不同灌溉模式和施氮处理下稻田氨氧化细菌及无机氮对N2O排放的影响

通过大田试验,研究不同灌溉方式和施氮处理下早稻、晚稻不同时期稻田N_2O的排放通量、氨氧化细菌数量、氨氧化潜势和无机氮含量的变化,揭示土壤氨氧化细菌数量、氨氧化潜势和无机氮含量对稻田N_2O排放的影响。两季试验均设3种灌溉模式,即常规灌溉(CIR)、"薄浅湿晒"(TIR)和干湿交替(DIR),和2种施氮处理,即100%尿素-N(FM1)和50%尿素-N+50%猪粪-N(FM2)。结果表明:晚稻、早稻分蘖期和成熟期土壤氨氧化细菌数量较低,而孕穗期和乳熟期数量较高;晚稻孕穗期、早稻孕穗期和乳熟期土壤氨氧化潜势较高,而晚稻、早稻分蘖期和成熟期土壤氨氧化潜势较低;相同施氮处理下,DIR模式土壤NH_4~+-N含量高于CIR与TIR模式,DIR与TIR模式土壤NO_3~--N含量均显著高于CIR模式;晚稻、早稻孕穗期和乳熟期DIR和TIR模式土壤N_2O排放通量比CIR模式显著提高,FM2处理高于FM1处理;氨氧化细菌和氨氧化潜势与NH_4~+-N含量之间呈极显著正相关关系,N_2O排放通量与氨氧化细菌和氨氧化潜势之间呈极显著正相关关系。因此,N_2O的排放受到氨氧化细菌和氨氧化潜势的直接影响,稻田NH_4~+-N含量大小会影响氨氧化细菌数量和氨氧化潜势,从而间接影响N_2O的排放。     

不同灌溉条件下氮肥对水稻产量的影响

以两优培九(籼稻)为材料,种植于土培池,设置常规灌溉(A)、轻干湿交替灌溉(B)和重干湿交替灌溉(C)3种灌溉方式及不施氮肥(0N,0 kg/hm2),中氮(MN,240 kg/hm2)和高氮(HN,360 kg/hm2)3种氮水平,观察不同灌溉方式下,氮肥对水稻产量的影响。结果表明:灌溉方式与施氮量存在明显的互作效应。产量以B+HN处理组合的最高,但与B+MN处理组合的产量差异不显著。     

节水灌溉模式下稻田甲烷排放的季节变化

基于稻田节水灌溉技术和密闭静态箱技术田间原位采集甲烷气样,研究了控制灌溉模式对稻田甲烷季节排放规律的影响.结果表明,控灌稻田水稻全生育期的甲烷排放主要集中在分蘖前期和中期,甲烷排放总量为24.43 g·m-2,平均排放率为7.95 mg·m-2·h-1,比淹水稻田减少了39%.但分阶段的均值显著性检验显示,在"泡田--分蘖中期"控灌稻田的甲烷平均排放率与淹水稻田无显著性差异(0.05＜P=0.87),在"分蘖后期--黄熟期"才明显低于淹水稻田(0.00=P＜0.05).控灌稻田甲烷排放量在水稻全生育期月份上的分配与淹水稻田具有一致性,7月份是华东稻作区甲烷排放最多的月份,但控灌稻田甲烷排放量在各月的变幅较大.另外,控灌稻田低于饱和含水率的无水层状态能显著减少稻田甲烷的排放,且不因降雨或施入氮肥而被削弱,还可能成为吸收甲烷的汇.     

灌溉方式及施氮对双季稻田甲烷排放及有机碳组分的影响

目的 获得稻田甲烷(CH₄)减排的水氮管理模式,揭示不同灌溉方式和施氮处理下土壤有机碳组分和甲烷氧化菌对稻田CH₄排放通量的影响。方法 通过田间试验测定3种灌溉方式(常规灌溉、“薄浅湿晒”灌溉和干湿交替灌溉)和3种氮肥处理(N1：120 kg·hm^-2氮,20%基肥80%追肥;N2：120 kg·hm^-2氮,50%基肥50%追肥;N3：90 kg·hm^-2氮,50%基肥50%追肥)下双季稻不同生育期稻田CH₄排放通量、土壤有机碳组分含量和甲烷氧化菌数量,分析稻田CH₄排放通量与土壤有机碳组分和甲烷氧化菌之间的关系。结果 干湿交替灌溉N3处理稻田CH₄排放通量最低,晚稻分蘖期稻田CH₄排放通量较常规灌溉N1处理降低70.5%。干湿交替灌溉下,N2处理早稻孕穗期土壤微生物量碳含量较N1及N3处理均增加23.5%,N3处理晚稻分蘖期土壤可溶性有机碳含量较N1及N2处理分别增加12.0%和12.9%。N3处理下,常规灌溉早稻孕穗期土壤易氧化有机碳含量较“薄浅湿晒”灌溉和干湿交替灌溉分别增加38.8%和40.9%。双季稻田CH₄排放通量仅与土壤可溶性有机碳含量呈极显著正相关(r=0.55,P<0.01)。结论 土壤可溶性有机碳含量显著影响双季稻田CH₄排放通量,干湿交替灌溉N3处理稻田CH₄排放通量较低。     

