冬季秸秆还田对冬灌田水稻生长期CH4产生、氧化和排放的影响

有机肥施用和土壤水分管理是影响稻田CH4排放最重要的2个因素。本文通过室内培养和田间试验研究了冬季秸秆还田对冬灌田水稻生长期CH4的产生、氧化和排放的影响。结果表明:淹水混施处理CH4产生潜力在水稻移栽后35和51天显著大于淹水不施肥处理(p0.05),其余时间则无显著差异(p0.05);冬季秸秆还田对CH4氧化潜力无显著影响(p0.05),水稻生长期土温和稻田施用氮肥可能是较其更重要的影响因素;淹水混施处理CH4平均排放通量(CH426.7mg/(m2·h))显著大于淹水不施处理(CH420.3mg/(m2·h))(p0.05)。     

不同水分管理模式下氮肥和秸秆配施对稻田CH4排放的影响

以东北潮棕壤为供试土壤,通过室外水稻盆栽试验,研究不同水分管理模式下氮肥和秸秆配施对稻田CH4排放的影响。在长期淹水(CF)和干湿交替(AWD)两种水分管理模式的基础上,设置无氮肥对照(CK)、单施秸秆(S)、单施尿素(U)、尿素+秸秆(US)4个处理,对水稻整个生长季CH4排放进行监测,并测定不同生育期间土壤微生物量碳(MBC)含量以及收获后水稻产量。结果显示:AWD模式下CH4累积排放量低于CF模式;两种水分模式下CK与U处理CH4累积排放无显著差异,添加秸秆处理(S,US)CH4累积排放量显著增加。CF模式下US处理CH4累积排放量显著高于S处理,但在AWD模式下正好相反。AWD模式在降低CH4排放的同时并未显著降低水稻产量,尿素的施用显著增加了水稻产量,秸秆还田虽然对水稻产量无显著影响,但它显著提高了土壤微生物量碳含量,有助于培肥地力。与CF模式相比,AWD模式显著降低了CH4排放,同时,US处理施在降低CH4排放和保证水稻产量的同时,增加土壤MBC含量,有助于培肥地力。因此,AWD模式是东北潮棕壤发育的水田中较为优异的水分管理模式,U和US处理是较为优异的施肥措施。     

麦季稻秆施用对后续稻季CH_4产生氧化及排放的影响

通过室内培养和田间试验研究了2007年麦季稻秆施用对2008年稻季CH4产生潜力、氧化潜力和排放通量的影响。结果表明,水稻生长前期,稻秆还田处理的CH4氧化潜力仅在水稻移栽后19 d时表现为显著高于稻秆不还田处理,而两处理的CH4产生潜力与排放通量均无显著差异;水稻生长中期,两处理的CH4氧化潜力无显著差异,稻秆还田处理的CH4产生潜力及排放通量均显著高于稻秆不还田处理,其中稻秆还田处理的CH4产生潜力是稻秆不还田处理的2~4倍;水稻生长后期,两处理的CH4产生潜力、氧化潜力和排放通量均无显著差异。CH4排放主要发生在水稻生长中期。水稻全生育期内,稻秆还田处理的CH4排放总量为稻秆不还田处理的1.4倍。     

前茬季节稻草还田时间对稻田CH4排放的影响

通过盆栽试验研究了前茬季节稻草还田时间对稻田CH4排放的影响。与前茬季节前施用稻草（稻草早）相比，水稻移栽前施用稻草（稻草晚）的处理CH4排量增加了3．04（1996年）和7．12（1997年）倍。稻草还田时间还明显影响CH4排放和土壤Eh的季节变化。稻草晚处理土壤Eh在整个水稻生长期皆处于适宜CH4才降为负值，在此期间几乎没有CH4排放。     

