秸秆还田模式对稻麦两熟农田麦季CH_4和N_2O排放特征的影响

为了探讨不同秸秆还田模式下稻麦两熟农田麦季CH_4和N_2O的排放规律,以江苏省南部地区稻麦两熟农田为研究对象,进行了8年不同秸秆还田模式[即仅麦季稻秸秆还田处理(R)、仅稻季麦秸秆还田(W)和稻麦季秸秆均还田(RW)]的田间定位试验,采用静态箱-气相色谱法分析各处理麦季田间CH_4和N_2O的排放特征。结果表明,与秸秆不还田对照(CK)相比,秸秆还田可增加麦季CH_4和N_2O的排放通量。各处理间CH_4的累积排放量大小为R处理RW处理W处理CK对照,麦季N_2O的累积排放量大小为W处理R处理RW处理CK对照。各秸秆还田模式(R、W、RW)下,麦季CH_4和N_2O的全球增温潜势(GWP)分别为1 225.5 kg/hm~2,CO_2-eq、1 250.9kg/hm~2,CO_2-eq和1 214.5 kg/hm~2,CO_2-eq,均显著(P0.05)高于秸秆不还田的1 068.5 kg/hm~2,CO_2-eq。各处理间的单位产量GWP表现为RW处理W处理R处理CK对照,稻麦秸秆均全量还田对气候变化的影响最大。N_2O对总增温潜势的贡献率大于95%,是麦季减排的主要对象。从对气候变化影响的角度考虑,建议秸秆单季还田时采用稻秸秆全量还田。     

土壤耕作与秸秆还田对小麦产量及麦季温室气体排放的影响

以扬麦16号为材料,研究常规翻耕秸秆不还田(CT)、少免耕秸秆不还田(RNT)、常规翻耕秸秆还田(CTS)、少免耕秸秆还田(RNTS)对小麦产量、麦季甲烷(CH4)和氧化亚氮(N2O)排放的影响。结果表明:不同处理对小麦产量的影响由大到小依次为CT、CTS、RNT、RNTS处理,相同秸秆处理下常规翻耕的小麦产量、单位面积穗数和每穗粒数均对显著高于少免耕,RNTS处理的小麦产量、单位面积穗数和每穗粒数显著低于RNT处理。麦季CH4总排放量由大到小依次为RNTS、RNT、CTS、CT处理,处理间差异均达显著水平,少免耕或秸秆还田措施均显著增加麦季CH4总排放量。麦季N2O总排放量由大到小依次为CTS、CT、RNTS、RNT处理,常规翻耕显著增加麦季N2O总排放量,秸秆还田也有增加N2O排放的趋势。综合小麦产量和麦田排放CH4、N2O产生的温室效应,RNT处理的"单位产量的全球增温潜势"显著低于其他处理,CT处理显著低于CTS处理。研究表明,少免耕不利于小麦产量的提高和CH4减排,但减少了N2O排放和麦田排放CH4、N2O产生的温室效应。     

稻秸秆还田与腐熟剂对小麦当季温室气体排放的影响

以冬小麦扬辐麦4号为研究对象,采用静态暗箱-气相色谱法观测稻秸还田(SR)、稻秸还田+腐熟剂(FS)和不还田处理(NR)3种处理下小麦当季温室气体(CO2、CH4和N2O)排放特征,估算不同处理下当季土壤的温室气体排放强度(GHGI)和全球增温潜势(GWP)。结果表明:秸秆还田极显著增加CH4和CO2的排放,极显著地降低N2O的排放;施用秸秆腐熟剂后,极显著增加CH4和CO2的排放,但对N2O排放的影响极小。FS处理GWP和GHGI显著或极显著高于SR和NR处理。这一研究结果提示稻秸秆还田与施用秸秆腐熟剂可改变麦田当季排放的温室气体的组成比例,使得GHGI下降,但单位产量的潜在温室效应显著增加,GWP升高。     

