不同耕作模式下稻——油系统CO_2和CH_4净交换量动态变化研究

为了探讨不同耕作方式对稻田生态系统CO_2和CH_4净交换量的影响,采用温室气体自动分析仪与循环采气式静态箱法相结合,通过对比不同生育期,对长期免耕和常规翻耕两种耕作方式下稻油两熟制农田生态系统CO_2和CH_4日净交换量动态变化进行分析,结果表明,免耕处理稻田系统CO_2净吸收总量和CH_4净排放总量分别比翻耕处理高11.75%和16.55%;稻田系统CO_2和CH_4净交换总量主要发生在水稻种植阶段;水稻种植阶段稻田系统CO_2净交换量占净交换总量的70%左右,CH_4净交换量占交换总量的99%以上。全年来看,免耕模式下稻田系统CO_2吸收增加而CH_4排放加剧。     

耕作方式对双季稻田土壤剖面CH_4和N_2O分布特征的影响

【目的】探明双季稻稻田土壤剖面CH_4和N_2O的时空分布特征,有利于揭示农艺措施对稻田土壤温室气体产生和排放过程的作用机制。【方法】通过小区试验,研究了旋耕(RT)和免耕(NT)在不同培肥措施[不施肥(CK)、仅施化肥(F)、化肥+秸秆还田(FS)]下对双季稻主要生育期田面水和土壤剖面CH_4和N_2O分布特征的影响。【结果】早晚稻季田面水CH_4浓度显著低于土壤剖面CH_4浓度;而田面水N_2O浓度高于土壤剖面N_2O浓度。土壤剖面CH_4浓度随深度增加而下降;而N_2O浓度在土壤剖面中无显著变化。耕作方式对土壤剖面CH_4和N_2O浓度存在显著效应。与NT相比,RT显著增加了土壤剖面CH_4浓度,尤其是0-5 cm和5-10 cm土层;而在部分生育期显著降低土壤剖面N_2O浓度。早晚稻季CH_4净排放通量与上层土壤CH_4浓度相关性高于下层土壤和田面水。表层土壤是影响早稻季N_2O排放的主要因素,而中下层土壤是影响晚稻季N_2O排放的主要因素。【结论】双季稻田土壤剖面CH_4和N_2O具有明显的时空变化特征,而耕作方式对其浓度具有显著影响。     

覆膜滴灌对玉米光合特性、物质积累及水分利用效率的影响

采用田间试验方法,以雨养条件为对照,研究3种灌溉处理(滴灌、覆膜滴灌、覆膜限量补灌)对玉米相对叶绿素质量浓度(SPAD值)、光合特性及产量和水分利用效率的影响,探讨不同膜下滴灌节水增产的效果及内在机制。结果表明,覆膜增加玉米苗期叶绿素质量浓度,在拔节期覆膜的作用减弱,抽雄期SPAD值依次为覆膜限量补灌覆膜滴灌滴灌雨养。与对照相比,覆膜滴灌、覆膜限量补灌玉米地上部干物质重分别增加22.8%~52.8%和20.3%~48.0%;玉米产量增加1 261 kg/hm2和1 300 kg/hm2,增产12.7%和13.1%;提高水分利用效率0.83 kg/m3和1.23 kg/m3,提高水分生产效率0.30 kg/m3和0.36 kg/m3。覆膜限量补灌在不影响光合产物积累的基础上,比覆膜滴灌节水60%。     

干旱区覆膜滴灌和施氮量对夏玉米生长发育和产量的影响

以新玉9号为试验对象，设置覆膜与不覆膜滴灌条件下3个施氮水平(368.88、278.40和187.92 kg/hm2)及1个对照(当地灌溉施肥制度)，共计7个处理，研究新疆地区覆膜/不覆膜滴灌条件夏玉米SPAD值、叶面积指数、干物质累积量、产量及产量构成因素对不同施氮量的响应。结果表明，不同施氮梯度条件下，夏玉米各生长指标总体呈现出随着施氮量的增大先增大后减小的变化趋势。定量分析覆膜与不覆膜滴灌条件玉米各生长指标发现，覆膜滴灌玉米产量比不覆膜滴灌平均提高16.84%～37.32%，覆膜处理的夏玉米各生育期总干物质积累量、叶片SPAD值、叶面积指数均值比不覆膜分别提高48.05%、18.14%、41.65%。因此，在南疆地区采用覆膜滴灌方式且施氮量在278.4 kg/hm2左右时可较好满足玉米正常生长且产量较高。     

