秸秆全量还田下施用过氧化钙对南方双季稻产量和稻田温室气体排放的影响

为探明秸秆全量还田条件下施用过氧化钙（CaO₂）对南方双季水稻产量和稻田温室气体排放的影响,设置不施CaO₂（CK）和早稻旋耕前一次性施用CaO₂ 2个处理,采用静态暗箱–气相色谱法监测稻田温室气体排放,以明确秸秆全量还田下施用CaO₂对双季稻产量、稻田温室气体排放、综合温室效应（GWP）和温室气体排放强度（GHGI）的影响。结果表明,与CK相比,施用CaO₂显著增加了2018和2019年晚稻产量,增幅分别为3.44%和2.65%,但对早稻产量无显著影响。施用CaO₂显著降低了早稻季CH₄累积排放量、GWP和GHGI,降幅分别为14.73%、14.74%和15.09%,但是对N₂O累积排放量无显著影响。施用CaO₂对晚稻季CH₄和N₂O排放均无显著影响。与CK相比,施用CaO₂显著增加了2018和2019年的周年产量,增幅分别为1.93%和2.58%;但对CH₄和N₂O累积排放量、GWP及GHGI均无显著影响。因此,施用CaO₂有助于协同实现双季稻增产和稻田温室气体减排。     

覆膜滴灌对温室气体产生及排放的影响研究进展

CO₂、CH₄与N₂O作为全球气候变化贡献较大的温室气体日益受到重视,而覆膜滴灌作为一种节水的田间农艺措施也受到广泛关注。笔者就土壤温湿度对土壤温室气体产生及排放的影响、覆膜滴灌造成土壤温湿度的改变及其对土壤温室气体排放的作用进行了综述。目前的研究成果表明：（1）土壤温度、湿度都通过影响土壤微生物菌群数量和活性、调节气体传输速率,对土壤温室气体产生和排放起作用;（2）土壤CO₂排放速率与浅层地温正相关,CH₄与N₂O的产生都有一定的最适温度,而CH₄的氧化与温度的关系呈多样性;（3）土壤湿度对CH₄产生、氧化与N₂O产生的作用都大于土壤温度,CH₄氧化速率与土壤湿度呈负相关,而CO₂与N₂O的排放都有一个最佳的湿润范围;（4）覆膜良好的增温保湿效应、对气体传输的自然阻隔作用以及滴灌的局部湿润作用又会影响温室气体的产生和排放。最后总结提出了有待进一步展开和完善的几方面研究工作：如何确定和控制土壤湿润范围以减少温室气体排放,如何定量确定覆膜滴灌的综合效应,如何通过调控土壤CO₂的排放以调控作物的生长过程。     

长江中下游地区不同避涝作物种植模式对农田温室气体排放的影响

通过田间原位试验,研究长江中下游地区不同避涝作物种植模式对农田温室气体排放的影响,为该地区低碳作物种植模式的选择提供依据。利用静态箱法研究水稻-小麦(WRR)、黄心乌-茭白(WZR)、黄心乌-毛豆-荸荠(WECR)、水芹-芹芽-水稻(CCRR)和莲藕(LR)种植模式下农田的N₂O、CO₂和CH₄等温室气体的排放规律。结果表明：N₂O、CO₂和CH₄的排放具有明显的季节性,CO₂排放呈现夏季＞秋季＞春季＞冬季,CH₄和N₂O排放呈现夏季＞秋季;WECR、WRR和CCRR种植模式土壤CO₂排放量差异不显著,但都显著高于WZR,LR模式;WRR、CCRR和LR种植模式土壤N₂O排放量极显著高于WZR和WECR模式;LR极显著高于CCRR种植模式土壤CH₄排放量,而WZR、WECR和WRR极显著低于LR和CCRR。不同种植模式综合温室效应大小WRR＞CCRR＞WECR＞LR＞WZR,可见黄心乌-茭白模式综合温室效应最低,是长江中下游易涝区域低碳农业的较佳生产模式。     