江汉平原施氮水平对稻田CH_4和N_2O排放及水稻产量的影响

氮素是保证水稻(Oryza sative L.)产量的关键,同时也会影响稻田温室气体的排放。研究施氮水平对江汉平原地区稻田甲烷(CH4)、氧化亚氮(N_2O)排放和水稻产量的影响,旨在筛选出适合当地的低碳高产氮肥管理措施。以单季稻"丰两优香1号"为研究对象,设置4个施氮水平(T0:对照,0 kg N/hm2;T1:90 kg N/hm2;T2:150 kg N/hm2;T3:210 kg N/hm~2),采用静态暗箱-气相色谱法对稻田CH4和N_2O排放通量进行连续监测,测定水稻产量及CH4和N_2O季节排放特征,分析综合温室效应和排放强度。结果表明,不同施氮处理下CH4和N_2O排放通量具有较为明显的季节变化规律,T2处理的CH4季节累积排放量为302.5 kg/hm2,显著大于T0、T1和T3处理,与T0相比增加CH4排放106.7%,T3处理稻田CH4季节累积排放量为160.5 kg/hm2,比T2、T1水平处理低。不同施氮处理生长季N_2O累积排放量在0.465~0.631 kg/hm2之间,T3、T2、T1处理N_2O累积排放量显著大于T0处理,但T3、T2、T1处理间差异不显著。水稻产量随着氮素水平增加而增加,100年尺度上的温室气体排放强度以T3处理最小为0.39,T2处理最大为0.79,二者差异显著(P0.05)。因此,210 kg N/hm2可推荐为江汉平原地区水稻低碳高产的适宜氮素投入量。     

秸秆还田对稻麦两熟高产农田净增温潜势影响的初步研究

对长江下游稻麦两熟农田生态系统2009—2010年的CH4和N2O排放以及土壤碳固定进行了分析,初步研究了秸秆还田对稻麦两熟高产农田净增温潜势的影响。结果表明,秸秆还田对稻麦两熟高产农田周年CH4和N2O排放总量、土壤碳固定量以及净增温潜势均有显著或极显著影响:秸秆还田条件下周年CH4、N2O排放总量分别为394 kg CH4.hm-2、2.39 kg N2O.hm-2,土壤碳固定量、净增温潜势分别为1.14 t C·hm-2、6383 kg CO2-equivalents·hm-2;较秸秆不还田增加CH4排放总量152%、减少N2O排放总量14%、增加土壤碳固定量531%、增加净增温潜势57%。以上结果表明,秸秆还田使短期内稻麦两熟高产农田的温室效应明显提高,但其长期效果如何还有待观测。     

太湖地区不同秸秆还田方式对作物产量与经济效益的影响

2007年秋季至2014年,在太湖地区稻麦轮作农田进行连续8年不同秸秆还田方式的定位试验,研究秸秆不还田(CK)、稻秸还田(R)、麦秸还田(W)和稻麦秸全还田(RW)对作物产量和经济效益的影响。结果表明,秸秆还田方式与年限对作物产量的影响存在显著差异,秸秆还田初期,稻秸还田(R)和稻麦秸全还田(RW)降低小麦产量,不同秸秆还田方式对水稻产量影响不显著。长期秸秆还田后,小麦、水稻产量均有所增加。秸秆还田初期,农户收入减少,但从长期来看,秸秆还田普遍提高农户的经济效益,且有逐年增加的趋势。从农户收益来看,稻秸还田(R)和稻麦秸全还田(RW)的增收作用更加显著。     

稻麦轮作条件下机插水稻CH4和N2O的排放特征及温室效应

于2008年采用静态暗箱-气相色谱法对人工手插和机插2种水稻种植方式下CH4和N2O排放进行田间观测,研究稻麦轮作条件下机插水稻CH4和N2O的排放特征及其温室效应.结果表明,水稻生长季CH4排放通量人工手插水稻和机插水稻均呈先升高后降低的变化趋势,N2O仅在水稻搁田期间有明显排放,机插和人工手插水稻CH4平均排放通量分别为4.68、4.39 mg·m-2·h-1,N2O平均排放通量为92.80、111.33 μg·m-2·h-1.与人工手插水稻相比,机插水稻增加CH4排放总量14%,减少N2O排放总量11%,使稻季排放CH和N2O所产生的全球增温潜势(GWP)和"单位产量的GWP"分别提高8%和10%.在稻麦轮作条件下采用机插水稻种植方式,水稻生长期间排放的CH4和N2O所形成的温室效应有提高的趋势.     

