施肥对稻田温室气体排放及土壤养分的影响

【目的】农业活动引起的温室气体排放对全球变暖的影响日益得到关注,本试验研究不同施肥处理对稻田温室气体排放、 产量和土壤养分的影响,以期为农田可持续利用和温室气体减排提供依据。【方法】在长江中下游地区稻麦轮作区进行田间试验,设置不施氮肥(CK)、 当地习惯施肥(FP)、 推荐N肥(OPT)、 有机无机配施(OPT+M)、 秸秆还田(OPT+S)5个处理,采用静态箱/气相色谱(GC)法测定了稻季CH4、 N2O和CO2的排放情况,调查了不同施肥措施对稻田温室气体增温潜势以及产量,测定了土壤养分,并综合产量和增温潜势对温室气体排放强度进行分析,提出该区域稻田减排增产的合理施肥措施。【结果】 1) 不同处理CH4季节排放总量为OPT+SOPT+M FP OPT CK,排放量为99.02~143.69 kg/hm2; N2O季节排放量为FPOPT+MOPT OPT+S CK,排放量范围为0.95~3.57 kg/hm2; CO2排放顺序与CH4季节排放趋势一致,排放量为7231.64~13715.24 kg/hm2。2)根据稻季CH4和N2O季节排放量以及在100年尺度上的CO2当量计算,不同处理温室气体全球增温潜势大小顺序为OPT+SOPT+M FP OPT CK。在CK、 FP、 OPT、 OPT+M和OPT+S的全球增温潜势中,N2O占的比重分别为10.31%、 26.39%、 21.51%、 22.91% 和11.58%,CH4所占比重分别为89.69%、 73.61%、 78.49%、 77.09%和88.42%。稻田N2O的排放量很少,排放以甲烷为主,因此不同施肥措施所排放的N2O对综合温室效应的贡献远低于CH4。相对于当地习惯施肥处理,OPT、 OPT+M和OPT+S 3种优化施肥措施均在减少化肥施用量的情况下增加了水稻产量,增产率分别为3.6%、 14.3%和 8.5%,其中以有OPT+M处理增产效果最明显。3)不同施肥处理下,CO2排放强度为FP(0.56)OPT+S(0.52) OPT(0.50)OPT+M(0.49),OPT和OPT+M显著低于当地习惯施肥处理,OPT+M CO2排放强度最低。4)有机碳、 全氮、 速效磷和速效钾含量均在OPT+S处理中最高。【结论】不同施肥措施影响稻季温室气体排放,施用有机肥和氮肥均增加了CO2、 CH4、 N2O的排放,秸秆还田增加了CO2和CH4排放,减少了N2O排放。稻田减排应以减少CH4排放为主,推荐氮肥量配施有机肥为碳强度评价体系下最优处理。秸秆还田对土壤养分的改善趋势明显,虽然增加了CO2排放,但考虑到其可避免因焚烧造成大量CO2的排放,总体上依然减少了CO2的排放,但对秸秆还田的适宜量需要进一步研究。     

施肥对农田温室气体排放的影响研究

肥料的类型、施用量、施肥方式以及施肥时间都会影响农田温室气体的排放。以国内外相关文献为基础,综述了施肥对农田温室气体排放影响的研究进展,提出合理的减排施肥措施。     

农业微环境对土壤温室气体排放的影响

二氧化碳（ＣＯ２）、氧化氮（Ｎ２Ｏ）、甲烷（ＣＨ４）等气体排放量的增加所引进的温室效应是全球变暖的主要促动因素。同时各种温室气体的产生和排放量也同样受其所处环境状况的影响与反馈作用研究各环境要素对土壤温室气体排放的主要影响机制是调节气候变化与温室气体排放循环反馈过程的关键环节,对减少温室气体排放、减缓全球变暖真挚具有较强的现实意义。阐述了土壤排放Ｎ２０、ＣＨ４对环境因素的影响,并提出温室气体减排措     

旱地土壤温室气体排放影响因子及减排增汇措施分析

农田既是主要的温室气体排放源之一,也是潜在的碳汇。本文分析了影响农田土壤特别是旱地农田土壤中二氧化碳和氧化亚氮排放的主要影响因子,包括土壤温度、土壤水分、土壤特性以及施肥与耕作等人为因素;提出了施用有机肥、合理施用氮肥、保护性耕作、秸秆还田、使用抑制剂等农业土壤减排增汇的主要措施,并对其操作和实施的可行性进行了剖析。     

