不同土壤改良剂对盐渍化农田土壤改良及温室气体排放的影响

全球气候不断变暖已是不争的事实,而农田土壤所排放的温室气体为其做出了很大贡献,同时土壤盐渍化亦成为制约目前农田发展的重要颈瓶,为农田土壤盐渍化并同步缓解农田温室气体排放和发展可持续低碳农业,推进废弃物资源综合利用。本文选用秸秆生物炭、石膏、石膏+有机肥作为土壤改良剂,采用静态暗箱-气相色谱法对盐渍化农田土壤温室气体(CO_2、CH_4、N_2O)进行原位采集,分析不同处理对土壤温室气体排放的影响,为抑制和降低农业领域温室气体的排放提供理论依据。本研究共设4个试验处理,即生物炭(DC)、石膏(DS)、石膏+有机肥(DSF)和空白(CK),每个处理设3个重复,同时辅以相同的灌溉与施肥措施。结果表明:各处理的CO_2平均排放通量差异性显著(p0.05),石膏对抑制CH_4和N_2O排放通量的效果最好。DC、DSF、CK处理温室气体排放强度(GHGI)差异性不显著,但与DS差异性显著。与对照相比,DSF、DC、DS温室气体排放强度(GHGI)均表现为降低趋势,分别降低了5.57%、16.77%、34.93%。施加生物炭和石膏对降低盐渍化土壤pH和EC有明显效果。盐渍化农田施加生物炭和石膏加有机肥可显著提高有机质、碱解氮、速效磷含量改善土壤理化性。综合分析各处理对温室气体指标的影响,石膏对抑制温室气体排放的效果最佳,生物炭效果次之。而对土壤改良效果生物炭较优。     

水盐胁迫下老化生物炭对温室气体与玉米生长的影响

为揭示不同灌水量和灌水盐分下老化生物炭对温室气体排放与玉米生长的影响,设置2个生物炭水平：0 t/hm²(B0)、60 t/hm²(B1),2个灌溉水含盐量：0.71 g/L(S0)和4.0 g/L(S1),2个灌溉水平：充分灌溉(W1)和亏缺灌溉(W2,1/2 W1),于2022年4—9月在甘肃武威绿洲农业高效用水国家野外科学观测研究站进行了春玉米田间试验。结果表明,亏缺灌溉相较于充分灌溉CO₂累积排放量减少24.13%～52.68%,但二者的N₂O排放没有显著差异。微咸水灌溉导致CO₂和N₂O累积排放量分别增加9.06%～24.79%、9.95%～18.03%。在4种灌溉处理下,老化生物炭使CO₂和N₂O累积排放量分别减小7.33%～18.78%和21.14%～29.76%。不同处理间的CH₄排放无显著影响。亏缺和微咸水灌溉抑制了作物的生长;老化生物炭显著提高了春玉米生物量,总体增加7....     

玉米秸秆基二甲醚的生命周期能耗和温室气体排放分析

以生产规模为1000t/a的玉米秸秆气化合成二甲醚系统为例．计算了系统整体能量效率及产生的温室效应。以玉米秸秆气化合成二甲醚系统为主要研究对象,采用常规能源对玉米秸秆气进行转化,使用生命周期分析方法（LCA）对玉米秸秆的生长、收集、压缩、气化及二甲醚的合成和利用等过程的温室效应及能耗进行了分析。结果表明,生产二甲醚的总能耗为产出二甲醚总能量的25％,玉米秸秆固定的二氧化碳为生产和使用二甲醚过程中排放的二氧化碳总量的77％,说明在玉米秸秆气化合成二甲醚及二甲醚的使用过程中存在着温室气体的排放,但与化石燃料相比,仍然有很大的减排作用。     

