秸秆还田对免耕稻田温室气体排放及土壤有机碳固定的影响

秸秆还田影响免耕稻田土壤固碳潜力,相应地改变了温室气体的排放,从而影响秸秆还田后稻田土壤固碳减排对减缓全球变暖的贡献。通过研究不同油菜秸秆还田量（0、3000、4000kg·hm-2和6000kg·hm-2）对免耕稻田温室气体（CO2、CH4和N2O）排放和土壤碳固定的影响,评估秸秆还田后温室气体增排的综合增温潜势对稻田固碳减缓全球变暖的贡献的抵消作用。结果表明,秸秆还田显著提高CO2和N2O排放,降低CH4排放,显著提高土壤有机碳含量,有效地提高土壤碳固定,从而有效地提高稻田土壤碳固定对温室气体增排的温室效应抵消作用。随着秸秆还田量的增加,稻田土壤固碳减缓全球变暖的贡献相应增加,因此必须考虑免耕稻田秸秆还田量的问题,以有效发挥免耕稻田秸秆还田的固碳潜力和降低温室气体的排放。     

烟台市种植业有机废弃物还田对畜禽粪污土壤消纳量的影响研究

通过《烟台统计年鉴》(2011～2020年)对2010～2019年烟台市农业有机废弃物(畜禽粪污、果树修剪枝条、农作物秸秆)资源量进行评估,并测算种植业有机废弃物还田对畜禽粪污土壤消纳量的影响,为烟台市合理利用农业有机废弃物、实现农业可持续发展提供参考.结果表明:2010～2019年烟台市种植面积、农作物秸秆产生量呈下...     

不同种养废弃物还田对复垦宅基地土壤酶活性和微生物数量的影响

以成都平原复垦宅基地土壤为对象,研究3类种养废弃物(秸秆、猪粪和菌渣)与化肥配施下土壤酶活性、微生物数量的动态变化及其相关性。结果表明:(1)3类"种养废弃物+化肥"配施相比空白(CK)和常规施肥(CF)方式,均能显著提高复垦宅基地土壤微生物数量和土壤酶活性。(2)小麦成熟期,0—20,20—40cm土层土壤微生物总数分别在猪粪还田(MCF)和菌渣还田(FCF)下达到最大值26.89×10~6 cfu/g和17.82×10~6 cfu/g。MCF和FCF处理下3种微生物(细菌、真菌和放线菌)数量都显著高于SCF处理,但MCF和FCF处理之间基本无显著差异。(3)归一化的土壤酶活性值除在0—20cm土层MCF处理达到最高值0.140外,其余均在FCF处理下达到最大。在小麦成熟期,土壤脲酶、蔗糖酶和过氧化氢酶活性基本呈现出FCFSCFMCF的规律(除0—20cm土层土壤脲酶)。(4)5种处理下的土壤酶活性、微生物数量、土壤有机碳及全氮之间均表现出显著相关。(5)0—20cm土层种养废弃物配施处理下微生物数量、脲酶及蔗糖酶活性在小麦生育期内呈倒"U"型变化趋势,过氧化氢酶活性呈不断上升的趋势;20—40cm土层微生物数量和土壤酶活大致呈递增趋势。(6)综合分析表明,"菌渣+化肥"配施处理(FCF)为成都平原复垦宅基地土壤培肥较适宜方式。     

农业有机废弃物还田的生态经济效益研究

通过大田试验,将稻草及其利用后的有机废弃物(菌渣、牛粪、沼渣)替代部分无机化肥应用于水稻生产,研究了其对土壤养分、微生物数量、酶活性、水稻产量及经济效益的影响。结果表明,与不施肥处理(CK)和纯施用化肥处理(NPK)相比,4种有机废弃物还田均能一定程度地增加土壤有机质、速效养分的含量,增加细菌、放线菌和真菌的数量,增加微生物总活性及脲酶、磷酸酶及脱氢酶的活性;与常规纯化肥处理相比,早稻增加实际收入15.0~2690.0元/hm2(0.2%~29.7%),晚稻增加实际收入180.0~1737.5元/hm2(1.3%~12.2%),其中沼渣还田效果最佳,同时能减少10%~20%的无机化肥用量和处理农业有机废弃物6250~22500 kg/hm2,获得了生态、经济效益的双赢。但是,稻草焚烧处理在上述方面均未取得理想效果,且焚烧污染大气环境,是不可取的还田方式。     

