土壤温度和氧化还原特性对冷浸田CH4排放的影响

采用静态箱-气相色谱法对普通稻田(GPF)、撂荒复耕冷浸田(RCWPF)和冷浸田(CWPF)的CH4排放进行田间原位观测。结果表明,在水稻生长期,3种稻田CH4排放通量的季节变化峰值均出现在水稻分蘖盛期,且都只有一个典型的排放锋,且GPF的CH4排放通量平均值极显著小于RCWPF和CWPF。3种稻田CH4排放通量和温度均呈正相关,且RCWPF和CWPF的CH4排放通量与大气温度和5 cm土壤温度的相关性弱于GPF。土壤氧化还原特性影响CH4排放通量,GPF的CH4排放通量与土壤还原性物质总量、活性还原性物质含量、Fe2+含量及活性有机还原性物质含量的相关系数分别为0.586、0.681、0.689和0.642;除氧化还原电位外,RCWPF和CWPF的CH4排放通量与其他土壤氧化还原特性指标均呈负相关,相关性不显著。土壤还原性强是冷浸田CH4排放通量高的原因之一。     

稻田甲烷排放机理和调控技术

分别在温室和田间进行甲烷排放测定。结果表明：稻田土壤氧化还原电位低于－１８０ｍＶ时,甲烷排放量明显上升;稻田甲烷排放途径：３／４从水稻排出,１／４从土壤排出;宽窄行“双龙出海”插秧＋养萍、垄畦栽水稻＋养萍可分别比常规稻作减少甲烷排放量２１．８％和４２．３％;稻田放养一定量的革胡子鲶能提高土壤氧化还原电位,减少甲烷排放,放养量以２２５０ｋｇ·ｈｍ＾－２为宜。放养量过大会增加甲烷排放;稻田放养鱼、萍,     

耕作方式和氮肥对稻田CH4排放的影响及与土壤还原物质间的关系

探讨不同耕作方式下氮肥调节对稻田CH4排放及与土壤还原物质间的关系。通过田间试验研究水稻在常耕与免耕2种耕作方式、3种施氮量（N0、N1、N2）和2种施氮方式（F1、F2）条件下,稻田CH4排放的动态变化规律。结果表明：各处理CH4排放通量均呈双峰曲线变化规律,峰期分别出现在分蘖期和抽穗期,拔节前稻田CH4排放占水稻全生育期排放量的75.12% 。免耕能显著降低稻田CH4排放,氮肥极显著地促进稻田CH4排放。重施基蘖肥有利于降低免耕稻田CH4的排放,重施穗肥有利于降低常耕稻田CH4的排放。耕作方式和施氮方式对稻田CH4排放的互作效应显著,其中免耕和重基蘖肥搭配能极显著降低稻田CH4排放。耕作方式和氮肥调节对稻田CH4排放的影响与稻田土壤还原物质总量,活性还原物质量及Fe2+含量的变化密切相关。     

水稻覆膜旱作抑制稻田甲烷排放效应的研究

采用密闭箱法研究了水稻覆膜旱作抑制稻田甲烷排放的效应。结果表明，水稻覆膜旱作使稻田土壤氧化还原电位提高25mV；水稻的返青期和成熟期是甲烷排放的2个高峰期；水稻返青期，覆膜旱作处理的甲烷含量比传统淹水处理的低40μL／L，降幅达28．6％。     

爽水性稻田甲烷排放特点

通过田间小区试验 ,观测研究了不同施氮水平和前茬是否施用稻草的爽水性稻田的甲烷排放情况。结果表明 ,爽水性稻田甲烷排放通量有明显的规律性 ,烤田前甲烷排放量较大 ,烤田期间甲烷排放并不明显减少 ,但烤田后甲烷排放下降显著 ;前茬覆盖稻草对稻田甲烷排放有明显的促进作用 ;水稻整个生育期稻田的氧化还原电位与甲烷排放通量有一定的相关性 ;爽水性稻田甲烷排放出现两种类型的日变化 ;尿素用量对甲烷排放量没有明显的相关性 ;水稻产量高低与甲烷排放之间有一定的相关性。     