立式深旋耕作对马铃薯农田土壤温室气体排放的影响

为明确立式深旋耕作（VRT）技术对马铃薯全生育期农田温室气体（CO₂和N₂O）排放的影响,采用静态暗箱-气相色谱法,设置立式深旋松覆膜种植马铃薯（VRT-P）、旋耕覆膜种植马铃薯（TT-P）、立式深旋松露地无作物（VRT-FL）和旋耕露地无作物（TT-FL）4个处理,测定土壤含水量、温度和温室气体排放通量等,研究VRT对温室气体排放的影响及其机制。结果表明,VRT能显著提高0~30cm土层的土壤含水量,在现蕾期、始花期、盛花期和淀粉累积期,VRT-P处理较TT-P处理分别增加了9.8%、8.4%、14.6%和18.9%,VRT-FL处理较TT-FL处理分别增加了12.3%、9.1%、10.7%和26.8%;0~25cm土层土壤温度在现蕾期显著增加。农田土壤温室气体N₂O和CO₂排放通量呈现夏秋高而冬春低的季节性分布规律,在马铃薯生育期内VRT-P处理的N₂O和CO₂排放通量较TT-P处理分别提高39.9%和26.1%,在休闲季节分别提高11.2%和35.9%;VRT-FL处理的N₂O和CO₂排放通量较TT-P处理分别增加62.8%和4.4%,在休闲季节分别增加了41.5%和4.8%。种植作物对温室气体排放有显著影响,VRT-P处理的N₂O和CO₂排放通量较VRT-FL处理分别提高了78.2%和41.9%,TT-P处理的N₂O和CO₂排放通量较TT-FL处理分别提高了107.3%和24.1%,均达到显著差异。VRT提高了土壤温度和湿度,可显著提高土壤温室气体（N₂O和CO₂）排放通量。     

UV-B辐射增强对陆地生态系统温室气体排放影响的研究进展

地表太阳紫外线-B(UV-B,波长：280～320 nm)辐射增强和气候变化均是当今重要的全球性环境问题。平流层臭氧层损耗以及大气CO₂、CH₄和N₂O等温室气体排放的增加,是驱动这两大全球性问题的主要因素。UV-B辐射增强会通过一系列的生物地球化学进程影响陆地生态系统碳氮平衡,改变CO₂、CH₄、N₂O等温室气体的排放,进一步对气候变化产生作用。笔者对UV-B辐射增强对陆地生态系统CO₂排放的影响途径(凋落物和土壤)和影响机制(有机物中难降解分子转化为可溶性有机碳、有机物非生物光化学降解以及光引发产生的微生物降解)进行了总结,阐述了UV-B辐射增强对CH₄和N₂O排放的影响途径(植株组织化学结构变化和根系分泌物组分变化),及其在不同生态系统中与环境要素相互作用下的排放规律。此外,气候变化背景下,一定范围内的温度升高和降水量减少可促进UV-B辐射增强产生的有机物光降解作用,进而促进温室气体的...     

秸秆全量还田下晚稻季翻耕对双季稻田温室气体排放和产量的影响

翻耕有利于秸秆还田,为了探究秸秆全量还田下不同耕作措施对双季稻产量和温室气化排放的影响,在晚稻季设置浅旋耕和翻耕2个处理,采用静态暗箱–气相色谱法连续监测当季晚稻和第2年早稻季稻田温室气体排放,以阐明秸秆全量还田下晚稻季翻耕对稻田甲烷（CH₄）和氧化亚氮（N₂O）排放及产量的影响。与浅旋耕处理相比,晚稻季翻耕显著降低了当季晚稻CH₄累积排放量（19.04%）、综合温室效应（19.19%）和温室气体排放强度（22.02%）,而对N₂O累积排放量无显著影响。晚稻季翻耕对第2年早稻季稻田温室气体排放无显著影响。可见,翻耕的减排效应只体现在当季。此外,浅旋耕和翻耕处理对当季晚稻和第2年早稻产量及其构成均无显著影响。短期来看,秸秆全量还田下晚稻季翻耕有利于协同实现双季稻稳产和稻田温室气体减排。     