河南省农业碳排放时空特征及影响因素研究

基于农业生产中6个主要的碳源,测算了1998—2011年间河南省农业碳排放量和碳排放强度。发现自1998年以来,河南省农业碳排放呈现出阶段性上升态势,大致可分为增速放缓、快速增长和增长下降三个阶段,并分析了每个阶段形成的原因。测算了河南省各地市的碳排放情况,发现河南省农业碳排放总量较高的地区主要为耕地面积较大、农业在区域经济发展中所占比重较高的区域,碳排放强度较高的区域主要位于经济发展较好,区内地形平坦的区域。并利用Kaya恒等式变形对河南省农业碳排放影响因素进行了分析,发现效率因素、结构因素和劳动力因素对河南省农业碳排放有抑制作用,而农业经济发展是造成河南省农业碳排放量增加的主要因素。最后,给出了促进河南省农业碳减排的建议。     

农业废弃物对黑土有机磷形态长期动态影响

针对农业废弃物在土壤中腐解时间较长,探究增施不同种类农业废弃物对黑土土壤各形态有机磷影响的长期动态变化规律,开展5a盆栽试验并根据Bowman-Cole法测定有机磷形态。试验设置5个处理,分别为:增施猪粪、秸秆、树叶、菌渣和单施化肥。结果表明:与单施化肥相比,增施猪粪可大幅提高土壤活性有机磷(L-OP)含量,5a时仍显著高于单施化肥;增施秸秆和树叶分别于3a和2a后出现最高值。增施猪粪、秸秆和菌渣后土壤中等活性有机磷(ML-OP)含量显著增加;猪粪处理ML-OP含量逐年降低,其余处理逐年上升。增施农业废弃物均可显著增加土壤中稳态有机磷(MR-OP)含量,总体呈逐年降低趋势;增施秸秆5a内MR-OP含量始终最高。增施农业废弃物对土壤高稳性有机磷(HR-OP)含量的降低作用一般在2~3a后开始显现,5a后HR-OP含量均低于单施化肥。增施猪粪可大幅提高活性较强的有机磷形态且影响时间最长;增施秸秆和菌渣变化趋势相似,增施秸秆更趋向于增加L-OP和MR-OP含量,增施菌渣更趋向于增加HR-OP含量;增施树叶降低HR-OP含量能力最强,但对其余有机磷形态影响较小。施用农业废弃物均可不同程度活化稳定态有机磷,单施化肥处理促使中稳态有机磷向高稳态有机磷转化。     

不同农业有机废弃物产甲烷特性比较

为评估不同物料相同发酵条件下的产沼气特性,该文研究了玉米秸秆、小麦秸秆、水稻秸秆、香蕉秸秆、鸡粪、牛粪和猪粪7种原料的基本特性及发酵情况。元素分析结果表明7种原料均不适宜直接发酵,且粪便原料的理论产气潜力优于纤维质原料。组分分析表明,纤维质原料中香蕉秸秆的可降解组分含量最高,达76.13%,粪便原料中鸡粪的易降解有机物含量最高,为59.72%。发酵试验结果表明,香蕉秸秆和鸡粪的甲烷产率分别为186.10和224.85 m L/g,BDA(biodegradability)分别为41.42%和33.28%,消化时间(T90)分别为9.5和7 d,为两类原料中产气潜力最佳的原料。基于月累计甲烷产量和Gompertz模拟结果,鸡粪和香蕉秸秆降解速率快,累计产气量高,分别达867.28 m L/g和528.92 m L/g。结果表明鸡粪和香蕉秸秆最适合作为沼气发酵的原料。     

