不同耕作方式下稻田土壤CH4和CO2的排放及碳收支估算

二氧化碳（CO2）和甲烷（CH4）是重要的温室气体,研究免耕稻田CO2和CH4排放有助于评价稻田免耕技术对全球气候变化及碳循环的影响。本文通过运用静态箱技术和田间原位碱液吸收法研究了免耕稻田土壤CO2和CH4的排放规律和排放量,及其稻田碳（C）的收支状况。研究表明,施肥提高了CH4排放,而不影响CO2的排放;免耕显著影响稻田CH4排放,而CO2的排放不受耕作影响。对稻田C收支及平衡的分析表明,施肥提高了稻田系统C的输入,同时,相对于翻耕处理,免耕处理表现为大气C的“汇”,表明了稻田免耕能将更多的碳累积于农田土壤碳库中,有利于提高稻田生态系统在减缓气温上升过程中所发挥的作用。     

耕作方式与氮肥类型对稻田氨挥发、氮肥利用率和水稻产量的影响

通过大田试验,设置常规翻耕(CT)、免耕(NT)两种耕作方式和不施氮肥(N0)、无机氮肥(IF)、缓释氮肥(SR)、有机无机氮肥配施(IFOF)4种施肥模式,研究其对稻田NH_3挥发、氮肥利用率和水稻产量的影响。研究结果表明:耕作方式显著影响NH_3挥发,而对氮肥利用率和水稻产量影响不大。与CT处理相比,NT处理NH_3挥发量显著提高了15.5%。氮肥施用显著提高了NH_3挥发、氮肥利用率和水稻产量。与N0处理相比,IF、SR与IFOF处理NH_3挥发量分别提高了150.2%、75.8%与137.8%。氮肥处理中IFOF处理具有最高的氮肥利用率。与IF处理相比,IFOF处理氮肥吸收利用率(NRE)显著提高了43.2%,氮肥偏生产力(NPFP)提高了16.9%,氮肥农学效率(NAE)提高了20.1%;与SR处理相比,IFOF处理NRE显著提高了38.3%,NPFP提高了22.1%,NAE提高了51.3%。IF、SR与IFOF处理较N0处理水稻产量分别提高了43.6%、30.0%与44.4%。本研究结果表明,翻耕下有机无机氮肥配施能有效地降低NH_3挥发,提高氮肥利用率和产量,但未来如何达到稻田NH_3与温室气体的同步减排需要进一步研究。     

耕作方式与氮肥类型对稻田氨挥发、氮肥利用率和水稻产量的影响

通过大田试验,设置常规翻耕（CT）、免耕（NT）两种耕作方式和不施氮肥（N0）、无机氮肥（IF）、缓释氮肥（SR）、有机无机氮肥配施（IFOF）4种施肥模式,研究其对稻田NH₃挥发、氮肥利用率和水稻产量的影响。研究结果表明：耕作方式显著影响NH₃挥发,而对氮肥利用率和水稻产量影响不大。与CT处理相比,NT处理NH₃挥发量显著提高了15.5%。氮肥施用显著提高了NH₃挥发、氮肥利用率和水稻产量。与N0处理相比,IF、SR与IFOF处理NH₃挥发量分别提高了150.2%、75.8%与137.8%。氮肥处理中IFOF处理具有最高的氮肥利用率。与IF处理相比,IFOF处理氮肥吸收利用率（NRE）显著提高了43.2%,氮肥偏生产力（NPFP）提高了16.9%,氮肥农学效率（NAE）提高了20.1%;与SR处理相比,IFOF处理NRE显著提高了38.3%,NPFP提高了22.1%,NAE提高了51.3%。IF、SR与IFOF处理较N0处理水稻产量分别提高了43.6%、30.0%与44.4%。本研究结果表明,翻耕下有机无机氮肥配施能有效地降低NH₃挥发,提高氮肥利用率和产量,但未来如何达到稻田NH₃与温室气体的同步减排需要进一步研究。     

西藏拉屋和扎西康矿区土壤的黏粒矿物组成研究

采集西藏拉屋和扎西康两矿区代表性土壤样品,测定了土壤基本性状、黏土矿物和氧化铁含量。结果表明:拉屋矿区土壤呈酸性,扎西康矿区土壤呈碱性。拉屋矿区土壤有机质含量和CEC明显高于扎西康矿区的;两矿区的主要黏土矿物有水云母、高岭石、绿泥石、蛭石、1.4 nm过渡矿物和少量的混层矿物。拉屋矿区主要矿物是水云母和高岭石,扎西康矿区主要矿物是水云母;两矿区土壤的游离氧化铁均以晶形氧化铁为主,非晶形氧化铁所占比例很少。     