稻秆还田方式对稻麦轮作农田CH_4和N_2O排放的影响

[目的]本研究旨在明确秸秆不同还田方式对稻麦轮作农田温室气体排放的影响,为稻麦轮作农田选择合理的秸秆还田方式提供参考。[方法]试验设置了稻秆集中沟埋还田(RD)、旋耕还田(RR)、表层覆盖还田(RC)和稻秆不还田(CK)4个处理,采用静态箱-气相色谱法监测了2014—2015稻麦轮作年农田CH_4和N_2O排放情况。[结果]同CK相比,稻秆还田增加了稻季CH_4排放,且RC处理下的CH_4累积排放量显著高于其他处理,麦季CH_4排放整体保持较低水平。同CK相比,稻秆不同还田方式增加了稻麦两季N_2O排放,但稻季各处理差异不显著,麦季RC处理下的N_2O累积排放量显著高于CK,但不同还田方式间差异不显著。3种还田方式下,RC处理的周年CH_4和N_2O排放量均为最大,RD处理最小,且RD处理的增温潜势也为最小。稻秆还田增加了稻麦轮作周年作物产量,与CK相比,RR和RD分别增加了6.70%和9.75%。与RC和RR相比,RD处理下农田温室气体排放强度分别降低了48.13%和3.38%。[结论]稻秆集中沟埋还田是稻麦轮作农田较为适宜的还田方式。     

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。     

秸秆还田模式对土壤有机碳及腐植酸含量的影响

通过9年水稻-小麦轮作田间定位试验,探讨南方稻麦两熟制农田秸秆还田模式对土壤有机碳(SOC)和腐植酸(HE)的影响。试验设置仅麦秆稻季还田(W)、仅稻秆麦季还田(R)、秸秆稻麦季均还田(RW)和秸秆均不还田(CK)共4个处理。结果表明,秸秆还田显著(P0.05)提高了0~10 cm土层SOC,对土壤总氮(TN)无明显影响;不同秸秆还田模式处理下,0~10 cm土层SOC及TN大小为WRWRCK;10~20 cm SOC及TN大小均为WCKRWR,但各处理之间的差异均不显著。秸秆还田处理中,0~10 cm土层土壤HE、富里酸(FA)和胡敏酸(HA)均低于CK,而在10~20 cm土层则高于CK。不同秸秆还田方式间,0~10 cm土层的HE、FA和HA以W处理为最高,其土壤腐殖化程度最大;而10~20 cm土层则以RW处理为最高,W处理的土壤腐殖化程度最小。相比其他秸秆还田模式,麦秸稻季还田能更好地提高土壤表层有机碳含量和腐殖质品质。     

直播旱种与秸秆还田方式对稻田温室气体排放的影响（英文）

[目的]为探讨直播旱种和麦秸秆还田方式对稻田温室气体排放的影响。[方法]以扬稻6(籼稻)和扬粳4038(粳稻)为材料进行直播,设置麦秸秆掩埋水种(SIF)、麦秸秆覆盖旱种(NSM)、麦秸秆掩埋旱种(NSI)和常规水种(TF,秸秆不还田,对照)4种处理。利用静态箱-气相色谱法测定稻田温室气体排放。[结果]旱种的产量与水种的产量无显著差异,但SIF处理的产量显著高于其它处理。稻田CH4排放通量在TF和SIF处理下呈单一的峰值曲线,在NSI和NSM处理下变化范围较小。各处理N2O排放通量呈多峰曲线。与TF相比,SIF显著增加了CH4和CO2的平均排放通量,降低了N2O的排放速率,而NSI和NSM显著降低了CH4的平均排放通量,增加了N2O和CO2的排放通量;SIF排放的CH4、N2O和CO2所产生的全球增温潜势(GWP)和单位面积产量的GWP分别增加47.3%~53.7%和32.2%~39.4%,NSI和NSM的GWP分别降低了24.2%~29.6%和30.1%~35.5%,单位面积产量的GWP分别降低21.7%~27.2%和25.6%~31.1%。[结论]麦秸秆覆盖旱种和麦秸秆掩埋旱种在维持较高产量的同时,可显著降低稻田温室气体的排放。     