农业有机废弃物发酵后的有机肥对植烟土壤微生物数量及酶活性的影响

在大田条件下,研究了烤烟施用农业有机废物发酵后的有机肥(生物发酵有机肥)各生育期根际和非根际土壤细菌、真菌、放线菌数量和土壤酶活性的变化。结果表明,微生物数量和酶活性都呈现出随生育时期推进先增加后降低的趋势,其中在旺长期达最大。施入复混肥对根际土壤微生物数量的影响大于非根际土壤微生物。60%的生物发酵有机肥施入量是配施比例上的拐点,有机肥施入比例大于60%的处理,土壤酶活性提高幅度变缓,差异不显著。若再增加有机肥的投入比例效益不明显。从总体上看,施用生物发酵有机肥可以提高微生物数量和酶活性,从而提高土壤肥力。     

江西省县域农业碳排放时空格局及影响因素分析

农业生产是碳排放的主要来源之一,在碳达峰碳中和的时代背景下,厘清区域农业碳排放现状并分析其时空变化和影响因素具有重要意义。江西省是农业大省,近几十年来农业的快速发展伴随着农业碳排放量的升高。因此基于本区域水稻种植、农资投入、土壤利用及畜禽养殖4类主要碳源,构建农业碳排放测算体系,评估2000－2020年农业碳排放量,分析县域农业碳排放空间格局及其驱动机制。结果表明：1）江西省农业碳排放量总量范围在1 098.32万～1 471.94万t;种植业碳排放强度整体呈下降趋势,范围在2.50～3.87 t/万元,畜牧业碳排放强度整体亦呈下降趋势,范围在0.76～2.03 t/万元;各碳源碳排放总量和其占农业碳排放总量的比例大小依次为：水稻种植（806.72万t,61.15%）、畜禽养殖（243.57万t,18.57%）、农资投入（237.39万t,18.02%）、农田土壤利用（29.60万t,2.26%）;2）江西省县域农业碳排放量空间特征明显,高碳排放区均集中于鄱阳湖平原地区以及吉泰盆地;农业碳排放强度空间分布由相对离散到集中在赣北地区;整体上江西省碳排放总量的重心向北移动;3）农业碳排放效率是影响农业碳排放的最重要的因素,各因素对农业碳排放减少量和其占总农业碳排放减少量的比例大小依次为：农业生产效率因素（1 828.13万t,56.57%）、地区产业结构因素（1 265.29万t,39.15%）、农业产业结构因素（86.12万t,2.66%）、农村总人口因素（52.12万t,1.62%）。整体上,各因素减少农业碳排放总量绝对值由大到小为：赣北、赣中、赣南。研究结果可为江西省乃至全国其他粮食主产区农业碳排放的测算以及农业碳减排政策的制定提供科学参考。     

机械压实对新疆绿洲农田土壤微生物活性及碳排放的影响

为探究机械压实对绿洲农田土壤微生物活性和碳排放的影响,在参考新疆农田耕作层土壤容重分布特征的基础上,选取1.15（T1.15）、1.30（T1.30）、1.45（T1.45）和1.60 g/cm3（T1.60）4个容重梯度模拟机械压实土壤程度,测定不同处理0～120 d内土壤有机碳、微生物生物量碳、氮、酶活性以及碳排放速率变化特征。结果表明：1）试验周期内（0～120 d）,土壤微生物生物量碳、氮、脲酶和过氧化氢酶活性随试验周期的延长而降低,随土壤容重增加呈先升高后降低趋势,容重为1.45 g/cm3时最高。2）T1.15、T1.30、T1.45和T1.60处理土壤碳累积排放量分别为557.26、653.48、665.00和522.01 g/m2,也表现出随容重增加先升高后降低的趋势,T1.45处理最高。3）土壤碳排放与土壤有机碳、可溶性有机碳、微生物生物量碳、氮、脲酶和过氧化氢酶活性显著正相关（P<0.05）。综上,土壤压实通过改变土壤微生物生物量和酶活性影响土壤碳排放速率;当绿洲农田土壤容重大于1.45 g/cm3时,应进行适当的翻松,使土壤微生物活性达到最佳水平。     

