耕作方式对双季稻田土壤剖面CH4和N2O分布特征的影响

目的 探明双季稻稻田土壤剖面CH₄和N₂O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CH₄和N₂O分布特征的影响。结果 早晚稻季田面水CH₄浓度显著低于土壤剖面CH₄浓度;而田面水N₂O浓度高于土壤剖面N₂O浓度。土壤剖面CH₄浓度随深度增加而下降;而N₂O浓度在土壤剖面中无显著变化。耕作方式对土壤剖面CH₄和N₂O浓度存在显著效应。与NT相比,RT显著增加了土壤剖面CH₄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N₂O浓度。早晚稻季CH₄净排放通量与上层土壤CH₄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N₂O排放的主要因素,而中下层土壤是影响晚稻季N₂O排放的主要因素。结论 双季稻田土壤剖面CH₄和N₂O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。     

江汉平原不同类型“一种两收”水稻品种对稻田CH4和N2O排放的影响

为了探讨多年生稻和再生稻生产模式对稻田温室气体排放的影响，为构建丰产减排的稻作模式提供依据，于2021年在湖北荆州以再生稻品种丰两优香1号、虾稻1号和多年生稻品种多年生稻23、云大25为研究对象开展试验，分析江汉平原多年生稻与再生稻的稻田CH₄、N₂O排放差异。结果表明，多年生稻和再生稻的CH₄排放规律基本一致，主要集中在头季齐穗期和再生季齐穗期；再生稻和多年生稻的N₂O排放趋势也基本一致，在头季施基肥和促芽肥至提苗肥期间出现N₂O排放。与再生稻相比，多年生稻头季、再生季和全生育期的CH₄排放分别增加了213.0%、55.8%和156.9%;多年生稻全生育期N₂O排放量与再生稻差异不显著，头季N₂O平均排放量较再生稻高13.7%,再生季却低40.4%。多年生稻的全球增温潜势和单位稻谷产量温室气体排放强度分别较再生稻高139.3%和650.0%。综合分析，再生稻丰两优香1号具有较高的稻谷产量和较低的温室气体排放，更...     

不同施氮量对两种茶园土壤硝化作用和pH值的影响

在土壤最大持水量60%和温度25℃的实验室培养条件下,对采自福建武夷山的两种类型土壤（黄壤和红壤）进行46βd的培养实验,研究了不同施氮量对茶园土壤硝化作用和pH值的影响。结果表明,两种茶园土壤中尿素的水解过程有明显差别,黄壤茶园土壤中尿素水解率高且较快（2~6βd）,红壤茶园中水解过程达到了16βd;对照处理（N0）两种茶园硝化率分别为81.32%和73.48%,黄壤茶园土壤硝化作用显著高于红壤茶园（P<0.05）;无论施氮与否,两种茶园土壤NO₃^--N含量随时间的变化趋势呈“J”型,具有11~16βd的延滞期,符合指数方程N=N₀e^kt（P<0.01）;施氮后,两种茶园土壤的净消化量、净硝化速率和k值（P<0.05）均显著增加,且随施氮量的增加而增加,但土壤硝化率（P<0.05）显著降低;无论施氮与否,黄壤茶园土壤N₂O排放速率在培养期间总体高于红壤茶园土壤,且前者累积排放量显著高于后者（P<0.05）;氮肥施用导致两种茶园土壤pH值下降,较对照分别下降了0.16~0.52和0.11~0.25,施氮量越大,pH值下降越多。以上结果表明,研究中两种茶园土壤硝化作用较强,均存在硝化作用延滞期（11~16βd）,有利于茶树对铵态氮的吸收利用;施氮导致土壤pH值降低,加速土壤酸化。     

