厢作免耕下生态种养对稻田CH4和N2O排放的影响

为明确厢作免耕养鸭、养鱼模式对双季稻田CH₄、N₂O排放量及其增温潜势（GWP）和温室气体排放强度（GHGI）的影响,了解稻田厢作免耕养殖的温室气体排放情况,本研究设置厢作免耕养鸭（W-RD）、厢作免耕养鱼（W-RF）、厢作免耕（W-CK）、平作翻耕养鸭（F-RD）、平作翻耕养鱼（F-RF）和平作翻耕（F-CK） 6个处理进行大田对比试验,采用密闭静态箱法收集CH₄和N₂O的排放量,探究双季早晚稻田CH₄和N₂O的累积排放量、GWP和GHGI。结果表明：早稻CH₄累积排放量在分蘖末期-孕穗期阶段排放最多,晚稻CH₄累积排放量主要集中在返青-分蘖末期阶段,相对于晚稻,早稻CH₄排放量占双季稻总排放量的61.60%~77.00%。早稻和晚稻的N₂O累积排放量均在分蘖末期-孕穗期阶段排放最多,W-CK处理N₂O累积排放量最高为7.85 kg·hm^-2,F-RF处理最低为2.64 kg·hm^-2,且W-CK与F-RF处理达到显著差异;厢作免耕各处理早晚稻累积N₂O排放的CO₂当量均显著高于平作翻耕各处理,且厢作免耕与平作翻耕各处理均显著低于CK处理。双季稻全球增温潜势（总GWP）和双季稻温室气体排放强度（总GHGI）均以F-CK处理最高（总GWP为25 258.08 kg·hm^-2,总GHGI为4 501.41 kg CO₂-eq·kg^-1）,以W-RF处理最低（总GWP为14 819.94 kg·hm^-2,总GHGI为2 322.83 kg CO₂-eq·kg^-1）,W-RF处理总GWP和总GHGI分别低于F-CK处理41.33%、48.40%,均达到显著差异。双季水稻总产量中W-RF和F-RF处理显著高于其他处理,W-RF和F-RF处理周年水稻总产量分别为13.36、13.20 t·hm^-2。综上所述,厢作免耕养鱼模式（W-RF）与其他处理相比既可保证水稻高产又可降低GWP和GHGI,而厢作免耕养鸭模式（W-RD）对稻田温室气体排放的影响还需要进一步研究。     

生物炭配施硅肥对夜间增温稻田碳排放强度的影响

为了研究生物炭配施硅肥对夜间增温稻田水稻产量及温室气体排放（CH₄和N₂O）的影响,2019—2020年连续两年进行田间模拟增温试验。采用3因素3水平正交试验设计：夜间增温设3水平,用铝箔反光膜夜间（19：00—6：00）覆盖水稻冠层模拟夜间增温,即W0（常温对照,不覆盖）、W1（覆盖5 mm铝箔膜）和W2（覆盖11 mm铝箔膜）;生物炭用量设3水平,即B0（对照,0）、B1（7.5t·hm^-2）和B2（17.5 t·hm^-2）;硅肥种类设3水平,即Si0（对照,不施硅）、Si1（钢渣）和Si2（矿粉）,Si1和Si2的用量（以SiO₂计）均为200kg·hm^-2。结果表明：2019年5 cm和10 cm稻田土层夜间均温分别增加0.3~1.0 ℃和0.2~0.7 ℃;2020年水稻植株冠层和株高中部夜间均温分别增加0.1~0.2 ℃和0.2~0.3 ℃。稻田CH₄排放通量呈单峰型变化趋势,排放通量最大值和累积排放量出现于分蘖-拔节期;稻田N₂O排放通量呈多峰型变化趋势。夜间增温处理的CH₄和N₂O累积排放量低于常温对照,生物炭配施硅肥可一定程度抑制CH₄排放,但促进N₂O排放。CH₄对稻田总增温潜势的贡献起主导作用,占比大于84%。夜间增温明显降低水稻产量和温室气体累积排放量,生物炭可有效缓解夜间增温对水稻产量的不利影响,配施钢渣可降低总增温潜势和排放强度。综合考虑水稻产量和稻田减排,江苏沿江同类稻田水稻低碳生产应对气候变暖的技术措施为施用生物炭17.5 t·hm^-2并配施钢渣（以SiO₂计）200 kg·hm^-2。     

