水旱轮作系统中土壤CH4和N2O排放研究进展

农田是温室气体的重要排放源之一,而水旱轮作是显著影响稻田温室气体排放的重要因素之一。本文分析了水旱轮作对甲烷(CH4)和氧化亚氮(N2O)两种主要温室气体产排的影响,从水肥管理和不同轮作方式等方面论述其对水旱轮作系统中土壤CH4和N2O排放的影响,并根据温室效应等因素,综合性地提出了推行稻季节水灌溉、规范作物施肥管理和优化轮作模式3种减排措施,以期为水旱轮作稻田温室气体减排提供参考。     

秸秆还田对免耕稻田温室气体排放及土壤有机碳固定的影响

秸秆还田影响免耕稻田土壤固碳潜力,相应地改变了温室气体的排放,从而影响秸秆还田后稻田土壤固碳减排对减缓全球变暖的贡献。通过研究不同油菜秸秆还田量(0、3000、4000kg·hm-2和6000kg·hm-2)对免耕稻田温室气体(CO2、CH4和N2O)排放和土壤碳固定的影响,评估秸秆还田后温室气体增排的综合增温潜势对稻田固碳减缓全球变暖的贡献的抵消作用。结果表明,秸秆还田显著提高CO2和N2O排放,降低CH4排放,显著提高土壤有机碳含量,有效地提高土壤碳固定,从而有效地提高稻田土壤碳固定对温室气体增排的温室效应抵消作用。随着秸秆还田量的增加,稻田土壤固碳减缓全球变暖的贡献相应增加,因此必须考虑免耕稻田秸秆还田量的问题,以有效发挥免耕稻田秸秆还田的固碳潜力和降低温室气体的排放。     

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。     

农田土壤温室气体排放研究进展(英文)

[目的]对农田土壤温室气体排放的研究进展进行综述。[方法]根据近几年国内外相关文献,对农田土壤中CO2、CH4和N2O的产生机理、排放特征及其主要影响因素进行归纳。[结果]土壤中温室气体CO2、CH4和N2O的产生和排放过程,是陆地生态系统碳氮循环的重要过程,是土壤碳氮库的重要输出途径,在全球碳氮循环中起到很重要作用,对其展开研究有利于减少其排放温室气体的量以及增大其吸收温室气体的能力,从而更有效地实现温室气体的减排。[结论]该研究有助于对温室气体排放规律和影响因素的正确了解,从而对温室气体减排以及研究气候变化提供理论依据。     

我国农田土壤温室气体减排和有机碳固定的研究进展及展望

作为世界上最大的水稻生产国以及氮肥消耗国,我国农业生产过程排放了大量温室气体甲烷(CH4)和氧化亚氮(N2O)。因此,减少农田土壤CH4和N2O排放以及提高土壤碳库储量(简称“固碳减排”)对于缓解全球气候变暖以及确保粮食安全至关重要。近20年来,我国在农田土壤固碳减排方面进行了大量研究,总结出了一系列行之有效的固碳减排措施。本文综述了我国目前针对农田土壤温室气体减排以及土壤有机碳固定的有效措施,并对未来农田土壤固碳减排方向进行了展望。     

灌溉方式对农田N2O排放影响的研究进展

N2O是大气中对温室效应和大气臭氧层损耗有重要影响的微量气体.农田气体排放是大气中N2O的重要来源.灌溉方式能从多个方面影响农田N2O的排放.因此,追踪灌溉方式对农田N2O排放影响的研究进展,不仅可以为我国农田N2O排放机理的进一步研究提供参考,而且对我国发展低碳环保农业具有十分重要的意义.该研究简要地探讨了淹灌、无水层灌溉、天然降雨3种灌溉方式对农田土壤N2O排放的影响,并对该领域的研究做出展望.     

水分和秸秆管理减排稻田温室气体研究与展望

水稻生产过程是人为源温室气体甲烷(Methane,CH4)和氧化亚氮(Nitrous oxide,N2O)的重要排放源,稻田中CH4和N2O的产生与排放受农事管理与环境因素影响,尤其是水分管理和秸秆还田措施,直接影响稻田土壤氧化还原状况和土壤中易分解有机质的含量,对稻田CH4和N2O的排放具有显著的影响效果。很多研究结果表明,控制灌溉、干湿交替等节水灌溉措施能显著降低CH4排放量,但同时也可能促进N2O的排放,因此如何同时减少CH4和N2O的排放量是实现稻田温室气体减排的关键所在;另外,秸秆还田在改良土壤肥力的同时也增加了外源性有机质的输入,促进了稻田CH4的排放。如何优化秸秆还田措施,并耦合水分管理以达到土壤改良和温室气体减排的双重效益对稻田系统的可持续利用至关重要。本文从水分管理、秸秆管理、以及水分和秸秆协同管理等几个方面综述了近年来稻田温室气体减排的研究进展,重点总结了国内外通过水分管理减排稻田温室气体的效果、水分与施肥耦合的减排效果、秸秆还田措施以及水分管理与秸秆还田耦合对稻田温室气体排放的影响,并对今后稻田温室气体减排的研究方向作了展望。     