饲料蛋白含量对稻-黄颡鱼共作模式气态氮排放、黄颡鱼生长和氮利用率的影响

【目的】明确饲料蛋白含量对稻-黄颡鱼共作模式下N₂O和NH₃挥发特征及黄颡鱼生长的影响,有利于稻-黄颡鱼综合种养的高效、绿色发展。【方法】采用盆栽模拟试验,以常规单养黄颡鱼模式为对照,系统研究了不同饲料蛋白含量对稻-黄颡鱼共作模式下N₂O和NH₃的排放特征、水体和底泥的氮含量以及黄颡鱼生长的影响。【结果】在相同蛋白含量下,稻-黄颡鱼共作模式的N₂O和NH₃挥发分别比单养黄颡鱼模式降低18.3%和76.20%,水体总氮和无机氮含量降低41.30%和48.85%,黄颡鱼蛋白累积量增加20.00%,氮利用率增加171.50%。在稻-黄颡鱼共作模式下,提高饲料蛋白含量会显著增加N₂O排放量和水体残留氮含量,但对NH₃挥发无显著影响;黄颡鱼特定生长率和蛋白累积量与饲料蛋白含量呈二次曲线关系。饲料氮利用效率随饲料蛋白含量增加呈线性降低趋势。【结论】综合考虑黄颡鱼生长和N₂O排放以及养殖水体氮残留等因素,确定稻-黄颡鱼共作模式饲料蛋白含量不宜超过43.04%。     

生物炭与硝化抑制剂联合施用对热带菜地土壤硝化过程及N2O排放的影响

本研究以热带菜地土壤为对象,通过室内培养试验探讨生物炭与硝化抑制剂联合施用下土壤无机氮含量和强度及N₂O排放的变化规律,旨在明确施用生物炭和硝化抑制剂对热区土壤硝化过程的调控作用及对N₂O的减排效应。本试验设置4个处理：单施氮肥（N）,氮肥配施生物炭（N+Bc）,氮肥配施硝化抑制剂（N+Ni）以及氮肥同时配施生物炭和硝化抑制剂（N+Bc+Ni）。结果表明：培养期间,生物炭施用下土壤NO₃^--N强度显著提高15.8%,表明添加生物炭能够显著促进土壤硝化过程;硝化抑制剂添加下土壤NH₄⁺-N强度显著提高33.4%,表明硝化抑制剂的施用显著减缓硝化过程;此外,硝化抑制剂能够削弱由生物炭添加引起的激发硝化过程的效应,表明生物炭和硝化抑制剂对硝化过程影响存在交互效应。施用生物炭或硝化抑制剂都能降低NO₂^--N强度,其中硝化抑制剂作用更加显著;此外,生物炭或硝化抑制剂单独施用能够降低菜地土壤15.1%~68.3%的N₂O排放量,二者联合施用在一定程度上能够发挥更强的减排作用。综合来看,生物炭与硝化抑制剂联合施用有望在热带菜地土壤中发挥固碳和减排的双重功效。     

生物质炭配施氮肥对茶树生长及氮素利用率的影响

通过水泥池小区试验,采用¹⁵N同位素示踪技术,研究了生物质炭配施氮肥对茶树生长及氮素利用率（茶树吸收、土壤氨挥发、N₂O和土壤残留量）的影响。结果表明,与不施生物质炭且不施氮肥（B₀N₀）处理相比,施氮能促进茶树的生长发育,茶树株高、树幅和基部径粗均显著增加,茶叶增产68.06%~112.63%。生物质炭对茶叶产量的影响因施氮量而异,在不施氮（N₀）和减量化施氮（N₁）条件下,配施生物质炭处理茶叶产量增加8.82%和8.75%,而常规施氮（N₂）条件下配施生物质炭处理茶叶产量略有降低,但差异均不显著。与B₀N₀处理相比,施氮处理土壤氨挥发和N₂O排放量显著增加;在N₁条件下,配施生物质炭（B₁N₁）处理氨挥发和N₂O累积排放量分别降低了5.87%和4.99%;在N₂条件下,配施生物质炭（B₁N₂）处理氨挥发和N₂O累积排放量分别降低了9.97%和11.41%,B₁N₂处理氮素减排效果更好。与单施氮肥处理相比,配施生物质炭均能增加茶树各器官氮含量、¹⁵N丰度和Ndff值,有利于茶树对氮素的吸收利用。与单施氮肥处理相比,配施生物质炭处理茶树¹⁵N利用率和¹⁵N残留率分别增加了0.46~3.93百分点和4.09~14.37百分点,¹⁵N损失率下降4.54~18.30百分点,其中B₁N₁处理效果优于B₁N₂处理。总体而言,生物质炭配施氮肥促进了茶树对氮的吸收,增加土壤氮素持留,并降低氮素气态损失,从而提高了氮素利用率,以减量化施氮配施生物质炭（B₁N₁）处理茶树能起到“减氮增产”效果,具有良好的应用前景。     

