稻作制有机肥地下水位对稻田甲烷排放的影响

采用大田小区试验和长期定位模拟试验,研究了稻作制、有机肥、地下水位对稻田甲烷排放的影响。结果表明,水稻不同生育期甲烷的排放规律4种稻作制有比较一致的变化趋势,早、晚稻均以分蘖期甲烷的排放速率最大,以后逐渐减少。4种稻作制中稻—稻—绿肥甲烷的排放量最小;有机肥施用可明显增加甲烷的排放量;高水位稻田甲烷的排放量明显高于低水位稻田;晚稻甲烷的排放量高于早稻。     

不同有机肥施用量对稻田甲烷排放的影响

为探讨不同有机肥施用量对稻田甲烷排放的规律,采用静态箱技术进行了模拟池中稻田排放甲烷的试验。结果表明：模拟池稻田甲烷的年排放总量为１２８０ｋｇ／ｈｍ＾２,晚稻高于早稻,前者是后者的２倍多,高量绿肥,常量绿肥＋经肥和纯化肥３个处理甲烷的年排放量分别为１８０８,１５３３和５３０ｋｇ／ｈｍ＾２,早稻以分蘖末期和幼穗分化始期时甲烷排放量最大。晚稻从分蘖开始逐渐增加,至分蘖盛期和末期达峰值,孕穗期急剧减少,     

农田管理措施对红壤稻田系统杂草种群结构的影响

以长期定位试验为依托,研究了红壤稻田系统不同轮作制度、施肥条件、地下水位状况对晚稻田间杂草种群的影响.结果表明:在不同轮作制度下,稻稻冬绿肥的稻田系统中杂草密度最大,为409.8株/m2;在不同施肥处理中,以单施化肥处理的稻田系统中杂草密度最大,为513.7株/m2;在不同水分管理条件下,低水位更有利于杂草的生长,杂草密度达到376.6株/m2.不同农田管理措施下杂草种群组成存在差异,以施肥措施对杂草种群组成影响最大.     

不同稻作制、有机肥用量及地下水深度对红壤性水稻土无机磷形态的影响

 【目的】探明耕作,施肥,灌溉等农艺措施对红壤性水稻土无机磷状况的影响。【方法】利用蒋柏藩等的无机磷分级方法研究了在长期定位试验条件下稻作制和有机肥用量及地下水位深度对红壤性水稻土无机磷形态的影响。【结果】红黄泥耕层土壤的无机磷总量为398.6～546.1 mg?kg-1,平均为（471.4±40.5）mg?kg-1。无机磷各形态以O-P和Fe-P为主,平均分别占无机磷总量的39.2%和38.6%。不同稻作制间,稻-稻-冬泡的无机磷总量高于稻-稻-油菜和稻-稻-绿肥。不同有机肥施用量处理间,化肥处理的无机磷总量高于常量有机肥和高量有机肥处理。低地下水位有利于土壤无机磷的积累。不同稻作制间,Fe-P的绝对含量和相对含量均为稻-稻-冬泡、稻-稻-油菜>稻-稻-绿肥;在同一稻作制下,随着年际的变化,Ca2-P、Ca10-P和Fe-P含量有下降的趋势,而Al-P、O-P和Ca8-P含量都有增大的趋势;不同施肥量处理间,Ca10-P、Fe-P和Al-P的绝对含量和相对含量均为化肥处理>常量有机肥、高量有机肥处理;在同一种有机肥施用量处理下,随着年际的变化,Ca2-P、Ca10-P和Fe-P含量都有下降的趋势,而Al-P、O-P和Ca8-P含量则都有上升趋势。不同地下水位处理,低水位（-80 cm）处理的Ca10-P和Fe-P含量大于高水位（-20 cm）处理,低水位（-80 cm）处理的Ca2-P和O-P含量小于高水位（-20 cm）处理;在同一地下水位下,随着年际的变化,Ca2-P和Fe-P含量有下降的势,而Al-P、O-P和Ca8-P含量都有上升趋势。【结论】冬季种植作物,土壤无机磷含量减少,而冬季施用绿肥,可使Fe-P含量减少;单纯施用化肥,可使无机磷含量和Ca10-P、Fe-P和Al-P增加;低地下水位有利于土壤无机磷的积累。     