不同施肥处理的一季稻田甲烷排放量研究

通过大田生产性对比试验测得6种施肥处理的一季稻田平均甲烷排放通量范围为3.92—10.26mg/m~2·h,其中施堆肥稻田的甲烷排放通量最高,其它施肥处理依次排列为:马粪沼渣(10.02)、单施化肥(8.81)、人粪尿沼渣(7.76)、鸡粪沼渣(4.48)和猪粪沼渣(3.92mg/m~2·h)。施用后面3种沼渣比施堆肥显著(α<0.05)减少了稻田甲烷排放量。各处理稻田甲烷排放最高峰值期一致地出现在拔节盛期至抽穗期之间,这一期间甲烷排放量占全生长期甲烷排放总量的一半,可以选作控制稻田甲烷排放总盟的关键时期。同时观察到稻田甲烷排放量与水稻产量和土壤氮、磷含量呈负相关关系,与5cm土层温度呈正相关关系。     

稻田土壤还原性物质特征及与甲烷排放的关联性分析

以南方稻田土壤的定位试验为研究对象,选取其中的五种不同施肥(无肥、化肥、猪粪+化肥、鸡粪+化肥、稻草+化肥)处理,监测了水稻生长期间土壤活性还原性物质、活性有机还原性物质、亚铁(Fe2+)含量、土壤Eh值和甲烷(CH4)排放的动态变化,分析还原性物质与CH4排放的关系。结果表明,水稻生长前期稻田CH4排放通量、土壤活性还原性物质、活性有机还原性物质和Fe2+含量均较高,并随水稻生长呈逐渐下降的趋势;而土壤Eh在水稻整个生育期介于-238至118 mv之间,且为水稻生长前期低,后期高。施用有机肥后的土壤活性还原性物质和Fe2+含量比化肥处理平均分别增加了13%和11%,而土壤Eh值则低于无肥和化肥处理。相关分析表明,CH4排放通量与土壤中活性还原性物质、Fe2+均呈极显著正相关关系,而与土壤Eh呈极显著负相关关系。通过逐步回归分析进一步表明,土壤中Fe2+含量显著影响稻田CH4排放,控制稻田土壤中Fe2+含量有利于稻田CH4的减排。     

红壤性水稻土甲烷排放规律研究

为了有效控制稻田甲烷排放量,保护生态环境,采用静态箱在模拟池中进行了不同稻作制处理甲烷排放通量动态变化的试验,结果表明,稻田甲烷的年排放总量以稻－稻－冬泡制处理最高,为１４９８．５２ｋｇ／ｈｍ＾２,稻－稻－绿在中,为１４３７．６６ｋｇ／ｈｍ＾２,稻－稻－油采制处理最低,为１２３０．９５ｋｇ／ｈｍ＾２晚稻甲烷排放量多于早稻,３种处理早稻的最大甲烷排放峰值出现在分蘖盛期,晚出现在返青期,讨论了稻田甲烷     

华南稻区不同施肥模式下土壤CH4和N2O排放特征

通过田间试验研究了不同施肥模式对华南稻田CH4和N2O排放的影响。研究结果表明:水稻生育期内,CH4排放呈单峰曲线,不同水稻季CH4排放峰出现的时间和峰值不同,晚稻CH4排放峰出现的时间早于早稻,且峰值明显高于早稻。由三季水稻观测数据可知:稻田CH4排放通量范围分别为-0.29~14.83、-6.09~31.54、-0.11~22.87 mg·m-2·h-1,而不同生长季N2O排放数据表明稻田N2O排放通量非常小且N2O排放规律不明显;稳定性氮肥结合甲烷抑制剂(SN)处理CH4季节排放总量最低,与农民习惯施肥处理(FP)相比,SN处理均能明显降低CH4季节排放量,降幅分别达34.1%、28.4%和7.7%。分析单位产量CH4和N2O增温潜势可知,两季水稻SN处理较FP处理全球增温潜势分别降低了31.0%和17.8%。综上认为,华南稻-稻连作种植体系下,CH4气体是稻田全球增温潜势增加的主要温室气体,SN施肥模式可作为该区域稻田温室气体减排的一项重要措施。     

不同土壤改良措施对冷浸田温室气体排放的影响

以临安山区典型的冷浸田为试验对象,通过开展田间水稻种植试验,探究生石灰、水稻秸秆和竹质生物炭对冷浸田温室气体(GHG)排放、作物产量和土壤理化性质的影响,旨在为改良冷浸田,实现水稻高产的同时,通过相关措施为实现稻田温室气体减排提供理论依据和技术支撑。结果表明,不同土壤改良处理对水稻产量和土壤肥力都有所提高,其中秸秆还田处理增产效果最显著,产量高达7 728.25 kg·hm-2,而施用生物炭对土壤中全氮、有效磷和速效钾含量的提高效果最明显,增幅分别为15.1%、49.0%和22.1%。与常规施肥处理相比,生石灰处理CH4累积排放量提高了21.9%,而生物炭处理CH4累积排放量降低了33.3%。试验各处理氧化亚氮排放通量和累积排放量都较低,其原因可能是各处理稻田土壤一直处于冷水浸润状态,施用生石灰提高了冷浸田土温,激发了微生物的活动,从而导致CH4大量排放,而施用生物炭改善了稻田土壤通气状况,增强甲烷氧化菌活性,进而导致CH4排放量降低。     