我国典型茶区化学氮肥施用与生产运输过程的温室气体排放量估算

基于相关统计数据和文献调研方法,估算了我国14个典型茶区中化学氮肥施用、生产及运输过程中的温室气体排放量。结果表明,化学氮肥施用导致的土壤N₂O直接排放和生产过程中的温室气体排放是茶园化学氮肥消费带来的温室气体主要排放源;14个典型茶区消费的化学氮肥产生的温室气体排放量(以CO₂排放当量计算)为16.81~344.80万t·a^-1,其中贵州、云南、湖北和四川4省的茶园消费的化学氮肥带来的温室气体排放量较高,均超过200万t·a^-1,占全部区域温室气体排放量的59.98%;单位面积温室气体排放量为3.22~9.76 t·hm^-2·a^-1,单位产量温室气体排放量为2.10~12.96 t·t^-1·a^-1、单位产值温室气体排放量0.39~1.90 t·万元^-1·a^-1;总体而言,贵州、云南、湖北、湖南和四川5省的茶园消费的化学氮肥带来的温室气体排放量、单位面积温室气体排放量、单位产量温室气体排放量和单位产值温室气体排放量较高,福建、河南省及重庆市3个茶区相对较低。在茶园化学氮肥施用量控制为300 kg·hm^-2和450 kg·hm^-2两种情景下,茶园生态系统温室气体减排总量为617.07万t·a^-1和228.94万t·a^-1,减排潜力为34.12%和12.66%,减排潜力较大的区域主要有湖北、四川、贵州、湖南和江西等5省。     

覆盖对水稻田温室气体排放效应的影响

农田覆盖作为一种重要的农艺生产措施,已被广泛应用于各种农业生产活动中。为了定量分析覆盖条件下农田温室气体的排放效应、改善农田覆盖模式和减少农业温室气体排放,采用Meta分析方法分析了覆盖对水稻田温室气体排放的影响,并对其主要影响因素进行解析。结果表明,与不覆盖相比,覆盖水稻田CO₂排放量平均增加21.9%(置信区间2.6%～44.8%),N₂O排放量平均减少43.9%(置信区间32.3%～53.5%),CH₄排放量平均减少58.5%(置信区间50.8%～65.0%)。N₂O排放量随施氮量的增加呈降低趋势,覆盖水稻田的平均减排率为湖南和江苏高于重庆和湖北;与一次性基施、地膜覆盖、部分地面覆盖、垄作和连作相比,基肥+追肥、秸秆覆盖、全地面覆盖、平作和轮作更有利于提高覆盖水稻田的N₂O减排率。CH₄排放量随施氮量的增加呈增加趋势,覆盖水稻田的平均减排率表现为四川>江苏>湖北>湖南>重庆;与基肥+追肥、秸秆覆盖、全地面覆盖、垄作和轮作相比,...     