不同氮肥管理方式对华北粮田N2O排放和作物产量的影响分析

通过华北小麦和玉米田已发表文献分析,明确不同施氮量、氮肥基追比及氮素调控措施对土壤N₂O排放和作物产量的影响。结果表明：高氮水平下减少氮肥用量并调整基追比有助于减少土壤N₂O排放;添加硝化抑制剂双氰胺（DCD）对小麦和玉米产量的提高和土壤N₂O的减排效果均较好。兼顾华北粮田N₂O减排和作物产量,小麦季推荐合理施氮量167～174 kg·hm^-2,基追比1∶1,添加DCD,土壤N₂O总排放量为 0.31 kg·hm^-2,籽粒产量6200 kg·hm^-2以上;玉米季推荐合理施氮量177～181 kg·hm^-2,基追比2∶3～1∶2,添加DCD,土壤N₂O总排放量1.70 kg·hm^-2,籽粒产量9000 kg·hm^-2以上。     

不同遮阴处理下施肥对水稻生长及生理特性的影响

太阳辐射减弱是气候变化的重要特征之一,研究太阳辐射减弱对水稻生产的影响,探讨通过施肥能否减缓太阳辐射减弱对水稻生长及生理代谢影响,具有重要的生产实际意义。采用田间模拟试验探讨了不同生育期遮阴条件下施用复合肥和施用硅肥对水稻生长和光合生理特性的影响。采用3因素3水平正交试验设计,遮阴设3水平,即不遮阴（S0,遮阴率为0）、开花-成熟期遮阴（S1,遮阴率为64%）和分蘖-成熟期遮阴（S2,遮阴率为64%）;施用复合肥（N-P₂O₅-K₂O）设3水平,即100（F1）、200 kg·hm^-2（F2）和300 kg·hm^-2（F3）;施用硅肥设3水平,即不施硅（R0）、钢渣200 kg·hm^-2（R1）和钢渣400 kg·hm^-2（R2）。结果表明,遮阴降低水稻株高、叶面积指数（LAI）和胞间CO₂浓度（Ci）,降低产量。与S0对比,S1、S2分别降低产量43.99%和54.24%。S1增加净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）和蒸腾速率（Tr）,降低叶绿素含量（SPAD值）,S2则增加SAPD值和Tr,降低分蘖数、Pn和Gs;施用复合肥可提高水稻株高、分蘖数、SPAD值、Pn和Tr,降低Ci和Gs。与F1相比,F2处理下LAI降低10.13%,F3则增加12.13%。与F2相比,F3处理下株高、分蘖数、SPAD值、Pn增加1.28%、8.21%、4.16%、7.64%,Tr则降低0.64%;施用硅肥可提高LAI、Pn、Gs和Tr,降低SPAD值和Ci。与R0相比,R1处理下株高和分蘖数减少1.27%和5.00%,R2处理下则增加0.50%和13.77%。研究认为,模拟太阳辐射减弱条件下,施用复合肥300 kg·hm^-2和硅肥400 kg·hm^-2,可有效减缓遮阴对水稻植株生长和光合作用的不利影响,保持较高产量。     