玉米田长期施粪肥的温室气体排放研究

为探究粪肥施用年限对农田土壤CO_2、CH_4、N_2O三种温室气体排放量的影响,以奶牛场青贮玉米种植农田为研究区,选择施肥条件分别为当年施粪肥和连续5年施粪肥的两块玉米田,进行为期一个玉米生长季的土壤CO_2、CH_4和N_2O三种温室气体排放量监测,同时对土壤无机氮含量和土壤三相比等指标进行监测。结果表明:与当年施粪肥(SM)相比,连续5年施粪肥(LM)玉米田的CO_2排放量比当年施粪肥的增加73.49%;而对于土壤CH_4与N_2O排放,长施粪肥的低于当年施粪肥的情况,可分别减少排放14.55%与75.55%。综合SM和LM两种施肥条件下青贮玉米田土壤CH_4和N_2O温室气体排放量得出,本试验条件下长施粪肥的全球增温潜势减排效应为75.43%。     

节水灌溉对农田土壤温室气体排放的影响

农田是温室气体的重要排放源,如何通过有效的管理措施降低农田温室气体的排放成为当前应对气候变化研究的热点之一。不同灌溉方式导致土壤水分差异较大,进而引起温室气体排放的差异。[目的]系统总结分析不同节水灌溉方式对温室气体排放的影响效果有助于对节水灌溉方式优化选择及未来研究方向的聚焦。[方法]在前人研究基础上,进行文献搜集和整理,综述分析了节水灌溉方式对稻田和旱作农田温室气体排放的影响。[结果]与长期淹水相比,现有的水稻节水灌溉方式增加了稻田土壤CO2排放,增幅为20.83%~104.00%,平均增加48.40%,对N2O排放的影响有增加也有降低,其影响率范围为-41.30%~3078.41%,平均增加269.10%,但却显著降低了CH4的排放,降幅为14.19%~78.92%,平均降低51.66%。综合考虑稻田的全球净增温潜势(GWP),节水灌溉较长期淹水降低了稻田的GWP。与漫灌/沟灌相比,滴灌可改变旱作农田CO2和N2O排放及对CH4的吸收,其变化率范围分别为-31.19%~2.81%、-46.51%~52.56%和-150.00%~43.39%,平均分别降低12.84%、18.63%和24.93%。综合考虑旱作农田的GWP,由于N2O是旱作农田的主要温室气体,因此,滴灌降低了旱作农田的GWP。[结论]节水灌溉在节水的同时,还可降低农田温室气体排放的全球净增温潜势。基于研究现状,亟须对不同节水灌溉方式的温室排放效应及其机制开展定量研究。     

设施番茄土壤温室气体排放对水氮管理的响应

[目的]探讨不同水、氮管理设施番茄产量和土壤温室气体排放的相互关系,构建最适水、氮组合模式,以期达到"节水、减氮、高产"的目的.[方法]设置4种氮肥梯度(F0:0 kg/hm2、F1:150 kg/hm2、F2:300 kg/hm2、F3:450 kg/hm2)与3种灌水定额(W1:0.5 Epan、W2:0.7Epa...     

再生稻干湿交替灌溉与根区分层施氮减少温室气体排放

【目的】探明再生稻优化灌溉与根区分层施氮下温室气体排放与产量的综合响应。【方法】基于静态暗箱–气相色谱法对再生稻进行温室气体排放的田间原位观测,设置2种灌溉模式(常规灌溉和干湿交替灌溉)和5个施肥处理(不施氮,CK;农民常规分次施氮,FFP;一次性根区5cm浅施控释尿素,RF1;一次性根区10cm深施控释尿素,RF2;一次性根区5 cm和10 cm分层施控释尿素,RF3),研究了再生稻优化灌溉与根区分层施氮对温室气体排放和产量的综合影响。【结果】(1)常规灌溉模式下,RF1、RF2处理和RF3处理在全生育期的CH_4、N_2O和CO_2排放量比FFP处理分别降低了49%～76%、55%～81%和57%～69%(P0.05),干湿交替模式下CH_4、N_2O和CO_2排放量比FFP处理分别降低了52%～77%、52%～73%和61%～75%(P0.05)。(2)3种温室气体所引起的GWP(以CO_2计,kg/hm~2),干湿交替下FFP、RF1、RF2处理和RF3处理的GWP量与常规灌溉相比分别降低了3%、10%、13%和11%(P0.05)。(3)2种灌溉模式下RF3处理再生稻产量较FFP处理分别显著提高了7%和11%。【结论】再生稻根区分层施用控释尿素在提高产量的同时对温室气体具有减排作用,而且干湿交替模式节水、增加再生稻产量,也具有一定的减排作用,因此分层施氮与干湿交替协同是实现再生稻种植的轻简化操作的可行措施。     