辽宁省种植业实现双碳目标的挑战与途径

种植业是主要的碳排放源,也是重要的碳固定汇。辽宁省作为我国重要粮食主产区,也是农业碳排放重点关注区域。为积极推动辽宁省种植业绿色低碳发展,该文估算了辽宁省种植业碳排放量,明确了不同来源碳排放的贡献程度,即农田 N₂O 排放对辽宁省种植业碳排放的贡献最大,其次为稻田 CH₄排放,并分析了当前辽宁省碳排放减排所面临的问题与挑战,提出了辽宁省种植业实现双碳目标的核心思路和具体的实施技术途径,以期为辽宁省早日实现双碳目标提供支撑参考。     

不同土壤N_2O排放的研究

以森林和蔬菜土壤作对照,采用实验室培养研究了高产、中产和低产等三种茶园土壤N2O的排放水平,试验设不加氮(对照)与加氮[200mg/kg,(NH4)2SO4]二处理,在25℃恒温培养0、1、3、7和14d时分别取样检测N2O释放量。另外,选择两种茶园土壤研究了土壤含水量与加氮对N2O排放影响的交互作用。结果表明,对于不加氮的对照土壤组,高产茶园具有较高的N2O排放量,14d内平均日排放量高达11.26mg/(kg·d)(以纯氮计),显著高于其它四种土壤;但对于加氮处理组,以菜园土壤的N2O排放水平最高,极显著高于茶园和林地土壤;所有五种土壤加氮后,N2O排放量均有明显提高。茶园土壤N2O排放水平随着土壤含水量的提高而增加,并与施氮存在显著的正交互作用,当土壤含水量较高时施氮具有刺激N2O排放的作用。文章根据土壤培养期间NH4+和NO3-含量的变化就N2O形成机理进行了讨论。     

不同类型茶园土壤N2O排放速率及其影响因素

对不同生产力(高、中、低产)和种植年限(10、45、100 a)的茶园及与其相邻林地土壤N2O的排放速率进行了田间原位测定,并探究其与土壤pH、有机碳、总氮、水溶性有机碳氮、微生物生物量碳氮(MBN)、铵态氮和硝态氮等土壤理化性质的关系.结果表明,不同类型茶园间的土壤理化性质有显著差异,且各土壤理化性质之间有一定相关性...     

生物炭与氮肥施用对双季稻田温室气体排放的影响

以我国南方双季稻田为研究对象,旨在探究生物炭与氮肥施用对稻田温室气体排放的影响.试验共设置5个处理,分别为不施氮肥不施生物炭(N0B0)、单施40 t/hm2生物炭(N0B2)、单施氮肥(N1B0)、氮肥配施20 t/hm2生物炭(N1B1)、氮肥配施40 t/hm2生物炭(N1B2).采用静态暗箱-气象色谱法连续监测...     

福建省典型茶园土壤硒含量及其影响因素研究

采集了福建省60份典型茶园表层土壤(0~20 cm),测定了土壤全硒和有效硒含量,分析了土壤类型、植茶年限和海拔对土壤硒及有效硒含量的影响,并探讨其受土壤理化性质的影响。结果表明,福建省茶园土壤全硒含量范围为0.22~2.20 mg·kg^-1,均值为0.73 mg·kg^-1,有86.67%的茶园土壤硒含量达到富硒土壤标准(>0.4 mg·kg^-1);茶园土壤有效硒含量为5.21~448.86 μg·kg^-1,均值为62.98 μg·kg^-1;土壤硒活化率为1.10%~31.64%,均值为8.76%,硒有效程度较低。砂砾岩和凝灰岩发育的茶园土壤硒和有效硒含量较高,紫色砂岩和河流冲积物发育的茶园土壤硒含量较低;山地草甸土茶园土壤全硒和有效硒含量最高,潮砂土和水稻土硒含量较低;成龄茶园和老茶园土壤全硒和有效硒含量较高,新垦茶园硒含量较低;中高海拔地区茶园土壤全硒及有效硒含量较高,低海拔地区茶园土壤硒含量较低。相关分析表明,茶园土壤硒及有效性主要受土壤有机质和全氮的影响,pH对有机质含量较低的红壤茶园和幼龄茶园有显著影响,有效磷对成龄茶园和中高海拔茶园有显著影响。总体而言,该区域茶园富硒土壤为发展天然富硒茶提供了物源保证,但硒有效程度不高,应针对不同类型茶园采取相应栽培措施(增施有机肥、改良剂和钙镁磷肥)来提高土壤有效硒。     