施肥对板栗林土壤活性碳库和温室气体排放的影响

在浙江省临安市典型板栗林试验地,利用静态箱-气相色谱法测定了不同施肥条件下板栗林土壤CO2和N2O排放速率,同时测定了土壤水溶性有机碳（WSOC）和微生物量碳（MBC）含量。初步探讨了施肥对板栗林土壤活性碳库与温室气体排放速率的影响,以及土壤温室气体排放速率与活性碳库之间的关系。本试验设置不施肥（CK）、 无机肥（IF）、 有机肥 （OF）和有机无机混合肥（OIF,1/2无机肥和1/2有机肥）4个施肥处理。结果表明, 施肥1个月后,与不施肥（CK）处理相比,无机肥（IF）、 有机肥（OF）和有机无机混合肥（OIF）处理下土壤CO2排放速率分别增加了87%、 38%和61%, N2O排放速率分别增加了101%、 67%和95%; 而施肥6个月后,与CK处理相比,IF、 OF和OIF处理下土壤CO2 排放速率分别增加了51%、 43%和64%,N2O排放速率分别增加了21%、 29%和47%。同时,施肥显著增加板栗林土壤WSOC和MBC含量（P＜0.05）。此外,土壤CO2和N2O排放速率与WSOC含量均呈显著正相关（P0.05）,而与MBC含量没有显著的相关性。因此,施肥引起板栗林地土壤WSOC含量增加可能是导致板栗林地土壤温室气体排放增加的重要原因之一。     

长期施肥下黑土玉米田土壤温室气体的排放特征

研究不同施肥措施下东北黑土区玉米农田温室气体(CO_2、N_2O和CH_4)的排放量及其增温潜势,将为制定农业温室气体减排措施提供理论依据。本研究以国家(公主岭)黑土长期定位试验为平台,采用静态箱-气相色谱法对不同施肥措施下玉米农田土壤温室气体排放通量进行了监测,并分析了不同施肥处理间玉米田的综合温室效应差异。结果表明:各施肥处理土壤温室气体CO_2和N_2O的排放高峰均出现在玉米拔节期。农家肥和化肥配施(M_2NPK)处理土壤CO_2、N_2O排放通量和CH_4吸收量均显著高于施化肥处理(P0.05);施用化肥处理土壤CO_2、N_2O排放通量高于不施肥处理;撂荒区土壤CO_2排放通量最高,而土壤N_2O排放通量显著低于施肥处理;等施氮量条件下,化肥(NPK)处理土壤N_2O排放通量明显高于秸秆还田(SNPK)处理,而土壤CH4净吸收量结果则截然相反。从土壤综合温室效应和温室气体强度可分析出,与不施肥(CK)比较,偏施化肥N和NPK处理的综合温室效应(GWP)分别增加了142%和32%,SNPK综合温室效应降低了38%;尤其是有机无机配施(M_2NPK)处理的综合温室效应为负值,为净碳汇。平衡施肥NPK和有机无机肥配施(SNPK和M_2NPK)温室气体排放强度(GHGI)较弱,显著低于不施肥(CK)和偏施化肥(N)处理,其中M2NPK为-222 kg CO_2-eq·t~(-1)。因此,为同步实现较高的玉米产量和较低的温室气体排放强度,有机无机肥配施是东北黑土区较为理想的土壤培肥方式。     

农业微环境对土壤温室气体排放的影响

二氧化碳(CO     

旱地测土配方施肥温室气体减排碳交易量核算

碳排放交易是促进全球温室气体减排,减少全球二氧化碳排放所采用的市场机制。测土配方施肥对于减少中国集约化农业生产区化肥施用量,减排温室气体(greenhouse gas,GHG)具有重要作用。该研究按照碳交易方法学的基本流程,撰写了基于DNDC(denitrification-decomposition)模型的测土配方施肥减排GHG的碳交易计量方法,并以山东省桓台为例,测算了该县实施测土配方施肥减排GHG的可交易碳贸易量。主要结论有1)桓台县麦-玉轮作系统施肥存在着氮、磷过量,钾基本适度的现象,氮、磷、钾平均施肥量达到了515.1、289.5和145.7 kg/hm2。2)山东省桓台县麦-玉轮作系统实施测土配方施肥可交易的碳贸易量为26 485.8 t(以CO2当量计,下同),其中农田减排占35.3%、氮肥生产减排占58.3%、磷肥生产减排占6.8%、钾肥增加排放0.01万t,占-0.4%。各个乡镇由于耕地面积及施肥量的不同,减排量存在一定的差异。3)按照2016年3月深圳碳交易市场中国核证减排量价格计算,桓台县实施农田测土配方施肥GHG减排项目可实现总收入1 286.4万元,满足小型碳交易项目要求。4)以DNDC模型为主要计量工具的测土配方施肥碳交易方法学,可以实现县域或更大区域实施测土配方施肥减排碳交易量核算,对未来测土配方施肥GHG减排碳交易项目的实施具有重要意义。     