秸秆生物炭对寒地黑土区玉米生长发育及耗水规律的影响

为探明在寒地黑土区不同生物炭添加量对玉米生物性状指标及耗水规律的影响,于2014年在北安市红星农场通过盆栽试验设置6个处理(CK-0g/kg、C1-20g/kg、C2-40g/kg、C3-60g/kg、C4-80g/kg、C5-100g/kg)进行研究。结果表明:适量施加生物炭(处理C1、C2)可以有效促进玉米生长发育,提高玉米的产量,也有效增加了玉米的日耗水量、全生育期耗水量及水分利用效率,处理C1、C2分别比对照CK增产20.95%、26.07%,水分利用效率增加14.62%和18.01%。而过量施加生物炭(处理C4、C5)则会抑制玉米的生长发育,导致减产,同时也降低了玉米的日耗水量、全生育期耗水量及水分利用效率。生物炭量与玉米单株产量和水分利用效率之间成二次抛物线关系,相关系数分别为0.812 2和0.772 1,当生物炭施加量为36.13和39.25g/kg时,产量和水分利用效率达到最大值150.95g/株和3.92g/kg。     

覆膜方式对小麦-玉米轮作农田生态系统净碳汇的影响

采用静态暗箱-气相色谱法对关中平原小麦-玉米轮作(2014—2015年)农田温室气体(CO2、CH4和N2O)排放通量进行监测,并用净增温潜势(NGWP)和碳足迹2个指标评估不同覆膜方式对关中平原农田温室效应、作物生产碳足迹的分布和构成的影响。试验处理设置为不覆膜(CK)、半膜覆盖(BM)、垄作覆膜(LM)、全膜覆盖(QM)。结果表明,与CK处理相比,BM、LM、QM处理下作物年际总产量分别增加了9.0%、16.5%、26.6%;CO2的年际排放总量分别增加了33.9%、9.3%、31.6%,N2O的年际排放总量分别增加了22.9%、14.3%、47.1%,但CH4的年际吸收总量无显著性差异;NGWP分别增加了9.0%、16.7%、26.0%;LM、QM处理碳足迹较CK处理减少了33.2%、21.9%,而BM处理碳足迹与CK处理无显著差异;BM处理单位产量碳足迹较CK处理增加了16.3%,而LM处理较CK处理减少了13.1%,QM处理与CK处理无显著性差异。综合考虑不同覆膜方式的经济效应和环境效应,垄作覆膜更有利于关中平原小麦-玉米轮作系统的固碳减排。     

模拟再生水、养殖废水灌溉对农田温室气体排放的影响

【目的】探究不同水源灌溉对农田温室气体排放的影响,【方法】采用室内培养的方法研究再生水与养殖废水灌溉对土壤CO₂、N₂O、CH₄排放通量的影响(以地下水灌溉为对照),同时监测土壤pH值、土壤孔隙含水率(WFPS)、NH₄⁺-N、NO₃^--N的变化,分析培养期间土壤CO₂、N2O、CH4排放特征及相关影响因子变化。【结果】与地下水相比,再生水与养殖废水灌溉均显著增加土壤CO₂、N₂O、CH₄排放(P<0.05),再生水促进N2O排放的效果更明显,养殖废水促进CO₂、CH₄排放的效果更明显;从全球增温潜势(GWP)来看,与地下水相比,再生水与养殖废水均显著增加GWP,二者无显著差异;试验结束时,养殖废水处理土壤pH值低于地下水对照,而再生水处理高于地下水对照;再生水与养殖废水均显著增加了土壤中无机氮量。...     