膜下滴灌对麦茬夏花生土壤理化性状及肥料农学效率的影响

为保障夏花生出苗和高产高效,本研究采用漫灌和膜下滴灌两种灌溉方式,系统研究了不同灌溉方式对夏花生田土壤理化性状、植株养分积累、肥料利用率及花生产量的影响。结果表明,膜下滴灌各土层地温在昼间7:00、9:00、11:30及14:30均高于漫灌,但滴灌处理土壤容重在0～15 cm土层显著低于漫灌。滴灌处理显著增加了0～30 cm土壤含水量,且提高了各土层的有机质含量和花生茎、叶、果壳中氮和磷含量,显著提高了花生荚果氮含量及积累量和花生茎、叶中磷和钾的积累量。与漫灌相比,滴灌处理氮、磷、钾肥的农学效率分别提高33.0%、33.9%、36.4%;夏花生产量显著提高,达17.8%。综合分析表明,膜下滴灌提高了花生产量,增加了经济效益,增强了作物对土壤养分与水分的有效利用。     

浅埋滴灌条件下优化施氮对春玉米田温室气体排放的影响

以传统漫灌常规常量追氮为对照（CK）,采用静态暗箱-气相色谱法测定浅埋滴灌下常量追氮（T₁）和优化追氮（T₂：70%常量追氮）春玉米田生育期内CO₂、N₂O和CH₄排放特征,探究西辽河平原浅埋滴灌条件下优化施氮对春玉米田土壤温室气体排放的影响。结果表明,T₁和T₂处理玉米产量无显著差异,均显著高于CK（P<0.05）。相同施氮量下,浅埋滴灌相比传统漫灌N₂O排放量增加11.78%,CH₄吸收量降低34.78%;T₂较T₁处理CO₂和N₂O排放量分别减少13.15%和20.27%。相同施氮量下,与CK相比,T₁处理降低了温室气体排放强度（GHGI）（P<0.05）,浅埋滴灌T₂处理GHGI较T₁处理降低10.46%;CK和T₁处理综合增温潜势（GWP）均显著高于T₂（P<0.05）;T₁和T₂处理净生态系统经济预算（NEEB）均显著高于CK（P<0.05）。综合来看,浅埋滴灌下T₂处理,既降低了GHGI和GWP,又保证了较高玉米产量和NEEB,是西辽河平原玉米兼顾高产、高效和生态的水氮管理模式。     

水合氧化铁提前施用对持续淹水条件下水稻甲烷的减排效应

水合氧化铁是一种弱晶质三价铁氧化物,可用来减少稻田甲烷（CH4）的排放。采用水稻盆栽试验,研究水合氧化铁的提前施用对持续淹水条件下水稻CH4排放的影响。结果表明:水合氧化铁在水稻移栽前47 d施用,加Fe处理的全生育期CH4总排放通量比对照减少17.52%,其CH4减排效应仅出现于水稻生长后期。在移栽后第70天,加Fe处理的根孔隙度、根表铁膜含量和单株根表铁膜数量均显著高于对照,而稻根产CH4速率则显著低于对照。因此,提前施用水合氧化铁能够通过促进植株介导的根表铁膜的形成抑制稻根的产CH4潜力,进而实现持续淹水条件下水稻CH4的减排。     

玉米施用氮肥和有机物N2O释放研究

氧化亚氮(N2O)是除二氧化碳和甲烷之外的一种重要温室气体。N2O通量有明显的季节变化,夏季高于春秋两季;不施肥料及猪粪、秸秆不还田的玉米田N2O排放通量明显高于空地,表明种植玉米促进N2O排放;施用氮肥N2O排放通量在整个玉米生长季均高于不施肥的处理,表明施肥促进土壤N2O排放通量的增加。在施用化肥基础上,玉米秸秆还田、施用猪粪N2O排放通量均高于只施用化肥,在两个排放高峰期表现尤为明显。玉米秸秆、猪粪含有较多的C、N物质,进一步促进了土壤中微生物的硝化和反硝化作用,有利于N2O的生成及排放。在等碳量条件下,施用猪粪N2O排放通量高于玉米秸秆还田;在碳不等量条件下,玉米秸秆还田或猪粪量越高,N2O排放通量越大,表明在一定用量范围内增施有机物料,能增加N2O排放通量。     

南疆滴灌条件下复播玉米冠层内温光特征分析

对南疆特定干旱气候条件下滴灌和漫灌的复播玉米冠层内温、湿度变化及光分布状况进行研究。结果表明,扬花期冠层内温度、光截获率在下午14：00时达最高,且相对湿度达最低,其日平均温度为30.0℃～31.9℃,日平均相对湿度为40.9%左右,群体平均光截获率为43.3%～46.1%。与漫灌相比,滴灌能提高复播玉米群体的相对湿度和光截获率,降低冠层温度和表层土壤温度,“平抑”地温,这种效应在生育后期更加明显。在灌浆期,滴灌处理群体平均温度较漫灌处理低1.05℃,相对湿度高4.63个百分点,光截获率高11.1个百分点。滴灌改善了复播玉米群体内温、湿度和光分布条件,增强长势,产量较漫灌提高14.95%,生育期推迟5 d左右,在生产中应注意早播或选用早熟品种,以免影响成熟。     