旱地长期施肥对土壤水分的影响

针对黄土高原旱地长期施肥对土训水分状况的影响进行研究，结果表明，旱地长期施肥对土壤水分状况有显著影响，N、P、M单施或配施，土壤剖面含水量比对照均有所下降，以NP、NM，PM，M，NPM处理下降最多，不同氮磷肥配施对土训水分含量也有较大影响，在一定氮，磷水平下，土壤剖面储水量随磷或氮肥用量的增加而减少。     

畜牧业温室气体排放影响因素及其减排研究

全球变暖是人类共同关注的话题,其中仅由畜牧业引起的温室气体排放量占全球总排放量的18%,成为导致全球变暖的主要因素之一,因而对畜牧业温室气体排放机制及其影响因子的研究具有十分重要的意义。本文对动物肠道甲烷排放、动物粪便管理系统甲烷及氧化亚氮排放研究进展进行了综述,并在分析不同方法估算我国畜牧业温室气体排放量的基础上,针对各排放因子提出了相应的减排措施。     

生物质炭和腐殖质对稻田土壤CH4和N2O排放的影响

为探讨生物质炭与腐殖质单独施用与配合施用对稻田土壤CH₄和N₂O气体排放以及水稻产量的影响。以浙江临安潜育性水稻土的稻田系统为研究对象,设置2个水稻秸秆生物质炭添加水平(0,20 t/hm²)和3个腐殖质水平(0,0.6,1.2 t/hm²),共6个处理,分别为:(1)B0F0(对照,不添加生物质炭和腐殖质);(2)B0F1(腐殖质用量为0.6 t/hm²);(3)B0F2(腐殖质用量为1.2 t/hm²);(4)B1F0(生物质炭用量为20 t/hm²);(5)B1F1(生物质炭和腐殖质用量分别为20,0.6 t/hm²);(6)B1F2(生物质炭和腐殖质用量分别为20,1.2 t/hm²),研究生物质炭和腐殖质输入对水稻产量、稻田CH₄和N₂O气体排放的影响。结果表明:(1)与B0F0相比,单独施用生物质炭和腐殖质或生物质炭与腐殖质配施均降低了土壤CH₄累积排放量,但增加了土壤N₂O累积排放量;(2)生物质炭处理对GWP(global warming potential)和GHGI(greenhouse gas intensity)没有显著影响(P>0.05),腐殖质处理显著降低了GWP和GHGI(P<0.05),生物质炭和腐殖质对GWP和GHGI存在显著交互作用(P<0.05);(3)与B0F0相比,单独施用生物质炭和腐殖质或者生物质炭与腐殖质配施均能在一定程度上减少单位水稻产量的温室气体排放强度(GHGI),B0F2处理的GHGI最低,表明单施腐殖质处理(腐殖质用量为1.2 t/hm²)稻田土壤的减排效果和环境效应最好。研究结果为进一步探讨稻田土壤固碳减排提供数据支撑和理论依据。     

旱地不同栽培模式和施肥方法对小麦光合产物积累运转的影响

以冬小麦品种小偃22为材料,研究了不同栽培模式和施肥方法对小麦光合能力、光合产物积累、运转和分配的影响。结果表明:单施氮肥或氮磷配合可显著增加小麦的叶面积系数、旗叶的净光合速率和叶绿素相对含量;单施磷肥对小麦光合产物的积累与分配没有明显的调节效应,而施用氮肥、采用垄沟和垄脊覆膜栽培后,延长了冬小麦顶三叶的功能期,提高了小麦花后光合物质的生产能力和花后同化产物对籽粒的贡献率;在垄沟栽培条件下,未覆膜处理的垄下施肥法较常规施肥能显著提高冬小麦的光合生产能力和花前物质调用能力;垄脊覆膜后,常规施肥能显著增加小麦花后物质积累并能获得较高产量。     