清液肥对滴灌棉田NH3挥发和N2O排放的影响

为研究清液肥对滴灌棉田氮素气态损失的影响,试验共设5个处理：不施氮肥（N0）、常规化肥施氮300 kg·hm^-2（TN300）和240 kg·hm^-2（TN240）、清液肥施氮300 kg·hm^-2（LN300）和240 kg·hm^-2（LN240）。结果表明：施用氮肥会显著增加滴灌棉田土壤NH₃挥发和N₂O排放,各施氮处理NH₃挥发总损失量较N0处理增加1.7~3.8倍,N₂O累积排放量较N0处理增加1.8~2.7倍。常规施氮水平下,LN300处理较TN300处理NH₃挥发损失降低42.4%,N₂O排放减少14.1%;同一减氮水平下,LN240处理NH₃挥发损失和N₂O排放分别减少29.5%和18.9%。等量氮肥投入下,施用清液肥可显著降低土壤NO₃^--N和NH₄⁺-N含量,土壤脲酶活性和反硝化酶活性也显著降低。相关性分析表明土壤NH₃挥发总量和N₂O累积排放量与0~20 cm土壤NH₄⁺-N含量、NO₃^--N含量、土壤脲酶活性和硝酸还原酶呈显著正相关,与土壤亚硝酸还原酶和羟胺还原酶无显著性相关。与常规化肥施氮相比,TN240、LN300和LN240处理棉花籽棉产量较TN300处理分别增加12.6%、9.1%和24.5%,LN240处理棉花籽棉产量较TN240处理提高10.6%。综上,清液肥施氮240 kg·hm^-2可显著减少滴灌棉田氮素气态损失,提高棉花产量,是一种值得推荐的施肥措施。     

不同水旱轮作模式全生命周期温室效应及经济效益评价

以不同水旱轮作稻田为研究对象,对比分析不同轮作模式温室气体排放特征,挖掘关键影响因素,并将温室效应和成本-收益计量相结合,通过综合评价筛选环境友好、经济效益高的轮作模式。基于大田小区试验,设置休闲-水稻、紫云英-水稻、小麦-水稻、油菜-水稻、青饲小麦-水稻、蚕豆-水稻6种水旱轮作处理,采用静态箱-气相色谱法,于2020年6月—2021年5月进行CH₄和N₂O排放原位监测,通过结构方程模型挖掘影响CH₄和N₂O排放的关键因素,采用全球增温潜势和成本-收益计算方法,评价不同轮作制度的环境和经济效应。结果表明：不同水旱轮作模式CH₄累积排放量为95.6~173.3 kg·hm^-2,排放量与冬茬秸秆还田量和水稻产量有关;N₂O累积排放量为1.5~2.5 kg·hm^-2,受施氮量、冬茬秸秆还田量、水稻产量和土壤有机质含量影响。增加氮肥施用量不仅可增加N₂O排放量,而且会导致土壤有机质含量的降低;冬茬秸秆还田量、水稻产量的变化会导致CH₄和N₂O排放的此消彼长,即秸秆还田量和水稻产量与CH₄排放量呈正相关,而与N₂O排放量呈负相关。青饲小麦-水稻轮作模式的经济效益为10 139元·hm^-2,高于其他轮作模式。对比单位经济效益的温室气体排放量发现,尽管青饲小麦-水稻轮作模式周年N₂O排放量最高、土壤固碳量低,但其单位经济收益的温室气体排放量仍最低（0.41 kg CO₂e·元^-1）;紫云英-水稻轮作分别比油菜、小麦、休闲、蚕豆与水稻的轮作方式低51%、33%、20%和4%。不同水旱轮作方式下的稻田周年温室效应有显著差异,紫云英-水稻轮作的综合温室效应（3.1 t CO₂e·hm^-2）显著低于小麦-水稻轮作（5.4 t CO₂e·hm^-2）。研究表明,与其他轮作模式相比,紫云英-水稻和蚕豆-水稻轮作在保证较高经济收益的同时温室气体排放量相对较低,冬茬秸秆还田量、绿肥还田生物量是环境效应和经济效益协同的重要影响因素。     