水肥管理对东北不同密度春玉米产量及水氮利用效率的影响

采用大田试验,研究自然降雨+氮肥底施、表施氮肥+大水漫灌、滴灌水氮一体化不同水肥管理对东北地区低、中、高不同密度下春玉米产量、干物质及水氮利用的影响。结果表明,滴灌水氮一体化处理在各密度下均较自然降雨+氮肥底施显著提高玉米产量,在高密度时滴灌水氮一体化处理产量最高为14 268.9 kg/hm2,显著高于表施氮肥+大水漫灌处理。在高密度时,与表施氮肥+大水漫处理相比,滴灌水氮一体化处理可获得较高的总干物质积累量,显著提高花后氮素积累量,总氮量增加78.2%,进而提高氮肥偏生产力和水分利用效率。滴灌水氮一体化处理能够在高密度下提高东北玉米产量的同时提高水氮利用效率。     

膜下滴灌水稻栽培技术对降低甲烷气体排放以及化肥、农药施用污染的探讨

对当前传统水稻栽培技术对稻田甲烷气体排放以及化肥、农药施用后造成环境污染的现状进行了分析.采用膜下滴灌水稻栽培技术能够有效降低甲烷气体排放,减少施用化肥、农药对环境的污染;同时,膜下滴灌水稻比传统水稻在节水、增产方面有明显优势.     

新型酸碱平衡剂对膜下滴灌水稻土壤盐渍化的改良效果及对产量的影响

土壤盐渍化加剧会导致稻田水肥利用效率下降,对水稻产量造成较大影响.针对这一现象,利用市场上已有的新型酸碱平衡剂,试验分析施用不同用量(7.5 kg/hm2、15.0 kg/hm2、22.5 kg/hm2)酸碱平衡剂后稻田土壤pH值和电导率的变化,及对膜下滴灌水稻产量的影响.结果 表明,施用新型酸碱平衡剂能显著降低土壤p...     

气温及水肥管理方式对中稻田甲烷排放的影响

 采用计算机控制的全自动气相色谱监测系统，对中稻田4个处理进行了130个日夜的甲烷排放量的监测，各处理中以无机肥＋绿肥＋长期淹灌处理的甲烷排放通量最高，为464.0 mg/m²·d，最低的为无机肥＋绿肥＋间歇灌溉处理，只有180.5 mg/m²·d。水稻生长前半期是甲烷排放高峰期，除长期淹灌的处理外，其它处理在移栽后65 d的排放量约占总排放量的77%~93%。甲烷排放量与气温呈正相关。搁田可明显减少甲烷的排放量。     

精量滴灌对覆膜玉米植株性状和产量的影响

在吉林省通榆灌溉试验重点站选取3个地块(10个小区)进行玉米膜下低压精量滴灌试验,研究低压精量滴灌对吉林省自然条件下覆膜玉米株高、叶面积、产量及水分利用效率的影响。研究结果表明,在株高方面,低压精量灌溉和常规灌溉下的变化规律大致相同,均表现为前期快速增长、拔节期后缓慢增长、灌浆后期基本稳定。在叶面积方面,其动态变化均呈单峰型曲线;在产量方面,低压精量滴灌增产幅度达到4%以上;在水分利用率方面,低压精量滴灌下玉米的水分利用率相对较高。     

富硒肥对膜下滴灌水稻农艺性状、产量及品质的影响

利用膜下滴灌水稻旱作栽培技术,研究喷施硒肥对水稻农艺性状、产量及稻米品质的影响。结果表明,喷施硒肥能够缩短膜下滴灌水稻的生育进程,促早熟;能够提高膜下滴灌水稻品种的SPAD值,避免水稻出现早衰现象;能够改善水稻的农艺性状、提高产量和稻米品质。     

东北半干旱区玉米轻简化滴灌栽培技术模式研究

以玉米为试验材料,研究玉米轻简化滴灌栽培技术模式增产增收效果。结果表明,玉米轻简化滴灌栽培技术模式玉米叶面积指数、干物质积累、产量和土壤水分利用率等指标低于膜下滴灌栽培技术模式,高于沟灌栽培技术模式。该模式播种、施肥、铺管一次完成,操作方便、机具简单,在玉米生长过程中平作不起垄、免中耕。该模式解决了膜下滴灌地膜清除不彻底易造成白色污染的问题,解决了传统沟灌氮肥分次施用不容易操作和灌水均匀度不一致问题,实现了玉米轻简化无膜滴灌栽培和玉米节水、增收和增效,可以在东北半干旱有灌溉条件的地区应用推广。     