水氮运筹对新疆无膜滴灌棉花生长发育及土壤温室气体排放的影响

【目的】探究水氮运筹对新疆无膜滴灌棉田棉花生长发育、水氮利用效率及土壤温室气体排放的影响。【方法】设置2个灌水定额(W1:450 m³·hm^-2,W2:540 m³·hm^-2)和3个施氮量(150、225、300 kg·hm^-2纯氮),分析不同水氮条件下土壤和植株全氮含量、棉花株高与茎粗、籽棉产量、水分与氮素利用效率及土壤温室气体排放的差异。【结果】225 kg·hm^-2和300 kg·hm^-2施氮量下,不同生育时期W1的0～80 cm土层平均全氮含量高于W2处理。同一施氮量水平下,W1处理的土壤CO₂、CH₄、N₂O累积排放量,全球增温潜势(global warming potential,GWP),土壤温室气体排放强度(greenhouse gas emission intensity,GHGI)及水分利用效率均高于W2处理。W1灌溉水平下,苗期和蕾期0～80 cm...     

我国农田氧化亚氮排放的时空特征及减排途径

氧化亚氮（N₂O）是全球第三大温室气体,农田生态系统是人为N₂O排放的重要来源,约占全球人为排放的30%。明确我国农田N₂O的排放特征、关键过程与影响因子,有助于因地制宜制定减排技术途径及行动方案。氮肥施用是农田N₂O排放的关键因子,国家统计数据发现,我国农田氮肥用量在2001-2007年呈上升趋势,之后趋于稳定,2014年开始下降,其中华东地区用量最高;农田N₂O排放总量也于2015年达到最高点,之后出现下降态势,总体呈现南高北低的特征。文献综合表明,农田N₂O排放主要由土壤反硝化过程主导,人为氮素添加是决定排放高低的首要影响因子。基于上述结果,在选用氮高效作物品种降低土壤N₂O排放的前提下,华东等施肥量高的地区可采取优化施肥比例、增施缓控释肥等途径,实现氮肥增效减量减排;在设施农地和果园等田间设施条件较好的农田,可采用水肥一体化滴灌等增效减排措施;在作物多熟种植地区,除了氮肥减量减排外,还可增加豆科作物布局,采用禾豆轮作等减排措施。最后,对农田N₂O减排的科技创新和政策创设等方面提出了一些建议,包括完善农田N₂O减排理论、创新智慧农业及高效施肥技术、健全碳监测评价体系以及碳减排激励政策与机制等,助力尽早实现我国碳达峰与碳中和目标。     

云南省农田生态系统碳足迹及其特征分析

为指导云南省农田生态系统碳减排措施的合理制定，以《省级温室气体编制指南(试行)》为依据，研究了云南省2008—2020年农田生态系统碳排放当量、碳汇以及碳足迹的演化特征，提出了未来农业发展减排固碳的主要措施。基于2008—2020年云南省农田生产投入、作物种类及产量等相关数据，运用碳足迹分析方法对云南省农田生态系统的碳排放当量与碳吸收量进行系统性分析。结果表明：一方面，农田生态系统少量的CH₄、N₂O等温室气体排放不容忽视，云南省农田生态系统的直接碳排放量、氧化亚氮碳排放当量以及甲烷碳排放当量成为农田温室气体排放最为主要的3个因素。另一方面，2008—2017年云南省温室气体碳排放当量逐年增加，随后呈逐年递减的变化趋势，当量碳排放强度呈波动式变化，其中秸秆焚烧、化肥降解以及柴油燃烧为主要的直接碳排放源，N₂O、CH₄为主要的当量碳排放源；碳吸收强度呈波动式变化，作物中的玉米和甘蔗碳吸收量远大于其他农作物，是主要的固碳源，蔬菜和瓜类具有一定的增汇潜力，农作物有从粮食作物向经济作物转变的趋势；碳足迹呈先...     