不同施氮量条件下灌溉量对小麦氮素吸收转运和分配的影响

【目的】研究灌溉量和施氮量对氮素吸收转运特性的影响及其与籽粒蛋白质含量的关系。【方法】试验在山东农业大学实验农场防雨池栽条件下进行,选取高产强筋小麦品种济麦20为试验材料。利用15N同位素示踪技术,于开花期和收获期分别测定各器官中不同来源氮素的吸收量与分配比例、成熟期籽粒产量、水分利用率等。【结果】施氮量和灌溉量对植株吸氮量、籽粒产量、籽粒蛋白质含量的影响存在互作,其中灌溉量的效应大于施氮量的效应,是影响以上诸项指标的主导因素。同一施氮量条件下,增加灌溉量,成熟期氮素吸收总量增加,但籽粒蛋白质含量降低;随灌溉量增加,土壤氮的吸收量和占总氮量的比例增大,肥料氮的吸收量和占总氮量的比例减小,表明增加灌溉量导致氮素吸收总量的增加主要是通过提高土壤氮的吸收量和占总氮量的比例实现的;增加灌溉量对籽粒蛋白质含量的稀释效应则主要表现为,增加灌溉量抑制开花后营养器官中积累的氮素向籽粒的转移,最终不利于籽粒蛋白质含量的提高。灌溉量不变,施氮量由120 kg&#8226;ha-1增加到240 kg&#8226;ha-1,各营养器官中氮素的积累量增加,但开花后营养器官中积累的氮素向籽粒的转移率降低,最终籽粒蛋白质含量亦不高。【结论】施氮量为120 kg&#8226;ha-1,全生育期灌溉底墒水和拔节水（W2N1）的处理,小麦植株吸收的氮素向籽粒分配量大,开花前营养器官中积累的氮素向籽粒转移率高,籽粒蛋白质含量最高,水分利用率亦最高,但籽粒产量仅为5 534.26 kg&#8226;ha-1;施氮量为120 kg&#8226;ha-1,全生育期灌溉底墒水、拔节水和开花水（W3N1）的处理,小麦植株吸收的氮素向籽粒分配量、氮素向籽粒转移率、水分利用率均较高,籽粒蛋白质含量达14.54%,籽粒产量达7 411.37 kg&#8226;ha-1,是本试验的最佳处理。     

不同灌溉模式和施氮量下稻田N_2O排放与有机氮组分的关系

为探讨不同灌溉模式和施氮水平下,稻田N_2O排放与有机氮组分的关系,通过2季水稻田间试验,研究了不同时期稻田N_2O排放通量和有机氮组分的变化。田间试验设3种灌溉模式(常规灌溉CIR、"薄浅湿晒"灌溉TIR、干湿交替灌溉DIR)和2种施氮处理(N1施氮量120 kg/hm~2、N2施氮量150 kg/hm~2)。TIR和DIR模式下,稻田N_2O平均排放通量较CIR模式提高;CIR和DIR模式下,N2处理稻田整个生育期N_2O平均排放通量高于N1处理。DIR模式土壤酸解氨态氮和氨基糖态氮含量均大于CIR模式,而土壤氨基酸态氮含量小于CIR模式;N2处理土壤酸解氨态氮和氨基糖态氮含量较N1处理显著增加。稻田N_2O排放通量与氨基糖态氮和酸解氨态氮含量之间呈显著正相关,与氨基酸态氮含量呈显著负相关。干湿交替灌溉和增施氮肥提高稻田N_2O排放通量、土壤酸解氨态氮和氨基糖态氮含量。此外,稻田N_2O排放通量受到氨基糖态氮、酸解氨态氮和氨基酸态氮含量的综合影响。     