红壤性水稻土甲烷排放规律研究Ⅰ.不同稻作制模拟小区甲烷排放规律

为了有效控制稻田甲烷排放量 ,保护生态环境 ,采用静态箱技术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 1498.5 2 kg/ hm2 ,稻 -稻 -绿肥制处理居中 ,为 1437.6 6 kg/ hm2 ,稻 -稻 -油菜制处理最低 ,为 12 30 .95 kg/ hm2 .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 ,晚稻的出现在返青期 .讨论了稻田甲烷排放与环境温度及稻田土壤无定形氧化铁含量的关系 ,二者变化趋势基本一致 ,但无明显相关性 .     

长期施肥下南方黄泥田稻田甲烷排放特征及温室效应研究

采用静态箱—气相色谱法对长期施肥下南方黄泥稻田甲烷排放进行观测。结果表明:不同施肥条件下各处理稻田甲烷排放均呈先上升后下降的变化趋势,其中排放峰值出现在水稻分蘖期。施肥促进稻田甲烷排放,与对照不施肥相比,施肥处理的甲烷季节累积排放增加22.3~74.2kg/hm2,增幅达17.4%~58.0%,其中化肥+有机肥处理显著高于单施化肥NPK,但NPKM、NPKS处理间差异不显著。与不施肥相比,施肥处理对温室效应的贡献达1.18~1.58倍。     

稻作制与有机肥及地下水对水稻土硫素状况的影响Ⅰ．全硫和有效硫含量

为探明耕作、施肥、灌溉等农艺措施对水稻土硫素状况的影响，研究了在长期定位试验条件下稻作制、有机肥用量及地下水位对水稻土全硫及有效硫含量的影响。结果表明，不同稻作制间，耕层土壤全硫含量以稻－稻－冬泡最高，稻－稻－冬绿次之，稻－稻－冬油最低；有效硫含量则以冬绿处理最高，冬泡处理最低；不同有机肥施用水平之间，耕层土壤全硫含量为常量有机肥处理最高，高量有机肥处理居中，化肥处理最低。高地下水位能提高土壤中全硫含量，但不利于土壤硫的有效化。     

稻作制与有机肥及地下水位对水稻土硫素状况的影响Ⅰ.全硫和有效硫含量

为探明耕作、施肥、灌溉等农艺措施对水稻土硫素状况的影响，研究了在长期定位试验条件下稻作制、有机肥用量及地下水位对水稻土全硫及有效硫含量的影响.结果表明，不同稻作制间，耕层土壤全硫含量以稻-稻-冬泡最高，稻-稻-冬绿次之，稻-稻-冬油最低；有效硫含量则以冬绿处理最高，冬泡处理最低；不同有机肥施用水平之间，耕层土壤全硫含量为常量有机肥处理最高，高量有机肥处理居中，化肥处理最低.高地下水位能提高土壤中全硫含量，但不利于土壤硫的有效化.     

不同农作措施对稻田甲烷排放通量的影响

通过网室小区试验，观测得到单施尿素处理的甲烷排放通量为０．６４ｍｇ／ｍ￣２·ｈ；农家肥＋尿素处理、农家肥＋硝铵处理、农家肥＋硫铵处理的甲烷排放通量分别为５７．１，４２．１，３０．７１ｍｇ／ｍ￣２·ｈ；农家肥＋硫铵＋间歇灌溉处理和农家肥十尿素＋间歇灌溉处理的甲烷排放通量分别为２２．０和１４，７ｍｇ／ｍ￣２·ｈ。结果表明，以农家肥为基肥的５个处理的甲烷排放通量大大高于单施尿素处理的甲烷排放通量，表明高量有机肥是影响甲烷排放通量的首要因素。对于甲烷排放通量，追施硫铵、硝铵处理比追施尿素处理分别减少４６．２％和２６．３％；间歇灌溉处理比淹灌处理减少２８．３－７４．３％。表明追施硫铵、硝铵，间歇灌溉可明显降低甲烷排放通量。     