土壤 Eh 和温度对稻田甲烷排放季节变化的影响

通过温室盆栽试验研究了土壤Ｅｈ和温度对稻田甲烷（ＣＨ４）排放季节变化的影响。结果表明,当水稻生长期土壤Ｅｈ处于适宜ＣＨ４产生的水平时,土壤Ｅｈ对ＣＨ４排放季节变化没有显著影响,这时土壤温度却显著影响ＣＨ４排放季节变化;当水稻生长期相当一段时间土壤Ｅｈ处于抑制ＣＨ４产生的水平时,土壤Ｅｈ的季节变化与ＣＨ４排放季节变化间存在显著相关性,而土壤温度却没有。     

Studies on Technique of Reducing Methane Emission in a Rice-Duck Ecological System and the Evaluation of Its Economic Significance

The rice-duck ecological system is one of the major practices of the traditional Chinese agriculture. A study on the effect of reducing methane emission using this practice provided theoretical and practical basis for further development and utilization of this classical agricultural technique. The effect of reducing methane emission and the economic benefits of rice-duck ecological system were studied by carrying out a field experiment and by using economic methodology. The daily variation of CH4 emission in late rice paddy field was basically consistent with the daily variation of atmospheric temperature. The highest emission occurred at the full tillering stage of late rice with a rate of 24.1 or 32.2 or 40.5 mg m^-2 h^-1 in no-tillage area with duck and no-tillage area without duck and conventional-tillage area without duck, respectively. The inhibition of methane emission was apparently effective in the rice-duck ecological system during the initial tillering stage and the full tillering stage. Compared to the no-tillage area without duck, methane emission decreased by 2.333 g m^-2. Compared to the conventional-tillage area without duck, methane emission decreased by 4.723 g m^-2. During the production period of late rice, the amount of methane emission in no-tillage area with duck was 3.373 g m^-2 lesser than that of no-tillage area without duck, and 5.59 g m^-2 less than that of conventional-tillage without duck area. The economic significance was analyzed. Farmers adopting the rice-duck ecological system obtained 2 166 and 4 207 RMB yuan ha^-1 more income than those who adopted a no-tillage without duck technique or conventional-tillage without duck technique, respectively. In addition to the reduction of the environmental pollution by methane emission, the farmers who adopted the rice-duck ecological system achieved economic benefits of 5 000 RMB yuan ha^-1, which was 2 206 and 4 274 RMB yuan ha^-1 more than those who adopted a no-tillage without duck technique and a conventional-tillage without duck technique, respectively. The rice-duck ecological system not only increased the economic benefits for farmers, but also reduced methane emission in rice paddy field. A sustainable agricultural production mode was formed.     

不同灌溉模式和施氮量条件下稻田甲烷排放及其与有机碳组分关系

通过田间试验,研究不同灌溉模式和施氮量下早晚稻不同生育期土壤有机碳(SOC)和易氧化有机碳(LOC)含量、微生物量碳(MBC)和甲烷氧化菌(MOB)数量的变化,以及水稻生育期内稻田甲烷排放通量变化情况,并分析当日稻田甲烷排放通量与土壤SOC、LOC、MBC和MOB的关系,以期获得稻田甲烷减排的灌溉模式和施氮量。两季试验均设3种灌溉模式,即常规灌溉(C)、"薄浅湿晒"灌溉(T)和干湿交替灌溉(D);2种施氮量,即120 kg·hm~(-2)(N1)和150 kg·hm~(-2)(N2)。结果表明,N1时D模式土壤SOC含量在晚稻乳熟期和早稻孕穗期较高,N2时早、晚稻4个时期SOC含量均以D模式最高;早晚稻土壤LOC含量以D模式较低,土壤MOB数量均以C模式较低,而MBC则以C模式较高。N2处理稻田MOB、SOC、LOC和MBC含量均高于N1处理。稻田甲烷排放量在分蘖期和乳熟期较高,而在孕穗期和成熟期较低。D模式早、晚稻全生育期甲烷排放通量和累计排放量均显著低于T和C模式,而N2处理这些指标均高于N1。稻田甲烷排放通量受土壤MOB、LOC和MBC的直接影响和SOC含量的间接影响,在干湿交替模式和施氮量120 kg·hm~(-2)下稻田甲烷排放量最低。     