不同灌溉方式下水稻产量和节水减排效果分析

2016—2019年对水稻开展不同灌溉方式的比较试验,研究不同灌溉方式下的节水减排效果和水稻产量.结果表明:结合不同灌溉方式下灌水量、排水量、灌水次数、水分利用率以及水稻产量等指标,可知间歇灌溉应用效果更好.间歇灌溉方式下早稻和晚稻的灌水量分别为(201.5±34.8)和(240.9±42.1)mm,水分生产率分别为1.35和1.38 kg/m3,产量分别为(6189.0±373.5)和(6409.0±682.5)kg/hm2.间歇灌溉结合70％化学肥料+30％菌肥的配比下,水稻产量更高.该研究结果可为水稻高效生产提供理论依据.     

稻田土壤氧化态有机碳组分变化及其与甲烷排放的关联性

稻田土壤有机碳是甲烷排放的关键底物之一,不同研究者由于采取的有机碳研究方法不同而得出稻田甲烷排放与土壤有机碳关系的结论不一。为明确影响稻田甲烷排放的土壤有机碳组分,设计了稻田施用不同外源有机碳(稻草还田、鸡粪和猪粪)的田间试验,对稻田甲烷排放和土壤有机碳组分的动态变化及其关联性进行监测和分析。结果表明,猪粪处理的甲烷排放与化肥处理无显著差异,而鸡粪和稻草2个处理的甲烷排放分别比化肥增加1.67倍(P<0.05),2.69倍(P<0.05);甲烷排放量与土壤易氧化有机碳含量显示相同顺序:稻草>鸡粪>猪粪>化肥;通径分析表明,土壤易氧化有机碳组分1(被33 mmol/L KMnO₄氧化的有机碳)与甲烷排放直接相关,其他有机碳组分仅通过组分1间接作用于水稻生育后期甲烷排放,且排放量较低。由此推断,易氧化有机碳组分1是甲烷排放的主要底物,通过有效措施降低肥源中易氧化态有机碳组分1是减排甲烷的关键技术之一。     

不同灌溉和施肥模式对水稻产量、氮利用和稻田氮转化特征的影响

[目的]阐明常规淹灌和干湿交替灌溉下,不同施肥模式对水稻关键生育期氮吸收转运、氮素利用率和稻田氮转化特征的影响及其与水稻产量的关系,以期为绿色高效稻田水肥管理提供理论依据.[方法]2018—2019年连续进行2年,以杂交籼稻中浙优1号为供试材料,设常规淹灌(FⅠ)、干湿交替(AWD)2种灌溉模式以及空白对照(N0)、常...     

润湿灌溉条件下不同施氮水平对黄瓜苗期生长的影响

设置6个施氮水平,对比研究润湿灌溉技术和传统灌溉技术对黄瓜幼苗生长的影响。结果表明:润湿灌溉技术能显著提高黄瓜幼苗对氮肥的利用效率。在第0、2、4、8、12、18、24 d时,通过测定黄瓜幼苗的株高等生长指标,发现采用润湿灌溉技术栽培的黄瓜,其幼苗株高在6个施氮水平上均明显高于传统灌溉栽培方式。在第24 d施氮水平为220 mg/L的润湿灌溉条件下,黄瓜幼苗的株高为传统灌溉栽培方式的1.92倍,而要出现同样的生长状况,用传统灌溉栽培方式则需280 mg/L的氮素供应水平。     

不同灌水模式和施氮处理下稻田N2O排放通量及其与硝化-反硝化细菌数量的关系

为获得减少稻田N_2O排放的合适灌溉模式和施氮管理,通过大田试验,研究了不同灌溉方式和施氮处理对生育期内稻田N_2O排放通量和不同时期土壤无机氮含量和硝化-反硝化细菌数量的影响,并分析了采样当天稻田N_2O排放通量与无机氮含量和硝化-反硝化细菌数量的关系。试验设3种灌溉方式,即常规灌溉(CI)、"薄浅湿晒"灌溉(TI)和干湿交替灌溉(DI),以及2种施氮处理,即全部施用尿素(RN1)和50%尿素+50%猪粪(RN_2),2种施氮处理氮用量相同。相同施氮处理下,TI模式可以降低稻田N_2O排放;DI和TI模式土壤无机氮含量、硝化细菌数量和亚硝化细菌数量较CI方式高,而CI和TI模式土壤反硝化细菌数量较DI模式高。相同灌水模式下,RN1处理可显著降低稻田N_2O排放,且RN1处理土壤无机氮含量、硝化细菌数量、亚硝化细菌数量和反硝化细菌数量较RN_2处理低。稻田N_2O排放通量与土壤反硝化细菌、硝化细菌数量和NH_4~+-N含量之间均呈极显著正相关关系(r≥0.309,P0.01),且土壤NH_4~+-N含量与硝化细菌数量和反硝化细菌数量之间也均呈极显著正相关关系(r≥0.555,P0.01)。因此,"薄浅湿晒"灌溉和尿素处理可以降低稻田N_2O排放,且稻田N_2O排放通量受到土壤NH_4~+-N含量、反硝化细菌数量和硝化细菌数量的综合影响。     