有机肥对水稻产量和温室气体排放影响的研究进展

水稻是我国最主要的粮食作物,稻田是农业温室气体的重要排放源。在水稻种植和研究中,有机肥因其有机质含量高、养分全面、肥效稳定等特性被广泛应用。有机肥能够改善稻田土壤的理化性质,改变土壤微生物的活性和群落结构,进而直接或间接影响稻田温室的气体排放。然而,有机肥种类繁多,不同类型有机肥对稻田土壤的作用机理及影响温室气体排放的机制存在一定的复杂性。本文以有机肥对土壤理化性质的影响为出发点,系统综述有机肥对水稻根系、地上部生长、产量及其构成因素的影响,阐述有机肥通过改变土壤碳氮比以及土壤产甲烷菌、甲烷氧化菌等微生物活性等途径,直接或间接影响稻田甲烷和氧化亚氮排放的生理机制,并阐述不同类型有机肥对稻田甲烷、氧化亚氮排放的影响。结合国内外研究进展,对不同类型有机肥增减排稻田甲烷、氧化亚氮能力的文献进行梳理,提出未来有机肥对水稻生产和稻田温室气体排放关系的研究方向,以期为更好地揭示有机肥对水稻产量形成、稻田温室气体排放的作用机制及为稻田温室气体减排提供理论依据。     

广州地区晚季稻田甲烷排放通量与施肥影响研究

研究了广州地区晚季稻田在农业管理措施和肥效基本相同情况下，施用不同肥料类型对稻田甲烷（ＣＨ４）排放通量的影响。试验初步表明：晚季稻田ＣＨ＿４排放基本集中在水稻生长前期；稻田处于灌溉淹水状态是ＣＨ＿４产生的必要条件；稻田处于干湿期间无明显ＣＨ＿４排放；施用有机肥料ＣＨ＿４的排放量明显高于施纯化肥；温度高有利于ＣＨ＿４排放。     

稻田土壤氧化态有机碳组分变化及其与甲烷排放的关联性

稻田土壤有机碳是甲烷排放的关键底物之一,不同研究者由于采取的有机碳研究方法不同而得出稻田甲烷排放与土壤有机碳关系的结论不一。为明确影响稻田甲烷排放的土壤有机碳组分,设计了稻田施用不同外源有机碳(稻草还田、鸡粪和猪粪)的田间试验,对稻田甲烷排放和土壤有机碳组分的动态变化及其关联性进行监测和分析。结果表明,猪粪处理的甲烷排放与化肥处理无显著差异,而鸡粪和稻草2个处理的甲烷排放分别比化肥增加1.67倍(P<0.05),2.69倍(P<0.05);甲烷排放量与土壤易氧化有机碳含量显示相同顺序:稻草>鸡粪>猪粪>化肥;通径分析表明,土壤易氧化有机碳组分1(被33 mmol/L KMnO₄氧化的有机碳)与甲烷排放直接相关,其他有机碳组分仅通过组分1间接作用于水稻生育后期甲烷排放,且排放量较低。由此推断,易氧化有机碳组分1是甲烷排放的主要底物,通过有效措施降低肥源中易氧化态有机碳组分1是减排甲烷的关键技术之一。     