太湖流域不同再生稻品种的温室气体排放强度

为明确太湖流域种植再生稻的可行性及其对温室气体排放的影响,于2021年4—10月采用静态箱-气相色谱法观测了旱优73、甬优2640、丰两优香1号、两优6326和C两优华占5个品种再生稻的CH₄和N₂O排放通量以及产量。结果表明：稻季观测期内,CH₄排放峰分别出现在中稻季分蘖期和抽穗前后以及再生季前期;两季CH₄累积排放量为209~289 kg·hm^-2,再生季占比为8.3%~23.0%,其中两优6326的值最高,显著高于旱优73、甬优2640和丰两优香1号（P<0.05）。N₂O排放峰主要出现在肥料施用后和土壤水分发生剧烈变化时;两季N₂O累积排放量为0.386~0.548 kg·hm^-2,再生季占比为0.5%~2.4%,5个品种间N₂O排放量无显著差异。不同处理两季水稻总产量为6.12~12.62 t·hm^-2,再生季占比为23.8%~36.7%,其中甬优2640和丰两优香1号的两季总产量相对较高。不同处理的温室气体排放强度为0.50~1.35 t CO₂ e·t^-1,其中甬优2640最低,两优6326最高（P<0.05）。研究表明,甬优2640和丰两优香1号的两季总产量较高,且温室气体排放强度相对较低。     

氮肥品种对露地蔬菜NH3挥发及经济效益的影响

为研究不同氮肥品种在露天种植中的NH₃挥发减排效果,于2019年5月至11月在中国科学院常熟农业生态实验站种植4季叶菜类蔬菜,利用密闭室-通气法研究了不同氮肥品种处理下露地蔬菜NH₃挥发排放,并计算了NH₃挥发造成的环境损益。试验共设置5个处理,分别为常规尿素（N200,每季蔬菜施氮量为200 kg·hm^-2）、硝基复合肥（N200A）、脲酶抑制剂尿素（N200B）、有机肥部分替代（N200C）和不施肥处理（CK）。结果表明： N200处理下NH₃挥发平均累积排放量（以N计,下同）为24.75 kg·hm^-2,N200A的NH₃挥发平均累积排放量为3.75 kg·hm^-2,与N200相比降低了84.84%（P<0.05）,N200B和N200C处理的NH₃挥发平均累积排放量较N200处理分别降低了74.52%（P<0.05）和48.71%（P<0.05）;N200和N200C造成的NH₃挥发环境损益分别为928.13元·hm^-2和476.25元·hm^-2。N200A蔬菜产量最高,平均为34.03 t·hm^-2,与N200相比增加了25.13%,同时N200A的环境损益最低,为140.63元·hm^-2。研究表明,在太湖地区典型蔬菜地采用硝基复合肥、有机肥部分替代和添加脲酶抑制剂均可显著减少露地蔬菜NH₃挥发,其中硝基复合肥增产效果最好,NH₃挥发环境损益最小。     

淮北砂姜黑土区氮钾配施对小麦产量及氮、钾养分吸收利用的影响

为给淮北砂姜黑土区小麦生产中氮、钾肥的科学施用提供理论与技术依据,采用田间试验研究了不同氮、钾水平（N：180、240、300、360 kg·hm^-2;K：90、135、180 kg·hm^-2）对小麦产量、氮钾养分吸收利用以及肥料效益的影响。结果表明：（1）N₂₄₀K₁₈₀处理下小麦产量为7 686 kg·hm^-2,比低氮低钾（N₁₈₀K₉₀）处理的小麦产量显著提高7.24%,与高氮高钾（N₃₆₀K₁₈₀）处理的小麦产量无显著性差异;（2）氮、钾肥配比施用时两者存在正交互作用,该交互作用与小麦产量呈极显著正相关,对产量的贡献率为14.06%,且提高了氮、钾肥的偏生产力;（3）与低氮低钾（N₁₈₀K₉₀）处理相比,N₂₄₀K₁₈₀处理下小麦植株体内氮、钾素含量分别提高14.67%和29.53%。综合考虑小麦产量和肥料效益,本研究条件下淮北砂姜黑土区适宜的氮（N）、钾（K₂O）肥施用量分别为240 kg·hm^-2和180 kg·hm^-2。     