农地集约利用的碳排放效率分析与低碳优化

提高农地利用集约水平与控制农地利用碳排放量容易陷入两难选择的困境,理想的碳排放效率可以寻找到以碳排放作为成本,适度的农地利用集约水平。该文构建农地集约利用度计算模型与农地集约利用投入产出指标,计算中国31个省份的农地集约利用度;基于松弛测度(slacks-based measure,SBM)模型,构建SBM模型投入产出指标,计算各省份的农地集约利用碳排放总效率、技术效率与规模效率。研究结果表明:农地集约利用程度高低与农地集约利用碳排放总效率高低并不保持普遍一致;农地集约利用碳排放总效率有效省份集中分布在西部地区,农地集约利用度较高的长三角、珠三角、京津冀地区主要省份的农地集约利用碳排放总效率普遍较低;区域农地集约利用碳排放技术效率不足是导致总效率偏低的主要原因,而规模效率不足对总效率影响较小。因此针对总效率无效省份,给出调整投入冗余量、期望产出不足量与非期望产出冗余量的低碳优化方案,并构建结合了东、中、西部地区区域农地利用与经济发展特点的低碳优化策略,以期最终可以改善农地集约利用碳排放效率。     

农田土壤固碳作用对温室气体减排的影响

温室气体排放引起的全球气候变暖和平流层臭氧空洞已成为当前人们关注的环境问题之一。土壤碳库作为地表生态系统中最活跃的碳库之一,是甲烷、二氧化碳、一氧化二氮等温室气体的重要释放源,也是重要的吸收汇。因此,寻找农田土壤系统碳管理的有效方法已经成为缓解温室效应的重要科学问题。西方发达国家已将固碳农业作为环境管理的重要导向,应用颗粒分组13CNMR或CPMAS-NMR技术对土壤碳固定的机制研究指出微团聚体与矿物-粘粒复合体的相互作用是土壤有机碳稳定存在的主要方式,揭示了土壤有机碳的腐殖质转化及其与土壤矿物、金属氧化物结合的微观水平,且从土壤物理结构、化学组成和生物学特性等多学科交叉研究土壤有机碳的固定机理及其稳定机制。长期传统的土地利用方式和管理措施所导致的土壤有机碳含量、密度及垂直分布的变化是造成土壤碳库损失的主要原因,为了增加农业生态系统土壤有机碳的含量,土地利用方式和农业管理措施应该从增加有机碳输入量和减少有机碳矿化两方面着手,加强对农业土壤固碳潜力和土壤碳库稳定性影响因素的多角度研究。     

耕作方式对华北农田土壤固碳效应的影响

研究不同耕作方式对华北农田土壤固碳及碳库管理指数的影响,可为探寻有利于农田固碳的耕作方式提供科学依据。该研究在中国农业大学吴桥实验站进行,试验于2008年设置了免耕秸秆不还田(NT0)、翻耕秸秆不还田(CT0)、免耕秸秆还田(NT)、翻耕秸秆还田(CT)和旋耕秸秆还田(RT)5个处理。研究测定分析了土壤容重、有机碳、易氧化有机碳含量及不同耕作方式下的碳库管理指数。通过对不同耕作方式下0～110cm土壤的分析,结果表明,随着土层的加深,土壤有机碳含量不断下降,NT显著增加了表层(0～10cm)土壤有机碳含量,而>10～50cm有机碳含量较其他处理(NT0除外)有所下降,深层(>50～110cm)处理间差异不明显;土壤容重与有机碳含量呈显著的负相关关系(P<0.01);0～30cm土层有机碳储量以NT最高,CT与其无明显差异,二者较CT0分别高出13.1%和11.0%,而至0～50cm土层,CT的碳储量最高,但与NT无显著差异(P<0.05);与CT0相比,NT0降低了各层土壤易氧化有机碳含量,而NT则在0～10cm土层表现为增加;RT、CT分别显著增加了0～10、>10～30cm土层的碳库管理指数。结果表明,秸秆还田可改善土壤质量,提高农田碳库管理指数,同时碳库管理指数受耕作方式的影响也较大,尤其是CT和RT;NT通过减少土壤扰动、增加有机质的输入,可提高上层土壤有机碳的储量。     