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。     

不同再生稻栽培模式碳足迹与经济效益评估

通过大田试验，在湖北省武穴市花桥镇设置不同再生稻栽培模式：常规人工插秧模式CK与2个机插秧优化栽培模式OM1、OM2，探究不同栽培模式下稻田甲烷(CH4)和氧化亚氮(N2O)排放、碳足迹以及净生态系统经济效益，为再生稻低碳丰产栽培提供理论依据。结果显示，栽培模式显著影响CH4排放，但对N2O排放影响不显著；OM2模式CH4周年累积排放量相比CK和OM1模式分别降低43.5%和26.3%；栽培模式显著影响水稻产量与碳足迹；与CK、OM1模式相比，OM2模式头季产量显著增加15.2%与5.8%；再生季产量显著提高44.2%和34.7%；优化模式OM2相对于CK与OM1显著降低了碳足迹，降幅分别为40.0%和24.0%;OM2模式净生态系统经济效益最高为20 768 CNY/hm²，分别是CK与OM1模式的1.38与1.28倍。研究结果表明，OM2相比其他模式降低了CH4排放和碳足迹，提高了水稻产量和净生态系统经济效益。     

沼液替代化肥对麦季CH4、N2O排放及温室效应的影响

采用遮光密闭箱和气相色谱法,研究了化肥、化肥+稻草、50%沼液+50%化肥、100%沼液4个处理下麦季CH4和N2O的排放特征,并运用全球增温潜势(GWP)对麦季CH4和N2O排放的温室效应进行了估算。研究结果表明,与化肥处理相比,化肥+稻草处理显著(P<0.05)提高了麦季CH4和N2O排放通量,使其所产生的GWP及单位产量的GWP显著(P<0.05)增加,分别提高了57.90%和52.00%;而100%沼液、50%沼液替代化肥处理减少了麦季GWP及单位产量的GWP,分别降低了25.39%、10.88%和24.16%、10.97%,主要是由于沼液处理降低了麦季N2O排放总量。可见,稻麦轮作条件下沼液替代化肥措施会降低稻茬麦季的综合温室效应。     

不同耕作方式下农田油菜季土壤温室气体的排放研究

以位于西南大学农业部重庆紫色土生态环境重点野外科学观测试验站内于1990年设立的长期免耕试验田 为研究对象,利用静态暗箱/气相色谱法,研究传统的冬水田(DP)耕作方式改变为水旱轮作(SH)、厢作免耕 (XM)和垄作免耕(LM)后,油菜生长季土壤CO2,CH4 和N2O 的排放特征.结果表明,4种处理下CH4 排放通 量在整个油菜季上下波动,除DP外均有吸收和排放现象;N2O 的排放通量除施肥后有较大的上升外,其他时段 都表现的较为稳定;CO2 的排放季节变化明显.从排放总量上来看,4个处理油菜季排放的CO2 总量大小顺序 为:LM(5099.87)>XM(4617.33)>SH(4528.42)>DP(3715.23kg/hm2);CH4 排放总量大小为:DP(20.49)> LM(1.69kg/hm2),SH 和XM 表现为少量的CH4 的汇,大小为SH(0.55)>XM(0.13kg/hm2).N2O 总排放量的 大小为:SH(4.57)>XM(2.87)>LM(2.71)>DP(0.89kg/hm2).4个处理油菜季排放的CO2,CH4 和N2O 所产 生的综合全球增温潜势(GWP)大小顺序为:20a时间尺度LM,SH,DP和XM,100a和500a时间尺度大小顺序为 LM,SH,XM 和DP.因此,将冬水田改成垄作免耕、厢作免耕及水旱轮作制度后,虽然CH4 排放通量会显著降低, 但却会显著增加土壤CO2 和N2O 的排放.如果3种气体同时考虑,从长远来看,耕作方式的改良会增加紫色水稻 土油菜生长季土壤中CO2,CH4 和N2O 的总温室效应,从这一点考虑,对环境是不利的.     

华北平原玉米‖大豆间作农田温室气体排放及系统净温室效应评价

以华北平原玉米‖大豆为研究对象,研究间作对农田土壤CO2、CH4和N2O排放的影响,在此基础上对系统净温室气体平衡(Net greenhouse gas balance,△GWP)进行评价。结果表明,整个生育期玉米单作处理(M)的CO2累积排放最高(12.6t/hm2),玉米大豆间作处理比M处理减少4.0%~8.9%。M处理的土壤N2O排放最高(16.0kg/hm2),显著高于间作处理,间作处理比M减少32.2%~36.6%(P0.05)。间作和单作处理间土壤CH4排放没有显著差异(P0.05)。土壤CO2排放动态主要与土壤温度显著相关,而土壤N2O排放则主要与土壤水分含量显著相关(P0.05)。不同系统的△GWP不同,M系统的△GWP为8 681kg/hm2,高于等行距间作系统(6 635kg/hm2),而低于宽窄行间作系统(9 753kg/hm2)。结果显示,合理的玉米‖大豆间作模式能够减少农田温室气体排放。     