施用生物炭对农田土壤N2O的减排效应

生物炭作为一种土壤改良剂,在农田土壤氮素转化和温室气体减排等方面发挥着重要作用。本实验对不同施氮量的农田土壤添加生物炭,研究了其对N₂O的减排潜力,为生物炭的固氮减排提供理论依据。于2015年6月18日至9月25日,利用盆栽实验研究了施用生物炭对农田土壤在不同氮肥用量下N₂O排放的影响,实验共设4个处理：对照（CK）为不施氮处理、N1（200 kg·hm^-2）、N2（400 kg·hm^-2）和N3（600 kg·hm^-2）,各处理均施用土壤质量15%（W/W）的等量生物炭。结果表明,随着施氮量的增加,土壤N₂O的累积排放量逐渐增加,N2和N3处理差异不显著,N₂O排放系数逐渐降低,N1、N2、N3的排放系数分别为1.33%、1.27%、0.90%。Pearson相关分析表明,土壤孔隙含水量（WFPS）、土壤pH、土壤NO₃^--N和土壤微生物量氮（MBN）含量是影响N₂O排放最主要的因素,其中土壤WFPS、土壤NO₃^--N和MBN含量与N₂O排放通量之间呈极显著的正相关关系,土壤pH与N₂O排放通量之间呈极显著负相关关系。生物炭的施用对农田土壤N₂O具有巨大的减排潜力,并且生物炭与氮肥配施对土壤氮素有很好的固持作用。     

生物炭和脱硫石膏混施对稻田碳排放的影响

为探究脱硫石膏和生物炭混施对稻田CO₂、CH₄减排和碳收支的影响,在黄壤性稻田中设置了生物炭与脱硫石膏施用剂量比不同的6个处理,并利用静态箱-气相色谱法对土壤CO₂、CH₄排放通量进行了为期一年的监测。试验的6个处理分别为裸地(B)、种植水稻(R)、种植水稻+4 t·hm^-2生物炭(RC4)、RC4+4 t·hm^-2脱硫石膏(RC4G4)、RC4+8 t·hm^-2脱硫石膏(RC4G8)和RC4+16 t·hm^-2脱硫石膏(RC4G16)。结果表明,处理R在稻季的CH₄排放量为86 kg·hm^-2;单施生物炭使CH₄排放量增加了52%,进一步混施脱硫石膏则使CH₄排放量下降了69%～91%。各处理在休闲期的CH₄排放量都比较低(6.24～13.4 kg·hm^-2)。施用生物炭和脱硫石膏...     

一次性施肥稻田田面水氮素变化特征和流失风险评估

为评估单季稻一次性施肥模式中氮素径流损失风险,通过田间试验研究了一次性施肥模式中缓释氮肥类型、施用比例和氮肥施用量对田面水氮素含量的影响。结果表明:与尿素分次施肥处理(225 kg N·hm-2)相比,不同缓释氮肥(180 kg N·hm-2)一次性施肥后田面水铵态氮浓度为稳定性肥料(NIU)常规分次施肥(Urea)树脂包膜尿素(RCU)聚氨酯包膜尿素(PCU);氮肥施用量为180 kg N·hm-2时田面水铵态氮浓度随缓释氮肥施用比例增加而下降,但180 kg N·hm-2和144 kg N·hm-2处理间田面水铵态氮含量没有明显差异。尿素分次施肥和一次性施肥处理的稻田氮素径流损失风险都在施基肥后5 d。研究表明,一次性施肥模式通过缓释氮肥的应用和氮肥减量等措施,虽然基肥用量大于尿素分次施肥处理,但没有增加稻田氮素径流损失风险。     

