,长期淹水,其温室气体排放可能对中国温室效应有重要贡献。采用静态箱-气相色谱法对川中丘陵地区冬水田休闲期温室气体排放通量进行了原位观测研究,获得冬水田休闲期CH4、CO2、N2O的平均排放通量依次为5.37mg·m-·2h-1、81.88mg·m-·2h-1、0.01μg·m-·2h-1。同时研究发现,冬水田休闲期温室气体排放通量具有明显的动态变化,土壤温度和水分在很大程度上影响着3种温室气体的排放通量。研究还表明,改冬水田为水旱轮作可减少甲烷排放。     

长期不同施肥类型对稻田甲烷和氧化亚氮排放速率的影响

以湖南双季稻田长期不同施肥类型为研究对象,利用静态箱法测定了晚稻期间4种不同施肥方式下(无肥区、化肥区、秸秆区和习惯性施肥区)CH4和N2O的排放速率,并计算了其综合温室效应。结果表明,晚稻生育期内CH4的排放速率呈先升高后降低的变化趋势,习惯性施肥区和无肥区插秧15d达到最高峰,化肥区和秸秆还田区则推迟5 d到来;晒田期间稻田表现为甲烷的汇。无肥区和秸秆还田区N2O在整个测定期只有一个排放高峰,化肥区和习惯性施肥区N2O排放有两个峰值,分别在插秧后15和35d。秸秆区和习惯性施肥区CH4温室效应较大,化肥区和习惯性施肥区N2O温室效应较大,其中综合温室效应以秸秆区最大,习惯性施肥区和化肥区次之,无肥区最低。     

灌溉下限对设施土壤N2O和NO排放特征的影响

【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。     

中国稻田水稻生长季N2O排放估算

由于土壤水分状况的不同,水稻生长季土壤N2O排放量明显不同于旱地作物。基于多元统计模型,通过多点代面的方法进行尺度扩展,并应用蒙特卡洛方法模拟影响因素的变异程度,模拟了中国稻田水稻生长季的N2O排放情况。所模拟的378个点的水稻生长季N2O排放通量为6.0～74.3μgN.m-2.h-1,其均值接近于原始观测结果;378个点位的N2O排放通量空间分布不均,排放量较高的点位于北纬20°到30°之间;378个点中单季稻、稻-旱轮作中的水稻和双季稻的生长季N2O平均排放量分别占年总排放量的53%、34%和59%。多点代面的尺度扩展结果显示2008年中国稻田水稻生长季N2O排放量均值为22.48Gg,其95%的概率区间为20.5～24.8Gg;化肥氮的N2O排放系数为0.27%,与IPCC缺省值0.3%接近。用秩相关关系表征影响因子对中国稻田水稻生长季N2O排放量的不确定性的贡献,结果表明水分管理类型、有机肥类型、土壤属性、氮用量等对结果均有显著影响。