生物炭配施硅肥对增温稻麦轮作农田CH4和N2O排放强度的影响

夜间增温幅度大于白天是气候变暖的主要特征之一。夜间增温、施硅或生物炭对单一作物(水稻或小麦)生产的影响已有报道，但三者耦合如何影响稻麦轮作农田CH₄和N₂O排放强度，尚不清楚。通过田间模拟试验研究了夜间增温下生物炭配施硅肥对稻麦轮作农田产量和碳排放强度的影响。采用3因素3水平正交试验设计，用铝箔膜覆盖水稻冠层模拟夜间增温(19:00—6:00)，设常温对照(不盖膜，W0)、覆盖5 mm膜(W1)和覆盖11 mm膜(W2) 3水平；生物炭用量设3水平，即不施生物炭(B0)、施10 t/hm²(B1)和施25 t/hm²(B2)；硅肥设不施硅(Si0)、施钢渣(Si1)和施矿粉(Si2) 3水平，施硅量均为0.2 t SiO₂/hm²。结果表明：夜间增温明显降低水稻和小麦产量，施生物炭明显提高水稻和小麦产量。夜间增温、施用矿粉或生物炭明显降低农田CH₄累积排放量、综合增温潜势(SGWP)和碳排放强度(GHGI)。稻麦轮作农田综合增温潜势(...     

茶园土壤N2O排放的影响因素及减排措施

茶园土壤通过微生物作用释放大量氧化亚氮(N₂O),因此需迫切了解茶园土壤N₂O产生机制及影响因素,以期为茶园土壤N₂O减排提供理论依据。从氮源、有机质、pH、水分、温度、质地等角度对茶园土壤N₂O排放的影响进行综述,提出相应的N₂O减排措施。对以上影响因素阐述发现：反硝化作用对茶园土壤N₂O排放的贡献较大;氮肥施用、土壤理化性质、气象因子等是茶园土壤N₂O排放的关键因素。施用缓释氮肥、氮肥深施、采用氮肥推荐施用量、养分有机替代技术能降低茶园土壤N₂O排放。     

生物炭对稻田温室气体CH4和N2O排放的影响综述

稻田是大气CH4和N2O的重要排放源,减少稻田CH4和N2O排放对缓解全球气候变暖具有重要意义。生物炭具有含碳量高、难分解、比表面积大、疏松多孔等特性。利用生物炭可改善稻田土壤理化性质及微生物学性质,减少温室气体的排放,提高水稻产量。在现有相关研究的基础上,结合国内外研究进展,回顾了国内外生物炭的研究历史及特性,全面评述了生物炭影响稻田温室气体排放的作用机理,以及对稻田温室气体CH4和N2O排放、综合温室效应(GWP)、温室气体排放强度(GHGI)、净生态系统经济预算(NEEB)的影响等国内外研究进展,提出了未来生物炭在稻田温室气体排放方面的研究方向。     

秸秆还田及添加生物炭对黑土玉米生长季N2O排放的影响

为比较秸秆还田与添加生物炭对黑土氧化亚氮(N₂O)排放的影响,基于中国科学院海伦农业生态实验站建立的定位田间试验,设单施化肥(NPK)、秸秆还田配施化肥(NPK+SR)、生物炭配施化肥(NPK+BC) 3个处理,采用静态箱-气相色谱法测定黑土区玉米生长季N₂O排放通量。在试验进行的第3年,采集生长季土壤排放的气体,测定N₂O排放通量。结果表明：较单施化肥相比,NPK+SR处理N₂O累积排放量增加了83.1%,而NPK+BC处理降低了32.4%。尽管土壤N₂O排放通量与土壤温度的相关系数因不同处理而存在差异,但各处理均表现出显著正相关关系(P<0.05)。而土壤含水量与N₂O排放通量未呈现相关关系(P>0.05)。与单施化肥处理相比,秸秆还田和添加生物炭后玉米总产量增加了12.0%和34.3%。由此可见,玉米秸秆制成生物炭还田既增加玉米产量,又达到N₂O减排的目的,在本试验条件下,生物炭是玉米秸秆还田的有效方式。     

不同施氮水平对农田黑土净氮转化速率和温室气体排放的影响

探讨不同施氮水平对农田黑土氮素转化和温室气体排放的影响,以期为农田合理施肥提供科学指导。以黑龙江省农田黑土为对象,采用室内培养试验,研究土壤净氮矿化速率、净硝化速率、N₂O和CO₂排放速率及累积排放量对不同施氮水平[0 mg N/kg (N0)、40 mg N/kg (N40)、60 mg N/kg(N60)、80 mg N/kg (N80)]的响应。结果表明,不施氮的N0处理土壤净氮矿化速率为0.03 mg N/(kg·d),而N40、N60和N80处理土壤净氮矿化速率分别为-0.71、-1.01、-1.27 mg N/(kg·d),均表现为对氮的净固定。施氮显著促进了土壤硝化作用,N0处理土壤净硝化速率为0.32 mg N/(kg·d),而N40、N60和N80处理土壤净硝化速率分别为N0处理的15.2、19.7、24.0倍。在0～60 mg N/kg施氮水平内,土壤N₂O排放速率随施氮水平的增加而显著增加,施氮水平增加至80 mg N/kg时,N₂O排放速率反而显著低于N60处理。N0处理的N...     

