生物炭施用对节水灌溉稻田温室气体排放影响研究进展

对稻田温室气体排放特征,影响因素,水稻节水灌溉技术及其环境效应,生物炭在农业上的应用及其对农田土壤温室气体的减排效应进行了总结分析。针对节水灌溉引起稻田土壤有机碳含量降低的问题,提出应该从水稻节水灌溉技术与生物炭施用技术相结合的角度开展稻田温室气体排放规律及其对水碳联合调控的响应,节水稳产、固碳减排的稻田水碳管理模式等新的研究。     

水旱轮作系统中土壤CH4和N2O排放研究进展

农田是温室气体的重要排放源之一,而水旱轮作是显著影响稻田温室气体排放的重要因素之一。本文分析了水旱轮作对甲烷(CH4)和氧化亚氮(N2O)两种主要温室气体产排的影响,从水肥管理和不同轮作方式等方面论述其对水旱轮作系统中土壤CH4和N2O排放的影响,并根据温室效应等因素,综合性地提出了推行稻季节水灌溉、规范作物施肥管理和优化轮作模式3种减排措施,以期为水旱轮作稻田温室气体减排提供参考。     

水分和秸秆管理减排稻田温室气体研究与展望

水稻生产过程是人为源温室气体甲烷(Methane,CH4)和氧化亚氮(Nitrous oxide,N2O)的重要排放源,稻田中CH4和N2O的产生与排放受农事管理与环境因素影响,尤其是水分管理和秸秆还田措施,直接影响稻田土壤氧化还原状况和土壤中易分解有机质的含量,对稻田CH4和N2O的排放具有显著的影响效果。很多研究结果表明,控制灌溉、干湿交替等节水灌溉措施能显著降低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温室气体减排的关键所在;另外,秸秆还田在改良土壤肥力的同时也增加了外源性有机质的输入,促进了稻田CH4的排放。如何优化秸秆还田措施,并耦合水分管理以达到土壤改良和温室气体减排的双重效益对稻田系统的可持续利用至关重要。本文从水分管理、秸秆管理、以及水分和秸秆协同管理等几个方面综述了近年来稻田温室气体减排的研究进展,重点总结了国内外通过水分管理减排稻田温室气体的效果、水分与施肥耦合的减排效果、秸秆还田措施以及水分管理与秸秆还田耦合对稻田温室气体排放的影响,并对今后稻田温室气体减排的研究方向作了展望。     

稻田温室气体排放与减排研究进展

水稻是重要的粮食作物,在我国农业中占有重要作用。稻田是温室气体的重要排放源之一,产生大量的二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)和氧化亚氮(N2O)等温室气体,这些温室气体已经严重威胁到人类生存并破坏环境。为阐明稻田内CO2、CH4及N2O的产生机制,从水分、施肥、耕作3个方面论述其对稻田温室气体产生及排放的影响,并根据温室效应等因素,综合性地提出了推行节水灌溉技术、选择合理的施肥方式、选择合理的耕作制度3种减排措施,对发展低碳农业和降低温室效应具有重要意义。     

稻田温室气体减排成本收益分析

应用政府间气候变化专门委员会（intergovernmental panel on climate change, IPCC）推荐方法计算稻田不同技术组合温室气体排放量和单项技术减排潜力,运用边际减排成本曲线确定区域内由基准模式向最（次）优减排模式转化的相应成本,对稻田温室气体减排不同技术组合的成本 收益进行评估,确定成本有效性减排技术组合和区域内不同减排技术组合转化的边际减排成本。研究表明：（1）稻田土壤是最大排放源,其次是氮肥直接和间接排放。优化灌溉技术、氮素来源、轮作方式以及开展秸秆还田可降低水稻种植周期温室气体排放1.52%～40.17%,最大减排潜力来自于灌溉技术与模式选择差异;（2）以浙江省台州市黄岩区为例,以“淹水灌溉+化肥+秸秆燃烧”作为基准技术组合,由基准技术组合模式转向4种“低排放”技术组合模式的影子价格为1.63～9.79元·kg-1 CO2当量,“淹水灌溉+化肥+秸秆移走（作建筑材料）”技术组合模式最具成本有效性。     