晚稻根际土壤特性对CH4和N2O排放的影响

为进一步揭示水稻根际土壤特性对CH4和N2O排放的影响机理,采用静态暗箱/气相色谱法对晚稻不同品种的CH₄和N₂O排放通量进行了原位观测,并对CH₄和N₂O排放通量与水稻根际土壤特性的相关性进行了分析。结果表明：不同品种CH₄、N₂O季平均排放通量间存在差异,变化范围分别为9.27～14.57 mg/（m²·h）、7.16～15.28 μg/（m²·h）;CH₄排放通量与5 cm处土壤Eh值呈极显著负相关（p<0.01）,与pH值呈显著正相关（p<0.05）;N2O排放通量与5 cm处土壤Eh呈负相关,但不显著,与pH值呈显著负相关（p<0.05）。CH₄排放通量与0～7、7～13、13～20处土壤溶液中CH4浓度均呈显著正相关（p<0.05）,N₂O排放通量与7～13 cm处N₂O浓度呈显著正相关（p<0.05）;CH₄、N₂O排放通量与0～7、7～13、13～20 cm处土壤溶液pH值均呈显著负相关（p<0.05）,CH₄排放通量与电导率呈极显著正相关（p<0.01）,N₂O与电导率呈负相关,但不显著。因此,水稻根际土壤Eh、pH、电导率以及CH₄浓度是影响CH₄排放的重要因素,根际土壤pH与N₂O排放密切相关。     

水稻低碳生产研究进展

 稻田是甲烷(methane,CH4)和氧化亚氮(nitrous oxide,N2O)的重要发生源。稻田中CH4和N2O的产生、消耗以及传输过程受稻田土壤类型、水分条件、肥料种类、施肥量及方法、耕作模式和制度、水稻品种等多种因素影响。CH4和N2O具有不同的排放特性,很多研究结果表明,水稻生长期间的中期排水烤田、后期干湿交替能显著降低CH4排放量,但同时也可能促进N2O的排放,因此,如何同时减少CH4和N2O的排放量是实现稻田低碳生产的关键要素;另一方面,稻田土壤的碳固定也是使稻田系统从源转变成汇的关键技术。从水稻生产过程中CH4排放、N2O排放、稻田土壤有机碳动态、减排措施四个方面综述了近年来水稻低碳生产相关研究状况,重点总结了国内外有关影响稻田CH4和N2O排放的关键影响因素、增加稻田土壤有机质含量的主要措施以及各种减排措施的全球增温潜势评价研究,并对水稻低碳生产研究作了展望。     

Changes in Grain Yield of Rice and Emission of Greenhouse Gases from Paddy Fields after Application of Organic Fertilizers Made from Maize Straw

A field experiment was conducted at the farm of Yangzhou University, Yangzhou, China, to study the effects of organic fertilizers made from maize straw on rice grain yield and the emission of greenhouse gases. Four organic fertilizer treatments were as follows： maize straw （MS）, compost made from maize straw （MC）, methane-generating maize residue （MR）, and black carbon made from maize straw （BC）. These organic fertilizers were applied separately to paddy fields before rice transplanting. No organic fertilizer was applied to the control （CK）. The effects of each organic fertilizer on rice grain yield and emission of greenhouse gases were investigated under two conditions, namely, no nitrogen （N） application （ON） and site-specific N management （SSNM）. Rice grain yields were significantly higher in the MS, MC and MR treatments than those in CK under either ON or SSNM. The MS treatment resulted in the highest grain yield and agronomic N use efficiency. However, no significant difference was observed for these parameters between the BC treatment and CK. The changes in the emissions of methane （CH4） carbon dioxide （CO2）, or nitrous oxide （N20） from the fields were similar among all organic fertilizer treatments during the entire rice growing season. The application of each organic fertilizer significantly increased the emission of each greenhouse gas （except N20 emission in the BC treatment） and global warming potential （GWP）. Emissions of all the greenhouse gases and GWP increased under the same organic fertilizer treatment in the presence of N fertilizer, whereas GWP per unit grain yield decreased. The results indicate that the application of organic fertilizer （MS, MC or MR） could increase grain yield, but also could enhance the emissions of greenhouse gases from paddy fields. High grain yield and environmental efficiency could be achieved by applying SSNM with MR.