免耕稻田田面水磷素动态及其淋溶损失

以免耕和翻耕稻田为研究对象,通过大田试验与室内分析,研究了不同耕作方式下稻田田面水和渗漏水的淋溶损失及其对环境的影响。试验共设4个处理,分别是免耕+不施肥(NT0)、翻耕+不施肥(CT0)、免耕+复合肥(NTC)和翻耕+复合肥(CTC)。结果表明,施磷肥显著提高稻田田面水以及渗漏水各形态磷浓度。施磷肥2d后田面水总磷(TP)浓度、颗粒态磷(PP)浓度和溶解磷(DP)浓度即达到最大值,此后由于水中颗粒或表土对田面水磷素的固定,磷素的淋失,水稻生长吸收及前期的稻田排水和灌水稀释,1周后迅速降低并趋于稳定;渗漏水TP浓度和溶解磷(RP)浓度在施磷肥2d后达到最大值,渗漏水TP浓度在施肥后一个半月达到最低值,而渗漏水RP浓度在施肥4d后就降低到最低值。处理NTC田面水TP、DP与PP显著高于处理CTC,而处理NT0与处理CT0之间无差异;与翻耕相比,免耕不影响渗漏水TP与RP浓度及磷下渗淋失。对田面水磷素及渗漏水磷素变化动态分析表明,施磷肥后的1周左右是控制磷素流失的关键时期。     

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。     

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.     

耕作模式对冷浸田水稻产量和土壤特性的影响

为探明不同耕作模式对冷浸田的影响机制,挖掘冷浸田的生产潜力,以冷浸田为研究对象,通过田间试验,以常规平作模式为对照,研究了垄作和稻鱼共作模式对冷浸田水稻产量以及土壤团聚体、温度、pH及有机质和还原性物质含量以及酶活性的影响。结果表明:相比对照(CK),垄作模式(T1)能显著降低土壤微团聚体(0.25 mm)含量,促进大团聚体的形成,提高土壤温度,增加土壤有机质含量,提高土壤pH,抑制水稻分蘖期后土壤亚铁含量的上升,降低土壤亚锰含量,减轻其对水稻根系的毒害作用,提高土壤酶活性,增加土壤速效养分含量。稻鱼共作模式(T2)对冷浸田土壤理化性状影响不显著,但能显著增加土壤速效养分含量,土壤速效钾含量在水稻孕穗期和成熟期分别较对照(CK)增加18.2%和69.2%,从而为水稻生长提供良好的土壤环境和营养,促进水稻生长发育,提高水稻产量。研究表明T1和T2模式能显著提高冷浸田水稻产量,增产范围为8.8%~25.8%,T1模式增产效果最显著,实际产量达到7 623 kg·hm-2。综上所述,垄作模式可以有效地改善冷浸田土壤特性,提高水稻产量,而稻鱼共作模式增产效果主要体现在增加冷浸田水体和土壤的速效养分。     

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。     

耕作方式与秸秆还田对表层土壤活性有机碳组分与产量的短期影响

为探明耕作方式和小麦秸秆还田对稻田表层(0～20cm)土壤活性有机碳(LOC)、碳库管理指数(CPMI)和作物产量的短期影响,于2011年在湖北省随州市均川镇,设置了免耕(NT)和翻耕(PT)两种耕作方式以及6000(SR3)、4000(SR2)、2000(SR1)、0kg·hm-2(SR0)4种还田量。结果表明:相对于翻耕,免耕显著提高水溶性有机碳(WSOC)23%～68%(P<0.0001)、微生物生物量碳(MBC)21%～40%和易氧化态碳(EOC)10%～63%(P<0.0001),但不影响颗粒态碳。相对于秸秆不还田处理(SR0),SR2和SR1显著提高WSOC37%～74%(P<0.0003);EOC含量随还田量增加而增加。对CPMI的影响,耕作处理表现为免耕>翻耕,秸秆还田处理为SR3>SR2>SR1>SR0。处理SR3、SR2和SR1比SR0分别使产量提高了7.7%～16%、17%～35%和23%～28%。线性相关分析表明,WSOC与产量有极显著相关性(P<0.01),表明土壤水溶性碳对短期土壤管理措施的改变反应敏感。