再生稻和双季稻田CH4排放对比研究

【目的】 为了探索生态可持续的稻作模式,对比研究了长江中下游地区双季稻和再生稻稻作模式的产量潜力和CH₄排放特征,以此为选取绿色、生态经济可持续的稻作模式提供科学依据。【方法】 于2017—2018年依托湖南省益阳市大通湖区宏硕生态农业农机合作社科研基地,设置了双季稻和再生稻2种模式,对比分析了产量潜力、稻田生育期间CH₄排放动态和稻田生态系统CH₄季节性累积排放规律以及评估了单位产量稻田CH₄排放。【结果】 试验期间,从产量方面来看,双季稻早稻产量为7.37 t·hm ^-2,再生稻头季产量为8.84 t·hm ^-2,头季相比早稻增产19.95%。双季稻晚稻产量为6.82 t·hm ^-2,再生稻再生季产量为3.39 t·hm ^-2,再生季相比晚稻减产50.29%。综合两季,双季稻总产量为14.19 t·hm ^-2,再生稻总产量为12.22 t·hm ^-2;从生育期间CH₄排放动态来看,双季稻在分蘖期和齐穗期左右排放较强峰值,再生稻除了在分蘖期和齐穗期有较强的排放以外,其在施用促芽肥时也出现了小峰值。但总体双季稻的排放范围（- 0.06—1.30 μmol·m ^-2·s ^-1）要高于再生稻的排放范围（- 0.01—0.70 μmol·m ^-2·s ^-1）;从稻田CH₄季节性累积排放来看,双季稻CH₄累积排放要高于再生稻。再生稻头季累积排放范围在23.90—266.59kg·hm ^-2,再生季累积排放范围在0.00—46.14 kg·hm ^-2。双季稻早稻季节累积排放范围在为35.57—251.29kg·hm ^-2,晚稻季节累积排放范围在为10.74—321.59 kg·hm ^-2。双季稻CH₄季节累积排放A-B（两叶一心至分蘖后期）段>B-C（分蘖后期至齐穗期）段>C-D（齐穗期至成熟期）段,且全生育期双季稻累积排放达922.35 kg·hm ^-2。再生稻CH₄累积排放B-C段>A-B段>C-D段,且全生育期CH₄累积排放为609.74 kg·hm ^-2,即相比对照双季稻,再生稻CH₄累积排放降低了33.89%;最后通过评估单位产量CH₄排放可知,早稻单位产量CH₄排放为0.069 kg·kg ^-1,头季单位产量CH₄排放为0.062 kg·kg ^-1,头季相比早稻减少了10.14%;晚稻单位产量CH₄排放为0.061 kg·kg ^-1,再生季单位产量CH₄排放为0.018 kg·kg ^-1,再生季相比晚稻降低了70.49%。综合两季,双季稻单位产量CH₄排放为0.065 kg·kg ^-1,再生稻单位产量CH₄排放为0.050 kg·kg ^-1,再生稻相比双季稻降低了23.08%。 【结论】 从单位产量下CH₄排放角度来看,在长江中下游双季稻的主产区扩大种植再生稻是为良策。     

不同水稻品种甲烷排放与土壤酶的关系

为明确不同水稻品种甲烷（CH₄）排放差异形成与根际土壤过氧化氢酶、脲酶活性的关系,选取早稻晚稻各3个品种为大田供试材料,采用密闭静态暗箱法收集CH₄气体,监测早稻晚稻不同品种CH₄排放动态,以及不同品种在主要生育时期根际土壤的过氧化氢酶、脲酶活性,并对不同水稻品种CH₄排放与两种酶活性进行了线性回归分析。结果表明：双季稻品种CH₄排放差异显著,晚稻CH₄累积排放量明显高于早稻,早稻品种中CH₄累积排放量以湘早籼24号最高,株两优819最低,相差31.78%;晚稻以湘晚籼17号最高,Y两优1号最低,相差17.31%。双季稻品种在不同生育期根际土壤的过氧化氢酶、脲酶活性存在差异,早稻过氧化氢酶活性在孕穗期最高,晚稻过氧化氢酶、双季稻脲酶活性均在分蘖期最高;双季稻田CH₄排放与脲酶正相关,达到极显著水平（P<0.01）,与过氧化氢酶正相关,达到显著水平（P<0.05）。综上,双季稻品种甲烷排放与水稻根际土壤过氧化氢酶、脲酶关系密切,降低水稻品种根际土壤的过氧化氢酶、脲酶活性有利于稻田CH₄减排。     