艾比湖地区棉田、撂荒地土壤CH_4排放通量日变化规律研究

【目的】定量分析干旱区农田撂荒前后土壤甲烷(CH4)排放通量的日变化,着重探讨影响土壤CH4排放的环境因子,为解释人类活动对该地区农田生态系统的土壤CH4排放的影响提供数据支持。【方法】用静态箱法结合Li-7700快速CH4分析仪(Li-7700,Li-cor Inc,USA)对艾比湖地区农田生态系统中棉田及撂荒地生长季(2010年8月)的土壤CH4排放浓度和密度进行实时测定,并分析水热因子对土壤CH4排放的影响。【结果】棉田、撂荒地CH4排放具有较明显的昼夜变化,棉田呈双峰曲线,撂荒地呈单峰或双峰曲线。在观测时间内,10 a棉田的平均通量为2.23 mg/(m2.h),最大值为61.01 mg/(m2.h),最小值为-41.05 mg/(m2.h);10 a撂荒地的平均通量为-3.90 mg/(m2.h),最大值为50.25 mg/(m2.h),最小值为-87.39mg/(m2.h)。棉田、撂荒地土壤CH4排放与土壤含水量、空气相对湿度相关不显著;所有样地CH4排放量与15、20 cm的土壤温度相关性最高(相关系数:棉田为-0.70,-0.71;撂荒地为-0.52,-0.52,P<0.01);综合考虑水分、温度因素可以解释土壤CH4排放变化的70.60%～85.61%,这比单独考虑水分或温度对土壤CH4排放变化的解释度都高。【结论】棉田是土壤CH4微弱的源,撂荒地是土壤CH4微弱的汇,水分、温度是影响生长季棉田和撂荒地土壤CH4排放变化最主要的环境因子。     

不同耕作方式与施氮水平下稻田CH4排放的动态变化

【目的】探讨耕作方式和施氮肥对稻田CH4排放的影响。【方法】设常耕、免耕两种耕作方式和施氮、不施氮两种施氮模式共4个处理,研究其CH4排放随水稻生长的动态变化和日变化的规律。【结果】各处理稻田CH4排放表现为双峰型模式,峰期分别出现在分蘖期和抽穗期。水稻拔节前,免耕明显降低稻田CH4的排放通量。水稻拔节后,免耕稻田CH4排放通量高于常耕稻田。免耕水稻全生育期稻田CH4排放量比常耕减少32.35%。两种耕作方式下,与不施氮处理相比,施用氮肥提高稻田CH4排放通量2.73~3.26倍。常耕、免耕稻田CH4排放的日变化存在差异。免耕稻田CH4排放通量峰值出现较晚,低谷期出现较早,日变化幅度较小。【结论】免耕水稻全生育期稻田CH4排放通量比常耕低,施用氮肥显著提高稻田CH4的排放。     

Growth,yield and water productivity of dry direct seeded rice and transplanted aromatic rice under different irrigation management regimes