稻麦两熟制农田不同土壤耕作方式对稻季CH_4排放的影响

【目的】研究稻麦两熟制农田不同土壤耕作方式对水稻生长季CH4排放的影响,为长江下游稻麦两熟制农田温室气体减排提供对策。【方法】采用裂区设计,利用静态暗箱-气相色谱法研究麦季土壤耕作方式(免耕、旋耕和翻耕)和稻季土壤耕作方式(旋耕和翻耕)对水稻生长季CH4排放的影响。【结果】稻麦两熟制农田不同土壤耕作方式下水稻生长季CH4排放呈先升高后降低的变化趋势,移栽至有效分蘖临界叶龄期CH4累积排放量占全生育期排放总量的比例为64.73%—86.84%。水稻生长季CH4排放总量麦季免耕极显著高于麦季旋耕和麦季翻耕,平均增加53%和24%;稻季翻耕较稻季旋耕平均增加CH4排放量10%,差异达显著水平。不同土壤耕作处理稻季CH4排放总量为:麦季免耕+稻季翻耕麦季免耕+稻季旋耕麦季翻耕+稻季翻耕麦季翻耕+稻季旋耕麦季旋耕+稻季翻耕麦季旋耕+稻季旋耕,"单位产量的CH4排放量"表现趋势相同。水稻生长期内CH4排放通量的季节变化和土壤Eh呈极显著负相关,CH4排放总量与0—5cm耕层土壤有机质含量呈极显著正相关。【结论】麦季土壤耕作方式和稻季土壤耕作方式对水稻生长季CH4排放总量有显著或极显著影响,在长江下游稻麦两熟制农田采用周年旋耕措施能有效减少水稻生长季CH4的排放。     

中国稻田甲烷排放及其影响因素的统计分析

【目的】阐明中国不同稻作类型CH4排放的区域特征以及稻田CH4排放与环境因子和水肥管理的定量关系。【方法】通过文献调研,获得1987-2011年中国稻田CH4排放观测的有效文献111篇,含生长季CH4排放总量或平均排放通量的有效观测数据495组,涵盖67个观测点。采用方差分析、相关分析和逐步回归方法对上述观测数据进行分析。【结果】中国单季稻、双季早稻和晚稻田的CH4季节排放总量（均值±标准误差）分别为（383.5±31.1）、（234.3±16.8）和（361.8±25.0）kg•hm-2。西南单季稻区CH4排放分别是华北、华中和东北单季稻区的2.3、2.2和4.3倍;华中早、晚稻区的CH4排放分别是两广早、晚稻区的2.6和1.9倍。稻田CH4排放与有机肥施用量呈正相关,与化肥氮施用量及土壤pH呈负相关;单季稻区CH4排放随纬度升高和经度增加而降低,双季稻区CH4排放则随纬度升高而增加;单季稻区CH4排放随土壤全氮含量的增加而降低,但晚稻区则反之。综合影响中国单季稻田CH4排放的因子为纬度、土壤C/N比、砂粒含量、水分管理方式、有机肥和化肥氮施用量,这6个因子的变化可解释CH4排放空间变异的72%;早稻田CH4排放空间变异的35%可由土壤C/N比、砂粒含量、移栽-抽穗期平均温度、水分管理和有机肥施用量等5个因子的变化得以解释;纬度、土壤C/N比、黏粒含量、pH值、全生育期平均温度和有机肥施用量等6个因子可解释中国晚稻田CH4排放空间变异的47%。【结论】中国稻田单位面积CH4排放量总体为单季稻＞晚稻＞早稻,但单季稻与晚稻田的CH4排放无显著差异。西南单季稻区的CH4排放显著高于其它单季稻区,华中双季稻区的CH4排放显著高于两广稻区。由环境和水肥管理因子决定的多元统计模型能较好地解释中国稻田CH4排放的空间变异,单季稻CH4排放模型的可解释性优于双季稻。     