中国粮食作物秸秆焚烧排碳量及转化生物炭固碳量的估算

生物质燃烧对全球大气碳排放和气候变化产生重要的影响。近年来,利用生物质制备生物炭实现碳封存备受重视。该文根据2001-2010年中国粮食产量,估算了主要粮食作物秸秆产量,结合秸秆露天焚烧比例及CO和CO2排放因子,得出CO和CO2的排放量及碳排放总量。同时,根据实验室条件下秸秆转化为生物炭的产率及碳含量,估算了中国粮食作物秸秆转化生物炭后固定碳的量。结果发现,中国粮食作物秸秆因焚烧年排放CO、CO2和总碳量分别为1.15×107、1.57×108和4.77×107t。中国粮食作物秸秆全部转化为生物炭后年平均可固碳0.96×108t,如果把每年焚烧秸秆的量全部转化为生物炭可减少近一半因焚烧秸秆排放碳的量,可见,生物炭固碳技术是一种非常有前景的碳汇技术。     

Effect of different fertilization modes on soil organic carbon sequestration in acid soils

ABSTRACT

A meta-analysis of 297 treatment data from the Vezaiciai Branch of the Lithuanian Research Centre for Agriculture and Forestry long-term field experiment published from 2006 to 2015 was used to characterize the changes in SOC under different fertilization treatments and residue management practices in Lithuania’s acid soil. A meta-analysis was performed to quantify the relative annual change (RAC) of SOC content and the average RAC rate of SOC under four fertilization modes (farmyard manure (FYM) (40?t?ha^?1)); alternative organic fertilizers (in the manure background (40?t?ha^?1)); FYM (60?t?ha^?1); alternative organic fertilizers (in the manure background (60?t?ha^?1)) in two soil backgrounds (naturally acid and limed soil). The average RAC under four fertilization modes was 1.46 g?kg^?1?yr^?1, indicating that long-term fertilization had considerable SOC sequestration potential. Incorporation of alternative organic fertilizers in unlimed soil showed negative effects (?0.39 and ?0.66 g?kg^?1?yr^?1) in the observed long-term experiment. The RAC in the limed soil with incorporated organic fertilizers (FYM and alternative organic fertilizers), compared to the control, and varied from 0.25 g?kg^?1?yr^?1 in the treatment with incorporated alternative organic fertilizers (in the manure background (40?t?ha^?1)) to 0.71 g?kg^?1?yr^?1 in the soil with FYM (60?t?ha^?1). In this study, the average RAC rate of SOC under organic fertilization treatments in limed soil (5.07–6.54%) was longer than organic fertilization in unlimed soil (2.11–3.49%), which might be attributed to the application of organic manure that would result in a slow release of fertilizer efficiency. Our results indicate that the application of manure (40 or 60?t?ha^?1) showed the greatest potential for C sequestration in agricultural soil and produced the longest SOC sequestration duration.     

施肥对喀斯特地区植草土壤活性有机碳组分和牧草固碳的影响

通过盆栽试验,研究施肥对喀斯特地区植草土壤不同活性有机碳组分和牧草固碳的影响。试验处理包括CK（不施肥）、 N1 （N 150 mg/kg）、 N2 （N 250 mg/kg）、 N1P1 （P2O5100 mg/kg）、 N2P2 （P2O5150 mg/kg）、 N1P1K1 （K2O 70 mg/kg）、 N1P1K2 （K2O 105 mg/kg）和N2P2K1和N2P2K2。结果表明,与对照（不施肥）相比,施肥处理增加植草土壤有机碳、 微生物量碳和易氧化碳,有机碳日矿化量和累积矿化量以及牧草固碳量。其中N1P1K1处理土壤有机碳和易氧化碳最高,N1P1处理土壤微生物量碳最高,N2P2K1处理土壤可溶性碳最高,N2P2K2处理牧草地上部及根系固碳量、 有机碳日矿化量和累积矿化量均最高。综上,低量氮磷钾肥配施有利于土壤活性有机碳的积累,高量氮磷钾平衡配施牧草固碳效果最佳。     