水分管理对水稻生长期CH4排放的影响

通过温室盆栽试验研究相同施肥条件下,不同水分管理(持续淹水,分蘖肥后提前烤田、正常烤田和推迟烤田)对水稻生长期CH4排放的影响。结果表明,对烤田处理而言,CH4的排放峰值出现在烤田期间,在此期间CH4排放量占季节排放量的38.75%～52.21%。烤田初期出现排放高峰,然后急剧下降,烤田结束前接近于零;水稻生长后期干湿交替阶段只有少量CH4排放。提前烤田、正常烤田和推迟烤田3个处理水稻生长期CH4平均排放通量依次为0.86、0.96、1.45mg/(m2·h),烤田开始越晚,CH4排放越多。土壤Eh是影响不同烤田处理水稻生长期CH4排放的主要因素。持续淹水处理水稻移栽30天后的CH4排放通量与土壤温度呈显著性相关(r=0.682**,p<0.01)。持续淹水处理CH4排放通量是烤田处理的12～20倍。     

晚稻期间秸秆还田对早稻田CH_4和N_2O排放以及产量的影响

选取湖南双季稻田为研究对象,采用静态箱-气相色谱法对晚稻期间秸秆还田配施减量化肥(DNPK+RS)和施化肥(NPK)处理下后季早稻田(2009年)的CH4和N2O排放通量进行观测。结果表明,在早稻田等量化肥条件下,DNPK+RS比NPK增加早稻田CH4排放的81%,减少N2O排放的53%。早稻产量表明,DNPK+RS显著低于NPK(P<0.05)。晚稻期间以秸秆还田来代替部分化肥,会降低次年早稻的有效穗数和肥料增产效应。DNPK+RS处理的单位产量的全球增温潜势为NPK的2倍。秸秆还田应该重视与化肥的搭配比例,否则会降低水稻产量,同时增加下季早稻的温室效应。     

水稻秸秆添加对不同种稻年限黑土CH4排放特征的影响

  目的  评估水稻秸秆添加对东北地区不同种稻年限黑土CH₄的排放的影响,以期为黑土水稻田秸秆还田提供理论依据。  方法  不同种稻年限（0、12、35、62和85 a）黑土,分别设不添加（CK）和添加1%水稻秸秆（S）处理,进行淹水培养试验（培养温度为20 ℃,淹水层为1 cm）,测定土壤CH₄排放通量及累积排放量,比较不同种稻年限土壤对水稻秸秆添加响应的差异。  结果  在淹水培养期间（150 d）,添加水稻秸秆处理各种稻年限土壤CH₄排放通量（0.00 ~ 3.33 mg kg?1 d?1）显著（P > 0.05）高于未添加秸秆处理（0.00 ~ 0.13 mg kg?1 d?1）,未添加和添加水稻秸秆处理土壤CH₄排放主要集中于淹水培养的前80 d和60 d。未添加水稻秸秆处理土壤CH₄累积排放量为0.04 ~ 4.45 mg kg?1,不同年限稻田土壤CH₄累积排放量差异不显著（P > 0.05）。添加水稻秸秆处理土壤CH₄累积排放量为29.64 ~ 91.08 mg kg?1,显著高于未添加水稻秸秆处理（P < 0.05）,且12 a和35 a土壤CH₄累积排放量显著高于0 a、62 a和85 a（P < 0.05）。未添加和添加水稻秸秆处理土壤CH₄累积排放量与土壤有机碳、可溶性有机碳氮和铵态氮含量呈显著正相关（P < 0.01）。添加水稻秸秆处理土壤CH₄累积排放量还与土壤β-葡萄糖苷酶活性呈显著负相关（P < 0.05）,土壤CH₄累积排放量增量也与土壤有机碳含量也呈显著线性正相关（P < 0.01）。水稻秸秆添加后土壤可溶性有机氮含量是影响土壤CH₄排放的直接因素,土壤可溶性有机碳和铵态氮含量及β-葡萄糖苷酶活性是影响土壤CH₄排放的间接因素。  结论  水稻秸秆添加显著促进了黑土不同种稻年限土壤CH₄排放,种稻年限越长,水稻秸秆添加后土壤CH₄排放量越少。本试验条件下,黑土种稻年限大于35年时,水稻秸秆还田带来的土壤CH₄排放量相对较小。     