生物炭施用对节水灌溉稻田温室气体排放影响研究进展

对稻田温室气体排放特征,影响因素,水稻节水灌溉技术及其环境效应,生物炭在农业上的应用及其对农田土壤温室气体的减排效应进行了总结分析。针对节水灌溉引起稻田土壤有机碳含量降低的问题,提出应该从水稻节水灌溉技术与生物炭施用技术相结合的角度开展稻田温室气体排放规律及其对水碳联合调控的响应,节水稳产、固碳减排的稻田水碳管理模式等新的研究。     

施用生物质炭后稻田土壤性质、水稻产量和 痕量温室气体排放的变化

【目的】研究生物质炭对连续两年稻田土壤性质、水稻产量和痕量温室气体排放的影响,为合理施用生物质炭而促进水稻生产可持续的低碳发展提供科学依据。【方法】选择成都平原稻田,2010年布设了施氮与否（0与240 kg N•hm-2）下生物质炭土壤施用（0、20、40 t•hm-2）试验,连续两年观测土壤性质、水稻产量、土壤CH4和N2O排放的变化。【结果】施氮肥条件下,生物质炭连续两年对主要土壤肥力性质表现出改善效应,提高了土壤有机碳、全氮含量和pH,同时降低土壤容重,但对水稻产量影响不显著。生物质炭对CH4排放的影响依氮肥施用而异。不施氮肥下,施用生物质炭提高当季土壤CH4排放（20 t•hm-2用量时）,但次年无影响。施用氮肥下,不同用量生物质炭对土壤CH4排放无显著影响,仅40 t•hm-2用量时次年CH4排放有所增加;生物质炭对不施氮肥土壤当季N2O排放无显著影响,并降低次年的排放。然而,施氮肥下,生物质炭连续两年显著降低了土壤N2O的排放,其降幅高达66%。施氮肥条件下,连续两年生物质炭处理降低稻田痕量温室气体的综合温室效应及其水稻生产的碳强度,特别是40 t•hm-2的高用量下。【结论】在连续两年内,稻田采用生物质炭配施氮肥的管理措施对改善土壤性质和稳定水稻产量具有持续效应,高用量生物质炭(40 t•hm-2)显著降低稻田CH4和N2O痕量温室气体排放的综合温室效应和水稻生产的碳强度,且在连续两年内具有稳定的持续性。因此,在当前稻田管理措施下,生物质炭施用量为40 t•hm-2可实现稻田稳产和固碳减排的目标。     

稻田温室气体排放与减排研究进展

水稻是重要的粮食作物,在我国农业中占有重要作用。稻田是温室气体的重要排放源之一,产生大量的二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)和氧化亚氮(N2O)等温室气体,这些温室气体已经严重威胁到人类生存并破坏环境。为阐明稻田内CO2、CH4及N2O的产生机制,从水分、施肥、耕作3个方面论述其对稻田温室气体产生及排放的影响,并根据温室效应等因素,综合性地提出了推行节水灌溉技术、选择合理的施肥方式、选择合理的耕作制度3种减排措施,对发展低碳农业和降低温室效应具有重要意义。     

不同灌溉模式和施氮量条件下稻田甲烷排放及其与有机碳组分关系

通过田间试验,研究不同灌溉模式和施氮量下早晚稻不同生育期土壤有机碳(SOC)和易氧化有机碳(LOC)含量、微生物量碳(MBC)和甲烷氧化菌(MOB)数量的变化,以及水稻生育期内稻田甲烷排放通量变化情况,并分析当日稻田甲烷排放通量与土壤SOC、LOC、MBC和MOB的关系,以期获得稻田甲烷减排的灌溉模式和施氮量。两季试验均设3种灌溉模式,即常规灌溉(C)、"薄浅湿晒"灌溉(T)和干湿交替灌溉(D);2种施氮量,即120 kg·hm~(-2)(N1)和150 kg·hm~(-2)(N2)。结果表明,N1时D模式土壤SOC含量在晚稻乳熟期和早稻孕穗期较高,N2时早、晚稻4个时期SOC含量均以D模式最高;早晚稻土壤LOC含量以D模式较低,土壤MOB数量均以C模式较低,而MBC则以C模式较高。N2处理稻田MOB、SOC、LOC和MBC含量均高于N1处理。稻田甲烷排放量在分蘖期和乳熟期较高,而在孕穗期和成熟期较低。D模式早、晚稻全生育期甲烷排放通量和累计排放量均显著低于T和C模式,而N2处理这些指标均高于N1。稻田甲烷排放通量受土壤MOB、LOC和MBC的直接影响和SOC含量的间接影响,在干湿交替模式和施氮量120 kg·hm~(-2)下稻田甲烷排放量最低。     