稻-鸭生态种养技术减排甲烷的研究及经济评价

【目的】稻－鸭生态种养技术是中国传统农业的精华，研究其减排CH4的效果，为进一步开发利用这一经典农艺提供理论基础和实践依据。【方法】采用田间试验及经济学方法研究稻-鸭生态种养技术减排CH4的效果及经济效益。【结果】稻田CH4排放通量的日变化与气温日变化基本一致。稻田CH4排放通量的高峰值出现在晚稻分蘖盛期，免耕养鸭稻田、免耕不养鸭稻田和翻耕不养鸭稻田的CH4排放通量分别为24.1、32.2和40.5 mg·m-2·h-1。在晚稻分蘖始-分蘖盛期，稻-鸭生态种养技术对稻田CH4排放的控制效果明显，分别比免耕不养鸭稻田、翻耕不养鸭稻田的CH4排放量减少2.333、4.723 g·m－2。晚稻整个生育期间，免耕养鸭稻田CH4排放量比免耕不养鸭稻田、翻耕不养鸭稻田分别减少3.373和5.590 g·m－2。采用免耕稻-鸭生态种养技术农户的财务净效益比采用免耕不养鸭技术和翻耕不养鸭技术农户分别增加2 166、4 207 yuan/ha。减去CH4排放的环境成本，采用稻－鸭生态种养技术的农户的经济效益为5 000 yuan/ha，比采用免耕不养鸭技术和翻耕不养鸭技术的农户分别增加2 206和4 274 yuan/ha。【结论】稻-鸭生态种养技术既能增加农户的财务收入，又能减少稻田CH4排放量，具有较好的环境效益，是一种很有发展潜力的可持续农业生产模式。     

三江平原沼泽湿地不同水层下CH4、N2O的排放及影响因子

采用野外静态箱—气相色谱法,对三江平原沼泽湿地6—9月不同水层下CH4、N2O的排放进行了同步对比研究,并探讨了影响气体排放的主要影响因子。结果表明,不同水层下的CH4和N2O排放具有明显的时空变化特征。CH4排放高峰期在7、8月,N2O主要排放期在6、7月。40 cm水层下的CH4排放强度最高,平均为34.54mg.m-2.h-1;20、60 cm水层下的CH4排放强度居中,平均分别为17.18、13.02 mg.m-2.h-1;0 cm水层下的CH4排放强度最低,平均7.69 mg.m-2.h-1,N2O排放强度最高,为0.072 mg.m-2.h-1;20、40 cm水层下的N2O排放强度相似,平均分别为0.053、0.050 mg.m-2.h-1;60 cm水层下的排放强度最小,平均为0.026 mg.m-2.h-1。相关分析表明,CH4的排放通量与40 cm水深及5 cm地温呈显著或极显著正相关,与其它各土壤温度之间的相关性因水层不同有所差异;N2O排放通量与地表0、40 cm水深呈显著负相关,20 cm水层下的N2O排放通量与5 cm地温呈显著正相关。CH4、N2O的排放通量与大气温度及地表温度均不相关。     

前茬季节稻草还田时间对稻田CH_4排放的影响

通过盆栽试验研究了前茬季节稻草还田时间对稻田CH4排放的影响。与前茬季节前施用稻草(稻草早)相比,水稻移栽前施用稻草(稻草晚)的处理CH4排放量增加了3.04(1996年)和7.12(1997年)倍。稻草还田时间还明显影响CH4排放和土壤Eh的季节变化。稻草晚处理土壤Eh在整个水稻生长期皆处于适宜CH4产生的水平,所以整个水稻生长期皆有CH4排放(经历烤田后例外),而稻草早处理水稻移栽42d后土壤Eh才降为负值,在此期间几乎没有CH4排放。     

稻鸭共作复合系统的生态环境效应研究

[目的]为稻鸭共作的实践应用提供理论依据。[方法]通过小区试验研究,分析稻鸭共作条件下,稻田土壤、水体理化性状、稻鸭共作对稻田常发性及危害严重的病虫草的发生情况以及对稻田天敌蜘蛛的影响和稻田生态系统的价值流动。[结果]结果表明,稻鸭共作较明显地改善了表层土壤的理化性状,与对照处理相比,表层土壤容重降低5.30%,土壤总孔隙度提高2.52%,土壤有机质增加6.41%;水体总氮、氧化还原电位、化学需氧量分别比对照增加了9.31%、27.51%、16.46%。稻鸭共作对稻田有害生物也有较明显的控制效应,对稻飞虱和稻纵卷叶螟的防效分别为65.49%和39.27%,对条纹叶枯病、稻田杂草的防效比常规稻作分别高0.62和22.2个百分点。稻鸭共作经济效益比常规稻作高3492元/hm2。[结论]稻鸭共作有利于水稻的生长发育。