Sustainability of traditionally cultivated rice in the rice-wheat cropping zone (RWCZ) of Pakistan is dwindling due to the high cost of production, declining water resources and escalating labour availability. Thus, farmers and researchers are compelled to find promising alternatives to traditional transplanted rice (TPR). A field study was conducted in Punjab, Pakistan, in 2017 and 2018 to explore the trade-offs between water saving and paddy yield, water productivity and economics of two aromatic rice varieties under dry direct seeded rice (DDSR) and TPR. The experiment was comprised of three irrigation regimes on the basis of soil moisture tension (SMT) viz., continuous flooded (>−10 kPa SMT), alternate wetting and drying (AWD) (−20 kPa SMT) and aerobic rice (−40 kPa SMT), maintained under TPR and DDSR systems. Two aromatic rice verities: Basmati-515 and Chenab Basmati-2016 were used during both years of study. In both years, DDSR produced higher yields (13–18%) and reduced the total water inputs (8–12%) in comparison to TPR. In comparison to traditional continuous flooded (CF), AWD under DDSR reduced total water input by 27–29% and improved the leaf area index (LAI), tillering, yield (7–9%), and water productivity (44–50%). The performance of AWD with regard to water savings and increased productivity was much higher in DDSR system as compared to AWD in TPR system. Cultivation of DDSR with aerobic irrigation improved water savings (49–55%) and water productivity (22–30%) at the expense of paddy yield reduction (36–39%) and spikelet sterility. With regard to variety, the highest paddy yield (6.6 and 6.7 t ha⁻¹) was recorded in DDSR using Chenab Basmati-2016 under AWD irrigation threshold that attributed to high tiller density and LAI. The economic analysis showed DDSR as more beneficial rice establishment method than TPR with a high benefit-cost ratio (BCR) when the crop was irrigated with AWD irrigation threshold. Our results highlighted that with the use of short duration varieties, DDSR cultivation in conjunction with AWD irrigation can be more beneficial for higher productivity and crop yield.     

减氮配施氮转化调控剂对麦田CO2和CH4排放的影响

为解决小麦生产中增施氮肥导致温室气体CO_2和CH_4排放增加、增温潜势较大等问题,采用田间试验法,研究减氮并配施不同氮转化调控剂等条件下的麦田土壤CO_2和CH_4排放规律、排放总量和二者的增温潜势。结果表明:麦田土壤是CO_2排放源,其排放通量在夏季较高,春、秋季次之,冬季最低;麦田土壤是CH_4弱吸收汇,季节性变化不明显;土壤温度、湿度、施肥等显著影响温室气体排放;与农民习惯施氮肥比,减氮处理的CO_2平均排放通量和排放总量分别显著降低8.3%～32.6%和7.8%～31.6%,减氮处理的CH_4平均吸收通量和吸收总量分别增加43.0%～130.8%和49.4%～138.5%,减氮处理的总GWP和净GWP分别降低7.9%～31.6%和14.5%～55.5%;与等氮量处理相比,配施氮转化调控剂处理的CO_2排放通量、排放总量分别降低5.9%～26.5%和6.6%～25.8%,CH_4平均吸收通量和吸收总量分别增加19.7%～61.3%和20.2%～59.7%,总GWP和净GWP降低6.6%～25.8%和12.6%～47.9%。结果表明,在农民习惯施氮肥基础上减氮和氮肥配施氮转化调控剂均显著减少麦田土壤CO_2排放、促进CH_4吸收、降低增温潜势。     

耕作方式和氮肥对稻田CH4排放的影响及与土壤还原物质间的关系

探讨不同耕作方式下氮肥调节对稻田CH4排放及与土壤还原物质间的关系。通过田间试验研究水稻在常耕与免耕2种耕作方式、3种施氮量（N0、N1、N2）和2种施氮方式（F1、F2）条件下,稻田CH4排放的动态变化规律。结果表明：各处理CH4排放通量均呈双峰曲线变化规律,峰期分别出现在分蘖期和抽穗期,拔节前稻田CH4排放占水稻全生育期排放量的75.12% 。免耕能显著降低稻田CH4排放,氮肥极显著地促进稻田CH4排放。重施基蘖肥有利于降低免耕稻田CH4的排放,重施穗肥有利于降低常耕稻田CH4的排放。耕作方式和施氮方式对稻田CH4排放的互作效应显著,其中免耕和重基蘖肥搭配能极显著降低稻田CH4排放。耕作方式和氮肥调节对稻田CH4排放的影响与稻田土壤还原物质总量,活性还原物质量及Fe2+含量的变化密切相关。     

沼泽湿地生态系统CO2、CH4和N2O排放通量的相互关系研究

利用静态暗箱/气相色谱法连续两个生长季(2003 -2004年)对三江平原小叶章草甸和毛果苔草沼泽CO2、CH4和N2O的排放通量进行野外原位观测.结果表明:两种类型湿地的生长季均为温室气体的排放源,三种温室气体排放通量之间的关系是,CO2和CH4、CO2和N2O、CH4和N2O排放通量之间均为正相关,但显著性水平视不同湿地类型以及不同年份而异.表明它们之间的相互关系受湿地类型以及环境因素的影响,本研究结果迸一步证明了植物在沼泽湿地温室气体排放中的关键性作用.