农业生物质能温室气体减排潜力

中国拥有丰富的农作物秸秆和畜禽粪污等农业废弃物资源。农业生物质能技术是促进农业废弃物资源有效利用的重要途径,既能够解决农业废弃物的环境污染问题、减少因焚烧或无序堆放排放温室气体,又能够替代化石能源减排CO2、提升土壤固碳能力,未来在\     

Revised estimates of the carbon mitigation potential of UK agricultural land

Abstract. The soil sequestration components of recent estimates of the carbon mitigation potential of UK agricultural land were calculated on the basis of a percentage change to the soil carbon stock present in the soil. Recent data suggest that the carbon stock of soil in UK arable land has been overestimated, meaning that potential soil carbon sequestration rates were also overestimated. Here, we present a new estimate of the carbon stock in UK arable land, and present revised estimates for the carbon mitigation potential of UK agricultural land. The stock of soil organic carbon in UK arable land (0–30 cm) is estimated to be 562 Tg, about half of the previous estimate. Consequently, the soil carbon sequestration component of each mitigation option is reduced by about half of previously published values. Since above-ground carbon accumulation and fossil fuel carbon savings remain unchanged by these new soil carbon data, options with a significant non-soil carbon mitigation component are reduced by less than those resulting from soil carbon sequestration alone. The best single mitigation option (bioenergy crop production on surplus arable land) accounts for 3.5 Tg C yr⁻¹, (2.2% of the UK's 1990 CO₂-carbon emissions), whilst an optimal combined land-use mitigation option accounts for 6.1 Tg C yr⁻¹ (3.9% of the UK's 1990 CO₂-carbon emissions). These revised figures suggest that through manipulation of arable land, the UK could, at best, meet 49% of its contribution to the EU's overall Kyoto CO₂-carbon emission reduction target (8% of 1990 emissions), and 31% of the greater target accepted by the UK (12.5%). Even these reduced estimates show a significant carbon mitigation potential for UK arable land.     

有机物料碳和土壤有机碳对水稻土甲烷排放的影响

基于30年水稻土长期施肥定位试验,在保证原有定位试验正常开展的前提下,将部分化肥处理变更为有机肥处理(或反之),通过观测一年水稻轮作周期内不同处理甲烷(CH_4)排放通量季节性变化,探讨不同肥力水稻土中外源有机碳及土壤有机碳含量对田间CH_4排放的影响。结果表明:施化肥处理和有机肥处理,水稻土全年CH_4累积排放量范围分别为1.73~4.72和35.09~86.60 g·m~(-2)。有机肥处理改施化肥后,田间土壤CH_4的排放量显著降低;化肥处理改施有机肥或有机肥处理增施有机肥后,田间土壤CH_4的排放量显著提高。外源有机碳的输入量是田间土壤CH_4年排放量的决定性因素,外源有机碳输入量(x)与水稻土CH_4年累积排放量(y)之间满足直线方程:y=0.087 7 x+3.265 7(R~2=0.965 9,n=21)。土壤有机碳同样也是影响稻田CH_4排放的因素,在不同有机碳水平的水稻土上施用等量相同化肥或有机肥,土壤有机碳含量高的水稻土都更有利于CH_4的产生。单施化肥稻田土壤CH_4排放的最主要碳源是土壤有机碳,有机碳含量(x)和水稻土CH_4年累积排放量(y)之间的指数方程:y=0.162 4 e~(0.162 2 x)(R~2=0.940 6,n=9)。有机肥可促进土壤有机碳分解释放CH_4,土壤有机碳含量相同的条件下,高量有机肥比常量有机肥的土壤有机碳分解比率高0.65%,等量相同有机肥但土壤有机碳含量不同的条件下,土壤有机碳分解比率无显著差异;同样,土壤有机碳也可促进有机物料碳分解释放CH_4,在常量有机肥或高量有机肥处理中,土壤有机碳含量高者比低者的有机物料碳分解比率分别多出3.57%和2.34%。