生物质炭对不同植被类型土壤温室气体排放影响研究进展

土壤生态系统是温室气体排放的主要来源之一，降低土壤温室气体排放对于缓解全球变暖具有重要意义。近年来，生物质炭在改良土壤性质、提高土壤碳汇和影响土壤温室气体排放方面展现出了巨大的潜力。因此，关于施加生物质炭对土壤温室气体排放影响的研究已经成为了环境科学和农业生态领域的研究热点。然而，生物质炭对土壤温室气体净排放的影响是促进还是抑制尚无统一定论。不同植被类型条件下土壤温室气体排放也存在较大差异，故而研究添加生物质炭对不同植被类型土壤温室气体排放的影响至关重要。本文综述了添加生物质炭对林地、农田及设施蔬菜土壤中CO₂、CH₄和N₂O排放的影响，探讨了生物质炭对土壤温室气体排放的作用机制。总结发现，不同植被类型土壤添加生物质炭将降低土壤N2O的排放，并且增加土地对CH4的吸收，而对CO₂排放的影响没有统一定论。结合国内外生物质炭在该领域的研究现状，未来需开展生物质炭在土壤温室气体减排领域的长期系统研究，同时应充分考虑使用生物质炭可能存在的潜在环境风险，以期为生物质炭在土壤温室气体减排中的应用提供可靠的科学依...     

玉米秸秆不同还田方式下麦田温室气体排放特征

为了探讨玉米秸秆不同还田方式对麦田温室气体排放的影响,通过田间试验,设玉米秸秆不还田(CK)、玉米秸秆直接还田(CS)、玉米秸秆过腹还田(CGS)和玉米秸秆转化为食用菌基质,出菇后菌渣还田(CMS)4个处理,利用静态箱-气相色谱法测定了玉米秸秆不同还田方式下,麦田温室气体(CO_2、N_2O和CH_4)的排放特征。结果表明:玉米秸秆不同还田方式下,麦田温室气体通量均具有明显的季节变化,且排放量不同。在小麦生长季,CO_2和N_2O均表现为排放,其排放量为CKCGSCSCMS;甲烷表现为吸收,其吸收量为CSCGSCKCMS,且不同处理间差异显著(P0.05)。从温室气体综合增温潜势(GWP)来看,在20、100年和500年3个时间尺度上,仅玉米秸秆不同还田方式这一环节,GWP均表现为:CSCGSCKCMS,也就是说秸秆直接还田,显著增加麦田温室气体的全球增温潜势,其次是玉米秸秆过腹还田方式,而秸秆-菌渣还田则降低了麦田温室气体的全球增温潜势。从减少温室气体排放角度,推荐秸秆-菌渣还田方式。该研究结果可为秸秆合理利用和温室气体减排提供基础数据。     

旱塬长期施肥对冬小麦产量及土壤养分的影响

该通过８年的小麦连作定位施肥试验，结合室内分析，探讨了施用不同肥料对作物产量和土壤养分的影响。结果表明：１、Ｍ、ＮＰ、ＮＰＭ施用能够稳定增产；增产为４９．４％－１４１．６％，以ＮＰＭ配施效果最好，其次为ＮＰ配施；２．Ｍ、ＮＰ、ＮＰＭ施用，增加土壤有机质（ＮＰ配施影响不大），全氮，碱解氮，速效磷和无机磷组分的含量。Ｎ．Ｐ单施，只增加土壤相应元素含量。３．在生产中，要提倡ＮＰＭ配施，在有机肥短缺时，     