节水灌溉、树脂包膜尿素和脲酶/硝化抑制剂对双季稻温室气体减排的协同作用

【目的】研究薄浅湿晒节水灌溉技术的减排增产效果及其与新型氮肥和添加剂的协同作用,提出增产与减排双赢的水氮管理措施。【方法】以江汉平原双季稻为研究对象,设置4种不同水氮管理措施:1普通尿素+常规灌溉(U+CI),作为对照(CK);2普通尿素+薄浅湿晒节水灌溉(U+SI);3树脂包膜控释尿素+薄浅湿晒节水灌溉(CRU+SI);4碧晶尿素(含0.5%硝化抑制剂2-氯-6-三氯甲基吡啶)+氢醌+薄浅湿晒节水灌溉(NU+HQ+SI)。采用静态箱-气象色谱法进行稻田温室气体连续监测,分析不同水氮管理措施的CH_4和N_2O排放量、基于CH_4和N_2O的综合温室效应。水稻收获后统计产量,计算各处理单位产量的排放量(GHGI)。【结果】薄浅湿晒节水灌溉有效抑制了特别是水稻生育后期的CH_4排放峰,导致早稻和晚稻U+SI处理的CH_4排放量极显著地小于U+CI处理(P0.01),且晚稻的减排幅度更大。节水灌溉条件下,施用树脂包膜控释尿素、碧晶尿素混施氢醌比普通尿素进一步减少CH_4排放量,CRU+SI和NU+HQ+SI处理的两季水稻CH_4排放总量分别是U+SI处理的60%和73%。薄浅湿晒节水灌溉促进了稻田N_2O的排放,早稻和晚稻U+SI处理的N_2O排放量分别比U+CI处理显著增加了34%和39%(P0.05)。节水灌溉条件下,相比普通尿素,碧晶尿素混施氢醌、树脂包膜控释尿素处理的N_2O排放量呈现减少的趋势,尤其以碧晶尿素混施氢醌处理的控制效果更好。综合早稻和晚稻2个季节,薄浅湿晒节水灌溉下CH_4和N_2O排放此消彼长,但CH_4减排量大于N_2O增排量。总体而言,薄浅湿晒节水灌溉具有减少稻田综合温室效应的作用,减排效果视不同氮肥种类而不同,以树脂包膜控释尿素的减排效果最高为49%,其次为碧晶尿素混施氢醌,减排幅度达46%,普通尿素最低为28%。同时,施用树脂包膜控释尿素、碧晶尿素混施氢醌更有利于增加水稻产量,降低排放强度。【结论】薄浅湿晒节水灌溉具有减排稳产的良好效果,薄浅湿晒节水灌溉结合施用树脂包膜控释尿素和添加脲酶/硝化抑制剂能进一步增加水稻产量和减少稻田温室气体排放,可作为水稻生产减排增效的推广技术。     

稻田温室气体（CH4和N2O）排放影响因素及其减排措施研究进展

甲烷(CH4)和氧化亚氮(N2O)是重要的两种温室气体,近一个世纪以来,大气中这两种气体浓度持续升高,进而引起温室效应明显加剧和气候变暖等极端气候的频繁出现.稻田生态系统是大气CH4和N2O的重要源.稻田温室气体的排放受土壤性质、气候条件及人为活动等因素的交互作用和综合调控,CH4和N2O排放量与各因素的变异程度、敏感程度密切相关.全面综述了影响稻田温室气体排放的因子及温室气体减排措施的研究进展,可为制定我国稻田温室气体减排措施、促进农业可持续发展以及生态环境协调发展提供参考.     

嘉兴市农业温室气体排放特征及减排路径

农业是重要的温室气体排放源之一,准确分析农业温室气体的排放特征可为制定和更新低碳化政策及措施提供重要依据。根据浙江省嘉兴市相关统计资料,参照《浙江省温室气体清单编制指南(2017年版)》温室气体核算方法,分析了嘉兴市2010—2016年农业温室气体的排放特征。结果显示:嘉兴市农业温室气体减排工作成效显著,年均减排幅度达8.4%,2014年较2013年减排20.2%;种植业是嘉兴市农业温室气体的主要来源,排放占比最大的温室气体排放源依次为化肥氮、稻田甲烷和与羊养殖相关的排放源,2016年,三者分别占嘉兴市农业温室气体排放总量的40.2%、36.0%和10.5%;种植业发展规模较大的桐乡市和平湖市农业温室气体排放量位居嘉兴市前2位;种植业和畜牧业体量都不大的嘉善县,农业温室气体排放量总体相应较小。稻田甲烷减排、合理施用化肥将是未来嘉兴市低碳农业发展的重点。     

稻田周年减排增汇技术研究

基于多年作物栽培研究与实践,从稻田周年节能、减排、增汇、增产、增效的角度,论述了种植模式优化、低碳高产优质品种推广、精确减量施肥、节水节能灌溉、病虫害科学防治等综合性配套技术,以实现兼顾稻田周年产出和效益增加,温室气体直接排放与间接排放均大幅度下降的低碳栽培目标。     