华北石质山区坡位对栓皮栎人工林土壤温室气体排放的影响

山地及丘陵地带的坡位变化对温室气体的排放具有重要影响且存在很大的不确定性,选取华北石质山区不同坡位栓皮栎人工林下土壤为对象,采用室内培养法将不同坡位过筛土壤含水率调至60%的田间持水量(WHC)并培养256h,测定分析了土壤温室气体累积排放/吸收量、土壤理化性质及其相关性。结果表明,该地区不同坡位土壤整体表现为CO2、N2O的源,CH4的汇。坡位变化通过改变栓皮栎人工林植被的生长状况以及林下土壤的物理结构、速效养分和矿质氮含量的分布,间接影响了土壤温室气体的排放与吸收。受土壤矿质氮和速效养分含量等影响,土壤累积CO2排放量呈坡上>坡下>坡中的趋势,累积N2O排放量与累积CH4吸收量均呈坡上>坡中>坡下的趋势,坡上土壤温室气体增温潜势显著高于坡下与坡中土壤(P<0.05)。相关性分析表明,土壤累积CO2排放量与土壤硝态氮(NO3^--N)含量显著正相关(P<0.05),累积N2O排放量与土壤容重(BD)显著正相关,累积CH4吸收量与土壤pH、铵态氮(NH4^+-N)、全氮(TN)及溶解性有机碳(DOC)显著相关,且累积CO2排放量与累积N2O排放量呈显著正相关。因此,在该地区山地及丘陵地带进行人工林种植并评估土壤固碳效应时,应当高度重视坡上土壤温室气体累积排放与吸收的变化。     

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。     

甘蔗渣和甘蔗渣炭对土壤温室气体排放的影响

在室内模拟水田环境,比较研究水田下添加甘蔗渣及甘蔗渣炭对土壤性质及温室气体排放的影响。结果表明:添加甘蔗渣炭能显著提高土壤有机碳、全氮、速效磷和速效钾的含量,而甘蔗渣只能提高土壤有机碳的含量。甘蔗渣和甘蔗渣炭都能减少N_2O排放,但由于二者对土壤Eh的影响程度差异导致N_2O减排的机制不同,甘蔗渣主要耗氧分解形成强还原不利于N_2O的产生,而甘蔗渣炭则通过增加通气性使土壤处于适宜于硝化发生的环境降低N_2O的排放。由于甘蔗渣和甘蔗渣炭都不能使土壤处于适宜CH_4产生的氧化还原电位(Eh)环境而没有导致CH_4排放。甘蔗渣和甘蔗渣炭的综合温室效应没有差异,但都显著低于CK。甘蔗渣转化成甘蔗渣炭后应用,既能改善土壤又能减排温室气体排放。     

稻田温室气体排放与减排研究综述

水稻是我国最重要的粮食作物之一,甲烷和氧化亚氮作为稻田两大温室气体,在全球温室效应中起着很大作用。文章综述了水分管理条件、施肥方式、品种选择差异、农作模式差异及土壤气候条件等因素对稻田甲烷和氧化亚氮排放的主要因素,并从综合温室效应方面提出品种和栽培措施、合理施肥和用药、改进农作制度、发展农村沼气能等技术措施,为发展稻田低碳提供一定的参考。     

再生水配以不同氮肥对冬小麦土壤温室气体排放的影响

为探明再生水灌溉下不同氮肥对冬小麦土壤温室气体排放的影响,采用再生水和清水2种水质配以不同无机肥料(尿素、胺肥、缓释肥)的正交试验,分析不同试验处理对土壤温室气体排放和冬小麦产量的影响。结果表明:1)相对清水灌溉,再生水灌溉CO_2日平均排放通量增加4.78%~29.93%,N_2O日平均排放通量增加17.48%~32.50%。2)相对于再生水无施肥处理,再生水施肥处理CO_2日平均排放通量分别增加了14.037%、13.230%、7.353%,N_2O日平均排放通量分别增加了81.4%、99.2%、39.8%。3)再生水灌溉比地下水灌溉可以增加冬小麦产量,平均增幅3.58%。4)显著性分析表明:再生水灌溉下施肥种类对CO_2日平均排放通量影响不显著(P0.05),对N_2O日平均排放通量影响显著(P0.05);2种水质对温室气体日平均排放通量影响不显著(P0.05);施肥种类和水质对冬小麦产量无显著影响(P0.05)。     