直播旱种与秸秆还田方式对稻田温室气体排放的影响

[目的]为探讨直播旱种和麦秸秆还田方式对稻田温室气体排放的影响。[方法]以扬稻6（籼稻）和扬粳4038（粳稻）为材料进行直播,设置麦秸秆掩埋水种(SIF)、麦秸秆覆盖旱种（NSM）、麦秸秆掩埋旱种(NSI)和常规水种（TF,秸秆不还田,对照）4种处理。利用静态箱-气相色谱法测定稻田温室气体排放。[结果]旱种的产量与水种的产量无显著差异,但 SIF处理的产量显著高于其它处理。稻田CH4排放通量在 TF和 SIF 处理下呈单一的峰值曲线,在 NSI和 NSM处理下变化范围较小。各处理 N2O排放通量呈多峰曲线。与 TF相比,SIF显著增加了 CH4和 CO2的平均排放通量,降低了 N2O的排放速率,而 NSI和 NSM显著降低了 CH4的平均排放通量,增加了 N2O和CO2的排放通量;SIF排放的 CH4、N2O和 CO2所产生的全球增温潜势（ GWP）和单位面积产量的 GWP分别增加47.3%~53.7%和32.2%~39.4%,NSI和 NSM的 GWP分别降低了24.2%~29.6%和30.1%~35.5%,单位面积产量的 GWP分别降低21.7%~27.2%和25.6%~31.1%。[结论]麦秸秆覆盖旱种和麦秸秆掩埋旱种在维持较高产量的同时,可显著降低稻田温室气体的排放。     

太湖地区有机与常规种植方式下稻麦轮作农田温室气体短期排放特征

为探明有机种植模式对农田温室气体排放的影响,以太湖地区有机与常规种植模式下稻麦轮作农田为研究对象,采用静态箱-气相色谱法监测农田温室气体(CO_2、CH_4和N_2O)排放的动态变化特征,并运用温室气体增温潜势(GWP)和排放强度(GHGI)进行温室效应估算。结果表明:在稻麦轮作季,有机与常规种植模式下温室气体排放通量整体动态变化趋势基本一致。在稻季,有机种植土壤CH_4排放总量为195.56 kg·hm~(-2),显著高于常规种植(119.77 kg·hm~(-2)),而CO_2和N_2O排放总量与常规种植无显著差异;在麦季,有机种植土壤CO_2、N_2O和CH_4排放总量分别为12 554.92、1.44 kg·hm~(-2)和7.02 kg·hm~(-2),常规种植土壤分别为8 096.61、2.67 kg·hm~(-2)和6.74 kg·hm~(-2)。稻季有机种植土壤温室气体GWP和GHGI显著高于常规种植,而在麦季常规种植较高。在整个稻麦轮作季,有机种植模式下温室气体GWP和GHGI分别为6 501.69 kg CO_2-eq·hm~(-2)和0.44 kg·kg~(-1),显著高于常规种植模式(4 745.38 kg CO_2-eq·hm~(-2)和0.37 kg·kg~(-1))。有机种植模式在稻季温室气体减排方面无明显优势,但是有利于麦季农田土壤温室气体的减排。     

寒地水稻秸秆还田和温度对稻田甲烷排放的影响

针对寒地水稻秸秆还田,采用定位小区连续定位观测方法,研究寒地稻田甲烷排放规律,探讨水稻秸秆还田和温度对甲烷排放影响,估算水稻生长季甲烷排放量。结果表明,水稻田甲烷排放通量呈双峰变化趋势;不还田(SR0)处理甲烷排放通量与气温显著相关,与土壤温度相关不显著,低量还田(SR1)、高量还田(SR2)处理甲烷排放通量与地表温度、5、10 cm土层温度极显著相关,与气温相关不显著;不还田(SR0)、低量还田(SR1)和高量还田(SR2)的甲烷排放通量最大值和平均值与秸秆还田量拟合方程分别为y=0.519x+0.585(R2=0.999),y=0.192x+0.350(R2=0.999),相关性显著,甲烷排放量与秸秆还田量拟合方程为y=5.055x+9.168(R2=0.999),相关性显著,甲烷排放通量和甲烷排放量随秸秆还田量增加而升高。     

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。