不同施氮量对夏玉米农田生态系统净碳效应的影响

为探究华北地区夏玉米低碳生产的氮肥管理措施,以典型夏玉米田为对象,设置了不施氮(N0)、施氮100 kg/hm²(N1)、施氮150 kg/hm² (N2)、施氮200 kg/hm² (N3)4个处理,通过土壤温室气体排放、农事投入间接碳排放和作物固碳综合评估了不同施氮水平对夏玉米农田生态系统净碳效应的影响。结果表明,农田土壤CO₂、N₂O排放随施氮量升高而升高,CH₄吸收量随施氮量的升高而下降,N1、N2和N3处理土壤温室气体总排放的碳当量分别较N0提高14.91%、24.19%、29.67%;氮肥投入贡献了较高的间接排放,达到135.27~270.55 kg/hm²;施氮促进了作物固碳,N0、N1、N2、N3净初级生产力固碳量分别为1965.56、3125.68、4345.55、4663.64 kg/hm²。综合系统碳流来看,各处理均表现为碳汇,净碳效应分别为258.33、1034.99、2032.82、2192.16 kg/hm²,碳可持续指数分别为0.15、0.50、0.88、0.89。200 kg/hm²施氮量下能够以相对较低的碳耗换取较高的固碳率,表现出较高的净碳效应,可推荐为氮素适宜投入量。     

生活垃圾卫生填埋甲烷排放及减排研究进展

卫生填埋是生活垃圾最主要的处理方式,生活垃圾卫生填埋场产生甲烷(CH₄)等温室气体,加快全球气候变暖进程,引起各国政府的高度重视。笔者探讨了影响生活垃圾卫生填埋场CH₄产生的因素,对CH₄减排技术进行了总结。目前,生活垃圾卫生填埋场CH₄减排技术主要包括填埋层原位减排、资源化利用和末端控制技术等。为了控制和减少CH₄排放量,中国需要增加技术和设施投入,加强生活垃圾卫生填埋场气体排放的管理,开发有效的CH₄抑制技术,建立适合中国国情的CH₄等温室气体减排技术体系。     

不同氮素形态对湿地小叶章氮吸收和N2O排放的影响

氮素生物地球化学循环和减缓温室气体排放已成为全球（气候）变化研究的热点问题,氮素有效性是调控全球变化反馈机制的重要因子。本研究以东北三江平原小叶章湿地为研究对象,采用¹⁵N示踪技术,通过野外原位控制实验,研究湿地植物小叶章对不同氮素形态(NH⁺₄、NO^-₃、NH⁺₄-NO^-₃)的吸收及小叶章N₂O排放通量特征。结果表明：(1)不同氮素形态处理下,小叶章叶生物量表现为处理A>NA>N>CK;A处理,茎生物量最大,比对照提高了35.7%;NA处理,地下生物量显著高于A和CK(P<0.05);NA处理,根冠比最大,是对照的1.82倍。(2)不同氮素形态处理下,小叶章叶、茎、地上以及根氮含量显著高于对照(CK)(P<0.05),不同处理之间氮含量差异不显著(P<0.05)。(3)不同氮素形态处理下,小叶章叶、茎以及地上部分Ndff和¹⁵N含量均表现为处理A>N>NA>CK,并且各处理极显著高于对照(P<0.01),各处理之间达到显著差异(P<0.05)。(4)不同氮素形态处理下,处理N湿地N₂O排放量最多,且显著高于处理A和处理NA(P<0.05),处理N、A、NA显著高于对照(CK)(P<0.05)。阐释了不同形态氮素在植物-土壤-大气系统中周转与分配策略,以及对N₂O排放的影响,为湿地氮生物地球化学和温室气体排放研究提供基础数据。     