干旱区不同灌溉方式及施肥措施对棉田土壤呼吸及各组分贡献的影响

【目的】探讨干旱区灌溉方式及施肥措施对棉花生长季农田土壤呼吸速率及碳平衡的影响,比较不同管理措施对棉田土壤碳汇强度的影响。【方法】设置滴灌和漫灌两种灌溉方式,在棉花生育期每种灌溉方式设有机肥（OM）、氮磷钾化肥（NPK）、氮磷钾化肥与有机肥配施（NPK+OM）3种施肥处理,以不施肥处理为对照（CK）,采用LI-8100土壤碳通量测定仪测定农田土壤呼吸速率,利用根去除法区分根系对土壤呼吸的贡献率,通过计算净生态系统生产力（NEP）,分析不同灌溉方式及施肥措施下农田土壤碳汇强度。【结果】不同灌溉方式及施肥措施下农田土壤呼吸速率的季节变化随气温变化均呈先升高后降低的趋势,在7月中旬达到峰值,10月中旬棉花收获后降至最低。不同灌溉方式下农田土壤碳排放量为滴灌＞漫灌;相同灌溉方式下不同施肥处理为NPK+OM＞OM＞CK＞NPK。滴灌条件下根系呼吸对土壤呼吸的贡献率为36.38%-58.74%,漫灌条件下为33.73%-52.03%;铃期根系呼吸贡献率最高,生育期平均为48.05%和44.31%。整个棉花生长季节,两种灌溉方式下农田净初级生产力（NPP）均为NPK+OM＞NPK＞OM＞CK。不同管理措施下整个生育期农田土壤均表现为碳“汇”,其中,不同灌溉方式下农田碳汇强度为滴灌＞漫灌,不同施肥措施为NPK+OM＞NPK＞OM＞CK,灌溉与施肥互作条件下,滴灌方式下NPK+OM处理碳汇强度最强。【结论】在干旱区棉花生产中,采用膜下滴灌节水技术,氮磷钾化肥与有机肥配施并实施秸秆还田等农田管理措施,不仅能增加土壤有机碳含量,培肥地力,提高棉花产量,而且能促进土壤固碳减排。     

牛粪不同堆肥模式对温室气体排放的影响

采用静态箱-气相色谱法研究了自然状态下牛粪(C)、牛粪+秸秆(CSt)、牛粪+土(CSo)、牛粪+秸秆+土(CSt So)4种堆肥模式对温室气体排放的影响,以期为温室气体减排和堆肥模式优化提供参考。结果表明:堆肥期间堆温和温室内气温随时间推进均呈升—降—升的趋势,同一观测时间点气温高于堆温,总体上CSt、CSt So处理的堆温略高于C、CSo处理,表明加入秸秆具有提高堆温的效果。随时间推进,C处理的CO_2、CH_4和N_2O排放通量总体均呈增加的趋势,第6~7周排放通量较大;CSt、CSo、CSt So处理的3种温室气体排放通量总体均呈先升后降的趋势,CO_2和CH_4排放通量最大值总体出现在第2周,N_2O排放通量在第5~6周时较大。CO_2平均排放通量表现为CStCSt SoCSoC,除C处理与CSo处理无显著差异外,其他处理间差异显著;CH_4平均排放通量表现为CCStCSt SoCSo,C处理与CSt、CSo、CSt So处理之间及CSt、CSo处理之间差异显著;N_2O平均排放通量表现为CSoCStCSt SoC,CSo处理与C处理差异显著。CSt、CSo、CSt So处理的全球增温潜势(GWP)分别是C处理的3.25、2.61、2.59倍,主要是由于CSt、CSo、CSt So处理的CO_2和N_2O排放总量显著高于C处理,其对GWP的贡献率均高达97%以上。综合考虑广大农村堆料实际组分及温室气体减排,建议采用CSt So堆肥模式,但应适当增加牛粪和土的用量。     

稻田温室气体（CH4和N2O）排放影响因素及其减排措施研究进展

甲烷(CH4)和氧化亚氮(N2O)是重要的两种温室气体,近一个世纪以来,大气中这两种气体浓度持续升高,进而引起温室效应明显加剧和气候变暖等极端气候的频繁出现.稻田生态系统是大气CH4和N2O的重要源.稻田温室气体的排放受土壤性质、气候条件及人为活动等因素的交互作用和综合调控,CH4和N2O排放量与各因素的变异程度、敏感程度密切相关.全面综述了影响稻田温室气体排放的因子及温室气体减排措施的研究进展,可为制定我国稻田温室气体减排措施、促进农业可持续发展以及生态环境协调发展提供参考.