不同施肥管理模式对集雨区苗木地径流氮素流失的影响

采用田间径流小区定位研究方法,以合溪水库集雨区苗木种植地为研究对象,设置了撒施(对照)、地膜覆盖、秸秆覆盖、区外设置植草缓冲带、条施、穴施6种施肥管理处理小区,探究不同施肥管理模式对合溪水库集雨区苗木地径流氮素流失的影响,筛选最佳施肥管理模式。结果表明:不同施肥管理模式下,苗木地地表径流年总氮素径流流失通量大小顺序为:撒施(对照)覆膜条施穴施区外植草缓冲带秸秆覆盖,撒施(对照)、地膜覆盖、条施、穴施、区外设置植草缓冲带和秸秆覆盖6种施肥管理模式下的年总氮素径流流失通量分别为35.61,18.30,15.86,12.94,8.18,3.44kg/(hm2·a),说明穴施、区外设置植草缓冲带和秸秆覆盖是较佳的施肥管理模式,将其优化组合后会显著消减水库集雨区苗木地径流氮素流失及其对水库水质的潜在影响。此外,不同施肥管理模式下,苗木地径流水样氮素流失的主要形态为颗粒态氮,其次为硝态氮,其中,撒施(对照)、地膜覆盖、秸秆覆盖、区外植草缓冲带、条施和穴施年均流失的颗粒态氮占流失总氮的比例分别为69.11%,68.87%,68.04%,61.89%,61.17%和65.09%;年均流失的硝态氮占流失总氮的比例分别为23.18%,23.36%,20.21%,27.20%,32.02%和28.71%。     

不同耕作措施下豆麦双序列轮作农田温室气体的排放特征及其增温潜势

基于甘肃农业大学在定西市李家堡镇开展的保护性耕作长期定位试验,采用CO2分析仪、静态箱-气相色谱法对2011年度不同耕作措施下豆麦双序列轮作农田土壤CO2和N2O的排放通量进行全年连续观测。结果表明:测定期内不同耕作措施下豆麦双序列轮作农田土壤均表现为CO2源和N2O源;免耕不覆盖有利于降低两个序列土壤的CO2排放通量,免耕秸秆覆盖、免耕不覆盖和传统耕作+秸秆还田三种保护性耕作处理不同程度的减少了两个序列土壤的N2O排放通量;两个序列下CO2的相对增温潜势最大,W→P→W序列传统耕作+秸秆还田处理对温室效应贡献最多,相反免耕不覆盖处理能相对减少温室气体排放量,从而降低温室效应;P→W→P序列传统耕作不覆盖处理对温室效应的贡献最大,传统耕作+秸秆还田处理对温室效应贡献最小,对温室气体有减排效应。     

南方典型红壤区旱地与水田土壤酸度的剖面差异性

为探明红壤区不同耕地利用类型下土壤酸度的剖面变化特征及其主要影响因素,选取江西省余江县和湖南省祁阳县的典型水田、旱地两种耕地利用类型下、第四纪红色黏土母质发育的红壤,分5层(0～20、20～40、40～60、60～80和80～100 cm)测定土壤pH、交换性铝、交换态盐基阳离子及有机质含量等指标,分析剖面酸度特征及其相互关系。结果表明：土壤pH均随土层深度的增加呈增加趋势,不同耕地利用类型下以水田剖面p H较高,范围为5.80～6.43,旱地剖面p H较低,范围为4.68～5.41。土壤交换性铝含量以水田含量较低,范围为0.16～1.56 cmol/kg,旱地的含量较高,范围为4.22～7.02 cmol/kg,水田的交换性铝含量随土层深度的增加呈降低趋势,旱地则呈现相反的变化趋势。0～20 cm土层的交换性铝与有机质含量呈显著负相关,40～100 cm土层的交换性铝与交换态盐基阳离子含量呈显著负相关。耕地利用类型是影响土壤酸度的主要因素之一,旱地土壤酸度强于水田。增加耕层土壤有机质含量可能是减缓酸化、降低交换性铝含量的策略之一。     

绿色高效施肥技术在当归上的应用研究

为了展示当归绿色高效施肥技术,2021年在岷县中药材绿色种植基地开展示范性试验。试验设7个不同施肥处理,研究不同施肥模式对当归形态特征、产量、收益及有效成分的影响。结果表明,较常规施肥[复混肥料(总养分≥45%, N-P2O5-K2O为20-15-10)750 kg/hm2、 磷酸二铵300 kg/hm2、 有机肥(有机质≥45%, N+P2O5+K2O≥5%)1 200 kg/hm2]而言,6种施肥模式当归芦头径增加0.14～0.40 cm、根长增长0.16～3.03 cm、主根径增加0.15～0.34 cm、单根鲜重增加10.67～26.16 g/株;当归产量增加333.90～1 740.90 kg/hm2,产量增幅为2.69%～14.03%,较常规施肥增收3 665～15 159 元/hm2。阿魏酸含量增加了0.014～0.020 百分点,挥发油含量增加了0.07～0.14 百分点,醇浸出物含量增加了0.8～2.9百分点。6种模式对当归根部形态特征、产量、收益、有效成分等均有正效应。