稻鸭共作中CH4和N2O排放规律及影响因素

稻鸭共作是目前稻田种养中的一种典型模式,其主要特点是利用鸭子在稻田内的活动,实现经济效益和生态效益的双赢。鸭子的存在丰富了生物多样性,充分利用了稻田生态位。鸭子的持续运动、觅食、排泄等活动会影响稻田温室气体甲烷(CH_4)和氧化亚氮(N_2O)的排放和全球增温潜势(GWP)。本文结合稻鸭共作中鸭子对稻田环境的扰动行为,从水体、土壤、CH_4和N_2O转化功能菌及种植技术等角度,总结探讨了稻鸭共作中温室气体CH_4和N_2O产生、输送和释放的过程与机理。针对当前稻鸭共作温室气体排放研究中存在的问题,提出了一系列建议和展望,以期为稻田种养温室气体减排的研究提供参考。     

重庆市农业温室气体减排潜力分析

农业是重要的温室气体排放源。通过对文献资料和大量研究结果进行分析,得出重庆市农业活动产生的温室气体减排空间巨大。通过推广稻田间歇灌溉可减少稻田甲烷排放15.07万t,约为当前排放量的30%;一个户用沼气每年最大可减少温室气体2.0～4.1t二氧化碳当量;推行缓释肥、长效肥料可减少单位面积农田氧化亚氮1 744.65 t,约为当前排放量的50%。     

间歇灌溉模式下稻田CH4和N2O排放及温室效应评估

 【目的】研究间歇灌溉和长期淹灌模式下稻田CH4和N2O排放规律及其温室效应,为全面评价不同水分管理对稻田生态环境带来的影响及有效控制稻田温室效应提供理论依据。【方法】采用静态箱技术对稻田CH4和N2O排放通量进行监测,并运用增温潜势对稻田生态系统CH4和N2O排放的温室效应进行了估算。【结果】间歇灌溉稻田CH4排放峰值主要集中在水稻分蘖前期和中期,N2O排放峰值出现在水稻分蘖前期和成熟期。与长期淹灌相比,间歇灌溉稻田CH4排放通量明显降低,其累积排放量为20.04 g?m-2,比长期淹灌处理37.27 g?m-2减少了46.23%;而N2O累积排放量显著高于长期淹灌稻田,其排放量为127.42 mg?m-2,比长期淹灌处理增加51.36 mg?m-2。间歇灌溉稻田CH4和N2O温室效应总和为4651.70 kgCO2?ha-1,比长期淹灌处理减少3418.35 kgCO2?ha-1。【结论】间歇灌溉能有效地抑制温室气体排放并显著降低CH4和N2O的温室效应。因此,间歇灌溉是减少温室气体排放和减轻全球变暖的有效措施之一。     

不同稻—麦栽培管理方式对稻季农田温室气体排放的影响

通过研究水稻品种与种植方式对水稻生长阶段稻田CH4,N2O,CO2排放的影响,探讨适宜浙江的低碳环保型稻—麦栽培模式。结果表明,麦季和稻季栽培方式明显影响水稻生长阶段稻田温室气体排放通量,麦季和稻季均免耕的处理,3种温室气体排放量均最大,显著高于稻麦旋耕的处理。不同类型水稻品种温室气体排放量有差异,杂交品种在分蘖期、拔节孕穗期和灌浆期CH4,N2O,CO2的总排放量和单位籽粒产量的排放量低于常规水稻,差异达显著水平。土壤水势影响稻田温室气体的排放量,减少灌溉有利于稻田CH4,CO2排放量的降低,但过低的灌溉量会导致N2O排放通量的显著增加和籽粒产量的明显下降。因此,通过选用杂交水稻品种,采用旋耕栽培方式,并配合土壤水势为-20～-30 kPa(田面无水层,土壤湿润无裂痕)的灌溉量,可显著减少稻田温室气体的排放。     

不同肥料的施用对稻田CH4和N2O排放的影响及其减排措施

稻田CH4和N2O的排放受水分、温度、施肥情况、有机质含量、pH值、氧化还原电位（Eh）等诸多环境环境因素的影响,而水分和肥料是稻田温室气体排放的2大驱动因子。综述了不同肥料施用对稻田CH4和NO排放的影响,并提出了相应的温室气体减排措施。     