秸秆覆盖对夏玉米田棵间蒸发和土壤温度的影响

华北平原高产农区冬小麦和夏玉米实行1年二作的种植制度,夏玉米生长在雨热同期的6～9月,降雨能满足夏玉米50%左右的需求,需灌溉1～2水。研究表明,夏玉米田全生育期土壤的无效蒸发占其总蒸散的1/3左右。实施秸秆覆盖可以有效地保墒土壤、降低土壤蒸发,大大提高夏玉米的水分利用效率。试验结果表明,秸秆覆盖对土壤蒸发的抑制率3年平均为58%,前期由于LAI小,土壤裸露,秸秆覆盖的效果更明显。秸秆覆盖可以有效地平抑地温的变化,降低地温的日振幅,缓和昼夜温差,避免了地温的剧烈变化,能有效地缓解地温的激变对作物根部产生的伤害。由于秸秆覆盖改善了土壤的水热变化,有利于作物的生长和产量和水分利用效率的提高。11年的覆盖试验结果表明,在不同的年型,秸秆覆盖处理平均增产4.35%,水分利用效率平均提高12.26%,耗水系数平均降低9.75%。     

玉米秸秆综合利用机械化技术研究

进行玉米秸秆综合利用可以有效地利用资源及保护环境。介绍玉米秸秆综合利用的主要途径,阐述玉米秸秆综合利用机械化技术的主要内容及技术要求,分析实施该技术的预期效果,以期为该技术的推广应用提供参考。     

秸秆综合利用减排固碳贡献与潜力研究

为推进秸秆综合利用,提升农业农村减排固碳能力,针对秸秆综合利用存在的温室气体排放因子基数不明、底数不清等问题,基于IPCC指南(2006年)温室气体排放核算理论框架,构建秸秆综合利用评价方法.明确评价范围与边界,科学核算不同秸秆利用技术的温室气体排放因子,评价秸秆五料化减排固碳底数,基于不同情景预测2030年和2060...     

玉米苗期非充分灌溉条件下水炭耦合的节水增产效应

为研究玉米苗期非充分灌溉条件下水炭耦合对产量及水分利用效率的影响,在玉米苗期设置3个灌水量上限水平和4个生物炭用量水平,对不同处理的产量和耗水量进行了方差分析和回归分析,研究了水、炭因子的耦合效应。结果表明:建立的回归模型均达到极显著水平。在玉米苗期非充分灌溉条件下,水、炭因素对产量及耗水量均具有极显著影响,且生物炭对产量的影响大于水,而对耗水量的影响则小于水;水炭耦合对产量具有显著的负交互作用,即水炭耦合对产量提高具有相互替代作用,而对耗水量无显著交互作用;玉米产量随灌水量上限和生物炭用量的升高而显著提高,但超过一定范围后产量则逐渐降低;当灌水量上限为田间持水率的66%、生物炭用量为33 g/kg时,玉米产量最高,为167.58 g/盆;当灌水量上限为田间持水率的57%、生物炭用量为35 g/kg时,水分利用效率最大,为4.38 g/kg。     

秸秆生物反应堆技术在设施蔬菜生产中的应用

综合分析秸秆生物反应堆技术在设施蔬菜生产中的应用效果,详细介绍行下内置式、行间内置式、棚内外置式秸秆反应堆的建造技术要点,探讨在设施蔬菜生产中应用秸秆反应堆技术需要注意的事项,为提高设施蔬菜的产量和品质提供参考。     