杭州湾滨海湿地CH4排放通量的研究

2013年4—9月,利用静态明箱–气相色谱法对杭州湾裸滩湿地、海三棱藨草湿地、芦苇湿地和互花米草湿地CH4排放通量进行了原位观测,并利用室内厌氧培养法测定了0~30 cm深度的土壤CH4产生潜力。结果表明:整体而言,裸滩湿地表现为CH4的吸收源,CH4排放通量春季高、夏季低;海三棱藨草湿地、芦苇湿地和互花米草湿地表现为CH4的排放源,CH4排放通量均呈现夏季高、春秋季低的季节变化。平均CH4排放通量表现为:互花米草湿地(1.589 mg/(m2·h))芦苇湿地(0.722 mg/(m2·h))海三棱藨草湿地(0.218 mg/(m2·h))裸滩湿地(–0.068 mg/(m2·h)),互花米草湿地各月CH4排放通量均显著高于其他湿地。0~30 cm深度平均土壤CH4产生潜力表现为:互花米草湿地(0.050μg/(g·d)芦苇湿地(0.042μg/(g·d))裸滩湿地(0.030μg/(g·d)海三棱藨草湿地(0.027μg/(g·d)),互花米草湿地各土层CH4产生潜力显著高于其他湿地(除0~5 cm外)。裸滩湿地土壤CH4产生潜力没有明显的空间垂直变化趋势,CH4产生潜力最大值、最小值分别出现在10~20 cm和5~10 cm土层。其他3类湿地0~5 cm土层的CH4产生潜力最大,土壤CH4产生潜力整体上随着土壤深度的增加而减小;海三棱藨草湿地和芦苇湿地5~10 cm土层的CH4产生潜力最小,互花米草湿地20~30 cm土层的CH4产生潜力最小。土壤p H、有机碳和全氮含量对CH4排放通量有显著的影响。     

旱塬农区秸秆还田对土壤理化性质的影响

本文主要研究了山西省旱塬农区作物秸秆还田对土壤理化性质的影响。结果表明：秸秆还田可以提高土壤水分、土壤温度、土壤速效钾、土壤的阳离子负量以及土壤有机质的含量;并且可以降低土壤容生。秸秆还田不公是培肥地力的重要措施之一,而且对解决旱塬农区缺水问题有较好的作用。     

灌溉方式和秸秆还田对设施番茄田CO2排放的影响

中国北方下沉式设施菜田表层土壤缺失,以及高温高湿的环境条件,导致耕层土壤有机质含量低、矿化快。如何减缓土壤有机质矿化,是该文所关注的焦点问题。该研究采用二因素试验设计,主因素为灌溉方式（传统畦灌施肥、滴灌施肥）,副因素为秸秆（含C量为0、3 500 kg/hm2）。测定了48 h内每3 h的CO2排放通量,以及全生育期CO2日排放通量、土壤温度。结果表明：1）08:00−09:00测定的土壤CO2排放通量与CO2日均排放通量不存在显著差异,二者呈极显著线性正相关关系,其决定系数为0.987;而其他时段测定值与日均值均存在显著差异。2）与传统畦灌相比,无论是否添加秸秆,滴灌处理均显著降低了CO2累积排放量。3）CO2排放高峰出现在定植后8～15 d,随后逐渐降低并趋于平稳;定植后40 d内能检测到处理间CO2日排放通量的差异,此后处理间差异不显著。4）CO2累积排放通量和土壤积温呈显著正相关关系。综上所述,滴灌施肥栽培体系可显著降低土壤CO2排放量,有利于设施菜田土壤有机质的积累。     

秸秆覆盖旱作对稻田甲烷排放和水稻产量的影响

为较全面评价秸秆覆盖旱作水稻栽培模式的生态意义,采用田间试验研究了常规淹水（F）、秸秆覆盖旱作（NF-M）和无覆盖旱作（NF-ZM）3种栽培模式稻田甲烷排放、水稻产量及土壤养分的变化规律。结果表明：3种水稻栽培模式的甲烷排放均集中在水稻生育期的前20d;在水稻生育期内,秸秆覆盖旱作稻田甲烷的排放总量为11.12g·m^-2,显著高于常规淹水稻田的7.78g·m^-2和无覆盖旱作稻田的4.23g·m^-2。秸秆覆盖旱作稻田的水稻产量为8.60t·hm^-2,与常规淹水处理没有显著差异,但二者均显著高于无秸秆覆盖旱作处理的6.78t·hm^-2;与常规淹水处理相比,秸秆覆盖旱作还可以提高水稻单株生物量10g以上。秸秆覆盖旱作还可以显著提高稻田表层土壤有机质含量,维持和改善表层土壤养分状况,对实现农业可持续性有重要意义。因此,在水资源缺乏地区,秸秆覆盖旱作是一种值得考虑的替代传统淹水栽培的水稻栽培模式,同时秸秆覆盖旱作还田也是一种值得推广的稻田秸秆管理技术。     