安徽省农业源温室气体排放特征研究

安徽作为农业大省,农业源温室气体排放量巨大,笔者旨在对其农业源温室气体排放特征进行研究。研究方法为省级温室气体清单编制方法《省级温室气体清单编制指南（试行）》。结果表明：安徽省2005、2010、2012、2014年的农业源温室气体排放量折合二氧化碳当量(CO₂ e)分别为3916.97万、3246.90万、3182.70万、3313.20万t,CH₄、N₂O各占一半左右;其中又以种植业为主,约占70%左右。种植业的排放量相对稳定,4个年度的上下变化约45.11万t,仅占2012年种植业排放量的1.85%,这是由于安徽省的种植业从种类、规模到产量处于基本稳定状态;养殖业排放量变化则非常大,2005年排放量显著高于其他3个年份,这是由于安徽省农业生产模式由畜力向机械化转变、耕牛存栏量大幅度减少造成。随着奶牛、肉牛存栏量的增加,养殖业的排放量呈增长趋势。综上,安徽省的农业源温室气体排放量可能发生较大的增加,有效措施应该采取起来以抑制畜牧业排放量的增长趋势。     

减量施氮对玉米-大豆套作系统土壤氮素氨化、硝化及固氮作用的影响

土壤氮素氨化、硝化及固氮作用是影响作物氮素吸收及氮肥损失的主要因素, 为揭示氮肥减量下玉米-大豆套作系统的土壤氮素转化特性及排放规律, 利用大田定位试验研究了3种模式(玉米单作MM、大豆单作MS、玉米-大豆套作IMS)和3种施氮水平(不施氮NN: 0; 减量施氮RN: 180 kg hm ^-2; 常量施氮CN: 240 kg hm ^-2)对土壤硝化作用、氨化作用、固氮作用及氨挥发、N₂O排放、NO₃ ^--N累积的影响。结果表明, IMS较相应单作提高了土壤硝化和氨化作用, IMS的氨挥发损失率和N₂O损失率较MM降低21.6%和29.7%; IMS下玉米土壤的NO₃ ^--N积累量显著高于MM, 而大豆土壤的NO₃ ^--N积累量显著低于MS。各施氮处理间, RN较CN降低了玉米土壤的氨化与硝化作用, 增加了大豆土壤的硝化和固氮作用。IMS下RN的玉米、大豆全生育期固氮作用较CN增加29.7%和32.0%, 年均氨挥发总量和N₂O排放量较CN降低37.2%和41.0%。玉米-大豆套作系统在减量施氮下通过提高土壤氮素氨化、硝化与固氮作用, 减少氮素排放损失, 增强耕层土壤NO₃ ^--N积累, 为作物氮素吸收提供了充足氮源。     

我国作物生产碳排放特征及助力碳中和的减排固碳途径

作物生产不仅保障了国家粮食安全,也是农业碳排放的主要源,以及碳固定的重要汇。阐明主要农区作物生产碳排放特征,探讨其达峰与中和途径,可以为全国及地方作物生产绿色高质量发展和农业"双碳"目标的战略制定提供重要科学依据。本文基于国家统计数据,比较分析了我国各地区作物生产碳排放特征,探讨了助力碳中和的农田减排固碳途径。2018年我国作物生产碳排放占全国农业碳排放总量45.5%,其中农田甲烷(CH₄)、氧化亚氮(N₂O)以及农用柴油消费的二氧化碳(CO₂)排放分别占农业碳排放总量的22.9%、14.7%和7.9%。从区域排放来看,作物生产碳排放总量和单位播种面积排放量均呈现南高北低特征,其中以华东和华中地区最高,减排潜力大。在作物生产碳排放中,稻田CH₄占50.3%,是减排重点。我国作物生产碳排放总量于2015年出现峰值,之后呈现下降趋势,这与水稻播种面积、农田氮肥用量和农用柴油消费等减少趋势相一致。可见,如果我国农产品进口不受显著影响,作物生产碳排放已经呈现达峰趋势。情景推算发现,仅靠农地土壤固碳很难实现作...