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。     

长期配施有机肥对宁夏引黄灌区水稻产量和稻田氮素淋失及平衡特征的影响

在宁夏引黄灌区的青铜峡稻田,通过4年的田间定位试验研究了长期配施有机肥对水稻籽粒产量、氮素吸收利用和氮素淋失特征的影响。试验共设置5个处理:不施用氮肥(T₁)、常规化学氮肥300 kg·hm^-2(T₂)、优化化学氮肥210 kg·hm^-2+有机肥氮肥90 kg·hm^-2(T₃)、优化化学氮肥240 kg·hm^-2(T₄)、优化化学氮肥195 kg·hm^-2+有机肥氮肥45 kg·hm^-2(T₅).用稻田退水采集装置收集20、60 cm和100 cm深度的淋溶水,计算氮素淋失量。试验结果表明:在常规施氮和优化施氮水平下配施有机肥,水稻籽粒产量没有降低,氮肥利用率分别提高了5.2、1.9个百分点;配施有机肥可以显着降低田面水中的总氮浓度和土体中氮素淋失量,20 cm土层中总氮淋失量分别降低了9.99%和6.02%,100 cm土层中总氮淋失量分别降低了17.9%和9.3%;氮平衡特征计算结果表明,同等施氮水平下配施有机肥氮素表观损失量分别降低了12.1%和12.5%.与常规只施用化肥比较,配施有机肥可以显着降低氮素的淋洗损失,优化施氮水平下配施有机肥(T₅处理)为协调水稻产量和环境安全的合理选择。     

有机无机肥配施对苹果园温室气体排放的影响

为研究有机肥代替化肥对苹果园温室气体排放的影响,本研究基于12 a的长期定位试验,采用静态暗箱-气象色谱法监测了果园温室气体(CH_4和N_2O)排放的动态变化。试验共设置4个处理:对照(CK)、有机肥(M)、化肥(NPK)、有机无机肥配施(MNPK)。结果表明:果园年生活周期内CH_4以吸收为主;N_2O排放的高峰均出现在施肥后。各处理温室气体累积排放量差异显著(P0.05),其中M处理的CH_4累积吸收量最高,为9.95 kg·hm~(-2);MNPK处理的N_2O累积排放量显著高于NPK处理。相关性分析结果显示,土壤含水量、气温及硝态氮、铵态氮均为影响温室气体排放的因素。与NPK处理相比,MNPK处理可显著增加苹果产量,提高氮肥农学利用效率,增加CH_4吸收量、N_2O排放量和N_2O排放系数,降低综合温室气体排放强度。MNPK处理与NPK处理下单位产量CH_4的累积吸收量分别为0.04 kg·t~(-1)和0.06 kg·t~(-1),单位产量N_2O累积排放量分别为0.05 kg·t~(-1)和0.07 kg·t~(-1),两处理间差异不显著。研究表明,有机无机肥配施在保证产量的前提下更有利于苹果园的可持续发展。     

蔗田滴灌施肥土壤甲烷排放通量与活性有机碳含量的关系

【目的】研究蔗田滴灌施肥对土壤活性有机碳含量和甲烷排放通量的影响,探讨蔗田滴灌施肥土壤甲烷排放通量与土壤活性有机碳含量之间的关系。【方法】2018年3—12月在南宁市灌溉试验站开展不同滴灌灌水、施肥的田间试验,试验设4种施肥水平:常规施肥(F100,N 250 kg·hm~(-2)、P_2O_5 150 kg·hm~(-2)、K_2O 200 kg·hm~(-2))、增量施肥1(F110,在F100基础上增加10%)、增量施肥2(F120,在F100基础上增加20%)和减量施肥(F90,在F100基础上减少10%),以及2种滴灌灌水水平:W180(180 m~3·hm~(-2))和W300(300 m~3·hm~(-2))。用常规法测定不同生育时期蔗田土壤甲烷排放通量和土壤活性有机碳含量,用Pearson法分析土壤甲烷排放通量与土壤活性有机碳含量的关系。【结果】在分蘖期,W300F120处理土壤可溶性有机碳(DOC)含量较W300F100提高了156%,而土壤CH_4排放通量较其他处理低。在成熟期,W300F120处理土壤DOC含量较W300F110增加了114%,微生物量碳(MBC)较W300F110增加了49.6%。蔗田土壤CH_4排放通量仅与土壤DOC含量呈显著正相关,相关系数为0.38。【结论】土壤DOC含量显著影响蔗田土壤甲烷排放通量。W300F120处理可以提高分蘖期和成熟期蔗田土壤可溶性有机碳含量、减少分蘖期蔗田土壤CH_4排放。