稻草原位还田对双季稻田土壤理化与生物学性状的影响

于2010-2011年通过大田试验研究等量施肥条件下稻草不同原位还田方式(稻草全量还田、稻草烧灰还田和稻草不还田)对双季稻田土壤理化特性和生物学性状的影响.结果表明:稻草全量还田2年(4季)有利于改善土壤物理性状和提高耕作层土壤有机质、不同形态碳素、碱解氮、速效氮和缓效钾含量.土壤中3大类微生物总量以稻草还田处理大于稻草不还田和稻草烧灰还田,其土壤细菌、真菌的数量增加,而放线菌的数量减少;土壤蔗糖酶活性明显增加,而脲酶和过氧化氢酶活性变化不大.土壤脲酶活性与土壤全氮含量呈显著相关,蔗糖酶活性与有机质、全氮含量呈显著或极显著相关,过氧化氢酶活性与全氮、碱解氮和速效钾含量呈显著或极显著相关.     

秸秆还田稻田土壤生物有效性磷及水稻磷吸收

基于生物有效性的土壤磷（biologically-based P,BBP）分级方法从植物根际介导的磷吸收机制的4个方面,即根截获、有机酸螯合、酶水解和质子分泌产生的酸化来对土壤磷进行分级,能够更便捷地评价土壤磷的有效性状况。以我国亚热带典型双季稻田为研究对象,田间试验设置秸秆未还田且间歇淹水（S0W1）、秸秆还田且间歇淹水（S1W1）、秸秆未还田且长期淹水（S0W2）和秸秆还田且长期淹水（S1W2）4个处理,采用BBP法测定4种生物有效性磷,即氯化钙溶液浸提的磷（CaCl₂—P）、酶溶液浸提的磷（Enzyme—P）、柠檬酸溶液浸提的磷（Citrate—P）和盐酸溶液浸提的磷（HCl—P）,测定了水稻磷含量并计算磷吸收量,旨在探讨秸秆还田和水分管理对稻田土壤生物有效性磷组分和水稻磷吸收的影响。结果表明：早稻季,秸秆还田处理较相应秸秆未还田处理显著增加土壤CaCl₂—P、Enzyme—P和Citrate—P,长期淹水较间歇灌溉增加CaCl₂—P和Citrate—P;晚稻季,秸秆还田处理较相应秸秆未还田处理显著增加Enzyme—P和Citrate—P,长期淹水较间歇灌溉增加CaCl₂—P。秸秆还田配合间歇灌溉及秸秆未还田配合长期淹水在早晚稻季均较对应处理（S0W1）降低HCl—P。土壤有效磷与Enzyme—P和Citrate—P呈显著正相关,表明稻田有效磷主要来源于Enzyme—P和Citrate—P。秸杆还田处理较相应的秸秆未还田处理相比较显著降低早稻籽粒磷总吸收量,尤其长期淹水条件下,早稻磷总吸收量最低;而晚稻季秸秆还田处理水稻籽粒和秸秆磷吸收量高于秸秆未还田处理,且水分管理影响不显著。生物有效性磷含量（除HCl—P外）与水稻磷含量呈显著正相关,与早稻磷总吸收量呈负相关,而与晚稻磷总吸收量呈正相关。稻田土壤Citrate—P含量仅次于HCl—P,表明土壤Citrate—P对水稻磷吸收起主要贡献。综合来看,双季稻田秸秆还田有利于提高土壤磷素有效性和水稻磷素利用率。     

Effects of Straw Incorporation on Soil Organic Carbon Density and the Carbon Pool Management Index under Long-Term Continuous Cotton

The objective of this experiment was to study the effects of residue management on soil organic carbon density and the carbon pool management index under continuously cropped cotton (Gossypium hirsutum L.) in China’s Xinjiang Province. The experiment included the following nine treatments: (i) annual straw incorporation during 5, 10, 15, 20, 25, and 30 years of continuous cotton and (ii) annual straw removal during 5, 10, and 15 years of continuous cotton. The results showed that the total organic carbon, labile organic carbon, the labile organic carbon/total organic carbon ratio, soil organic carbon density, and the carbon pool management index all increased with time in the straw incorporated treatment, but decreased with time in the straw removed treatments. Soil carbon concentrations, which are naturally low in the Xinjiang Region, had not reached saturation after 30 years of continuous cotton with straw incorporation.     