稻田温室气体排放研究概述

全球变暖作为气候变化的主要特征,严重威胁着人类的生存和发展,已成为当今国际社会最主要的环境问题之一,也是学术界的研究热点。温室气体是导致全球变暖的重要原因之一,而稻田则被认为是温室气体的主要排放源。因此,在农业领域中,减缓稻田温室气体排放、发挥稻田碳汇潜力是减缓全球变暖的重要举措之一,也是实现“双碳”战略目标的必要手段。水稻作为中国重要的口粮作物之一,具有巨大的减排潜力。在梳理稻田温室气体排放机制、影响因素及核算方法等方面研究的基础上,分析了稻田温室气体排放研究现状及研究不足,为助力统筹规划粮食安全与减排以及减缓全球气候变化、实现可持续发展目标,从综合角度出发,提出了加强不同领域交叉研究、深入探究稻田温室气体排放机理和影响因素的未来研究方向。     

吉林省农业温室气体排放核算及特征分析

分析了吉林省农业生产温室气体排放系数,对2000—2014年吉林省温室气体排放量进行了估算。结果表明:12000—2014年吉林省温室气体排放量由1 927.94万t增长到2 445.25万t,经历了快速上升、快速下降和缓慢上升3个阶段,目前吉林省正处于农业温室气体排放上升阶段,减排压力较大;22000—2014年吉林省温室气体中CH_4的排放贡献率为41.41%,N_2O的排放贡献率为58.69%;32000—2014年农用地N_2O是吉林省温室气体第一排放源,年均所占比重为46.32%,其他温室气体排放量从大到小依次为动物肠道CH_4、动物粪便管理N_2O和稻田CH_4,所占比重分别为29.83%、14.11%、10.41%。最后,依据吉林省温室气体排放量和结构特征,从农业生产角度提出了减排措施。     

南方地区农业节水减排试点研究

支撑国家和区域性的粮食安全战略、地区特色农业种植是现代农业灌溉技术创新的目标。从单纯的节约农业用水过渡到区域生态系统的水文循环、灌溉节水、化肥农药等面源削减、农田温室气体减排等多方面的综合效应。南方地区稻田实行“湿润灌溉、间歇灌溉、排水与烤田结合”高效节水灌溉技术及水旱轮作制度,结合农村河塘综合整治削减农田排水的污染物,合理布局沟渠、水塘、人工湿地等系统的工程措施,通过植物吸收、水流自净、沉积、清淤等方式达到净化处理的效果。最后,以云南省为例介绍了高效农业节水减排工程的实践探索及存在问题。     

镇江丘陵地区稻田甲烷减排技术的实践

研究稻田甲烷排放的影响因素,对有效控制或减少大气甲烷含量和保护大气环境具有非常重要的意义。文章综述了近年来在稻田的水分管理、施肥种类和耕作制度等方面对稻田甲烷排放影响的研究成果,分析了镇江丘陵地区推广稻田节水灌溉技术、精确定量施肥技术和合理稻作制度等对减少稻田甲烷排放的影响,为推广稻田甲烷减排技术提供依据。     

施肥对稻田N2O排放的影响

肥料施用是影响稻田N_2O排放的重要因素之一.以国内外相关文献为基础,综述了肥料的种类、施用量、施用方式和施用时间对稻田N_2O排放的影响,指出了有待研究的内容:加强对土壤N_2O排放机理的研究;进一步研究肥料施用对稻田N_2O排放的影响;进一步研究施肥管理措施对稻田温室气体(CH_4和N_2O)排放的交互影响,寻求科学合理、切实可行的减排措施.     

化肥减量配施有机肥对早稻田温室气体排放的影响

为明确化肥减量配施有机肥对早稻田温室气体排放的影响,在长期定位施肥试验区采用密闭静态箱法采集温室气体,监测了常规施用化肥以及化肥减量配施鲜猪粪、沼液沼渣、猪粪堆肥、紫云英绿肥等不同施肥处理的早季稻田主要温室气体排放动态,探讨了不同施肥措施对稻田温室气体累积排放量、全球增温潜势(GWP)及排放强度(GHGI)的影响。结果表明:不同施肥措施下早稻田温室气体的排放存在明显的差异;与常规施肥相比,各化肥减量配施有机肥处理均促进了早稻田CH_4和CO_2的排放,而化肥减量配施鲜猪粪、猪粪堆肥处理的N_2O排放量分别降低了7.09%、4.89%。在早稻生长季,化肥减量配施有机肥虽引起了稻田GWP值的增加,增幅在5.00%~59.58%之间,但也使稻谷产量增加了6.15%~12.10%,选择适宜的有机肥还可降低稻田的GHGI值;其中化肥减量配施猪粪堆肥是本试验中促进早稻增产和实现温室气体减排的最佳施肥措施。