我国玉米秸秆还田主要问题及对策

分析我国现阶段玉米秸秆还田技术存在的还田量大、粉碎效果差、病原菌多等问题,提出适量还田、预防病虫害、配合施肥等改良措施,为切实提高我国玉米秸秆还田水平提供参考。     

施肥对免耕旱作燕麦田土壤温室气体排放的影响

采用静态箱-气相色谱法,研究了不施肥(CK)、施氮肥(N)、施磷肥(P)、施钾肥(K)、氮磷肥配施(NP)和氮磷钾肥配施(NPK)5种施肥处理对免耕旱作燕麦田土壤温室气体排放的影响,以期为当地农田生态实现可持续发展提供科学依据。结果表明,各处理土壤CO_2排放通量随燕麦生育期均呈先增加后减小的趋势,拔节期出现峰值;不同施肥处理CO_2平均排放通量均高于不施肥处理,其中氮磷钾配施、氮磷配施和施氮处理与不施肥处理间差异显著;各处理土壤CH_4排放通量在全生育期内均表现为吸收特征,呈"反S型"变化,全生育期氮磷钾、氮磷和施氮处理CH_4平均吸收通量显著高于不施肥处理,分别是不施肥处理的1.30、1.25、1.15倍,三者之间差异不显著;各处理N_2O排放通量全生育期内均表现为排放源,呈先增后减的趋势,各处理N_2O平均排放通量表现为施氮氮磷配施氮磷钾配施施磷施钾不施肥,其中施氮、氮磷配施、氮磷钾配施与不施肥处理差异显著,施磷、施钾与不施肥处理差异不显著;氮磷钾配施、氮磷配施、施氮、施磷、施钾处理综合温室效应分别比不施肥处理高22.3%、15.6%、12.8%、10.1%和4.7%,除施钾处理外,其他施肥处理均与不施肥处理差异显著。     

玉米秸秆反季栽培双孢蘑菇技术

以玉米秸秆为原料,利用北方日光温室进行反季栽培双孢蘑菇技术试验。试验结果表明,采用夏季发酵培养料、秋季播种、秋冬季节出菇的反季栽培双孢蘑菇技术模式,与北方气候条件基本吻合,再利用日光温室进行出菇,可减少能源消耗。在日光温室条件下用玉米秸秆作主料栽培双孢蘑菇,每平方米产双孢蘑菇10～15kg,可提高菇农的种植效益。栽培后产生的废料还可肥田和改良土壤理化性状,使生物转化率达40%以上。     

秸秆还田配施氮肥对黑土玉米田土壤CO2排放与碳平衡的影响

为探寻不同秸秆还田方式配施氮肥对黑土玉米田土壤CO2排放与碳平衡的影响,于2023年开展大田试验,设置秸秆离田（S0,对照）、秸秆覆盖还田(S1)、秸秆旋耕还田（S2）3种秸秆还田方式,同时设置常规施加氮肥（N, 250kg/hm2）与不施加氮肥（W,0kg/hm2,对照）2种施氮模式,共计6个处理。测定不同处理下玉米生育期土壤CO2排放通量以及玉米收获后土壤有机碳（SOC）、可溶性有机碳（DOC）、微生物量碳（MBC）含量,探究土壤CO2累积排放量与SOC、DOC、MBC含量的关系,并分析黑土玉米田生态系统碳平衡状况。结果表明：各处理中土壤CO2累积排放量从大到小依次为S2N、S1N、S0N、S2W、S1W、S0W,其中S2N处理土壤CO2累积排放量较S0W处理显著增加70.31%（P<0.05）。在相同施氮模式下,秸秆还田能够有效增加SOC、DOC、MBC含量,且土壤CO2累积排放量与SOC、DOC、MBC含量呈正相关关系。不同秸秆还田方式配施氮肥下,S1N处理玉米产量最高,为13534.4kg/hm2,作物碳排放速率最低,为0.122kg/kg。不同秸秆还田方式配施氮肥下黑土玉米田生态系统碳平衡值均为正值,表现为较强的碳“汇”,其中S1N处理碳平衡值和土壤固碳潜力最大,较其他处理分别增加13.12%~94.05%、3.49%~25.32%。综上所述,在本试验条件下,秸秆覆盖还田+常规施氮（S1N处理）可以实现黑土玉米田土壤固碳减排和作物增产目的。