耕作和秸秆还田对土壤团聚体有机碳及其作物产量的影响

通过3年的田间定位试验,研究不同耕作方式、秸秆还田对土壤团聚体、有机碳含量和作物产量的影响。试验共设置6个处理:翻耕+化肥(T1)、翻耕+秸秆还田+化肥(T2)、旋耕+化肥(T3)、旋耕+秸秆还田+化肥(T4)、免耕+化肥(T5)、免耕+秸秆还田+化肥(T6)。结果表明:与翻耕相比,0—20cm土层免耕处理大团聚体(2mm)含量增加35.79%,中粒度团聚体(2~0.25mm)含量增加30.81%,微团聚体(0.25~0.106mm)含量增加25.80%。免耕+秸秆还田的T6处理土壤团聚体中有机碳含量最高,大团聚体(A1)、中粒度团聚体(A2)和微团聚体(M1)中分别比翻耕+化肥的T1处理高25.04%,28.55%,18.12%。传统耕作作物产量高于保护性耕作,翻耕+化肥的T1处理在2013,2014,2015年的水稻当量产量分别比免耕+化肥的T5处理高12.30%,13.22%,15.20%。免耕和秸秆还田等保护性耕作方式提高了土壤团聚体含量,增加了土壤固碳,但一定程度上影响了水稻和小麦幼苗生长,降低了作物产量。     

不同种类有机肥施用对一季稻田CH_4排放的影响

选取不同施肥处理的一季中稻田为研究对象,采用静态箱-气相色谱法对一季稻CH4排放通量进行手动观测。结果表明,与不施肥相比,各施肥处理CH4平均排放通量均有不同程度增加。其中稻草还田＋化肥处理（稻草处理）CH4平均排放通量为31.04mg·m-2·h-1,比化肥处理和猪粪＋化肥处理（猪粪处理）分别增加326.4%（P〈0.05）和211.7%（P〈0.05）,鸡粪＋化肥处理（鸡粪处理）比化肥和猪粪处理分别增加140.4%（P〈0.05）和75.7%（P〈0.05）。说明稻草还田和鸡粪处理显著增加稻田CH4排放通量,而猪粪处理与化肥无显著差异。同时对有关的环境因子进行分析表明,不同处理的土壤表层5cm温度、Eh与CH4排放通量存在显著相关关系;土壤pH值和水层厚度与稻田CH4季节排放通量相关性不明显。猪粪处理单位产量全球增温潜势（GWP）为0.83kg·kg-1,是较好的推荐施肥处理,对环境与产量之间效益的协调具有较好的作用。     

稻秸还田对油菜季径流氮磷及COD流失的影响

通过田间小区试验,设置CK(无施肥+无秸秆)、F(常规施肥)、SF(秸秆还田+常规施肥)和SFR(秸秆还田+常规施肥减15%)4个处理,研究在巢湖地区稻油轮作模式下,稻秸还田对油菜季农田径流氮磷及化学需氧量(COD)流失影响。结果表明,秸秆还田处理显著增加土壤微生物细菌、真菌和放线菌数量,显著降低径流总氮浓度,但增加总磷和COD含量,土壤微生物数量与径流氮磷及COD含量呈显著正相关关系。与F处理相比,SF、SFR处理总氮流失量分别减少16.9%~19.8%,27.1%~29.3%,总磷流失量分别降低2.4%~4.0%,4.0%~5.6%,COD流失量分别增加6.1%~10.0%,2.8%~6.1%。研究结果为揭示土壤微生物数量与径流氮磷及COD流失的作用机理提供了参考,为合理利用秸秆还田技术提供了理论依据。