林地转变为茶园的土壤pH及养分变化特征

对铁观音主产区安溪县10个乡镇38个茶园表土及相邻的林地进行调查,研究林地转变为茶园后土壤pH及养分变化特征。结果表明:林地转变为茶园后土壤pH每年平均下降0.031个单位,由林地土壤的4.81下降到茶园的4.17,达到极显著差异水平。与林地相比,茶园土壤pH在4.0~4.5区间的样本比例增加27.0%,pH<4.0样本比例增加36.8%,并显著提高交换性酸、交换性氢、交换性铝含量。林地转为茶园后土壤全氮、碱解氮、有效磷、速效钾含量分别提高0.29 g·kg^-1、33.39 mg·kg^-1、59.06 mg·kg^-1、29.75 mg·kg^-1,土壤C∶N下降5.67,均达显著差异水平。随着茶园植茶年限增加,土壤全氮、碱解氮、有效磷含量显著上升,土壤pH变化量与土壤碱解氮、有效磷、速效钾变化量呈显著负相关,茶园土壤pH若下降1个单位,土壤中碱解氮、有效磷、速效钾养分含量平均可累积63.92、52.45、55.84 mg·kg^-1,其中茶园土壤有效磷平均含量已达到环境临界值,存在对环境造成磷素污染的风险。调查结果表明,安溪县茶园增加有机肥的投入,并进行针对性配方施肥,可减缓茶园土壤酸化趋势。     

土壤有机碳组分和微生物群落对有机管理的响应

土壤有机碳（soil organic carbon, SOC）和微生物是土壤质量和健康变化的重要评价指标。为了探究热区不同的管理方式对茶园土壤有机碳组分和微生物群落组成的影响,本研究选取海南省白沙县有机茶园（organic tea plantations, OTP）和常规茶园（conventional tea plantations, CTP）作为研究对象,利用¹³C-核磁共振（¹³C-NMR）生物标记技术和磷脂脂肪酸（PLFA）来研究不同管理模式下茶园土壤中有机碳化学组分和土壤微生物的群落组成的变化,明确有机管理和无机管理对土壤有机碳组分（烷基C、O-烷基C、芳香C和羧基C）和微生物群落组成的影响。结果显示：（1）与无机管理相比,有机管理显著改变了茶园土壤中养分含量。有机质（SOM）含量增加了47.86%,总氮（TN）和总磷（TP）含量分别增加了37.40%和100%（P<0.05）。硝态氮（NO₃^--N）含量显著增加了78.80%（P<0.05）,总钾（TK）和速效钾（AK）含量显著降低（P<0.05）。（2）有机管理增加了茶园土壤中烷基C和O-烷基C的相对含量。同时,脂肪族C/芳香C的比值也高于无机管理茶园。（3）有机管理茶园土壤中的总磷脂脂肪酸含量（PLFAs）增加了29.70%（P<0.05）,且细菌、G^-和放线菌的磷脂脂肪酸的含量显著高于无机茶园（P<0.05）。（4）RDA分析表明,茶园土壤中的微生物群落结构主要受到土壤总氮（TN）、总钾（TK）、烷基C、O-烷基C和羧基C含量的影响（P<0.05）。（5）相关性分析结果显示,有机碳组分中烷基C与总微生物量、真菌、放线菌和菌根真菌含量均呈显著正相关关系。O-烷基C与微生物中真菌、细菌和真菌/细菌的比值也呈显著正相关关系。以上结果表明,对茶园有机管理能调节微生物群落结构,提高土壤有机碳的脂肪化程度,进而影响土壤有机碳的积累和周转机制。