Effects of Long-Term Organic Amendments on Soil Organic Carbon in a Paddy Field: A Case Study on Red Soil

Soil organic carbon (SOC) is one of the main carbon reservoirs in the terrestrial ecosystem. It is important to study SOC dynamics and effects of organic carbon amendments in paddy fields because of their vest expansion in south China. A study was carried out to evaluate the relationship between the SOC content and organic carbon input under various organic amendments at a long-term fertilization experiment that was established on a red soil under a double rice cropping system in 1981. The treatments included non-fertilization (CK), nitrogen-phosphorus-potassium fertilization in early rice only (NPK), green manure (Astragalus sinicus L.) in early rice only (OM1), high rate of green manure in early rice only (OM2), combined green manure in early rice and farmyard manure in late rice (OM3), combined green manure in early rice, farmyard manure in late rice and rice straw mulching in winter (OM4), combined green manure in early rice and rice straw mulching in winter (OM5). Our data showed that the SOC content was the highest under OM3 and OM4, followed by OM1, OM2 and OM5, then NPK fertilization, and the lowest under non-fertilization. However, our analyses in SOC stock indicated a significant difference between OM3 (33.9 t ha-1) and OM4 (31.8 t ha-1), but no difference between NPK fertilization (27 t ha-1) and nonfertilization (28.1 t ha-1). There was a significant linear increase in SOC over time for all treatments, and the slop of linear equation was greater in organic manure treatments (0.276-0.344 g kg-1 yr-1) than in chemical fertilizer (0.216 g kg-1 yr-1) and no fertilizer (0.127 g kg-1 yr-1).     

绿肥粉垄耦合对稻田耕层土壤团粒结构特征的影响

[目的]研究稻田生态系统耕层优化对双季稻田耕层土壤团粒结构特征的影响,为探明和评估绿肥粉垄耦合土壤物理结构特征及稻田土壤逆境调控提供理论依据.[方法]2017—2018年在广西农业科学院试验田(南宁)开展为期4个稻季的定位试验,早稻采用粉垄耕作(F)和常规耕作(C)2种方式,以不施肥(N)为对照,设置常规施用化肥(N0)、同等肥力条件下单倍绿肥配施化肥(N1)和双倍绿肥配施化肥(N2),共设8个处理(CN、CN0、CN1、CN2、FN、FN0、FN1、FN2),晚稻实行常规施用化肥免耕.采用粒度分析仪测定0~15、15~30和30~45 cm耕层黏粒、粉粒、砂粒的土壤粒径含量;采用湿筛法测定0~15 cm层土壤水稳性团聚体含量,计算土壤水稳性团聚体凝聚力的关键指标,即平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD);采用电子显微镜扫描团聚体超微观形态结构;采用土壤紧实度仪测定不同耕层土壤紧实度.[结果]FN1处理提高了0~15和30~45 cm土壤黏粒含量,其中早稻分别增加0.75%和2.10%,晚稻分别增加0.67%和0.09%;FN2提高了除晚稻30~45 cm以外的其他耕层土壤粉粒含量.绿肥粉垄耦合能提高稻田土壤团聚体的凝聚效果.同一季稻田粉垄耕作土壤MWD和GWD均低于常规耕作,其中早稻和晚稻粉垄耕作土壤MWD较常规耕作分别降低0.19~0.96和0.47~0.72 mm,GMD较常规耕作分别降低0.36~1.52和0.79~1.15 mm.绿肥用量的增加有效提高了土壤MWD和GMD,其中FN1和FN2早稻处理下分别提高0.75和1.06 mm,晚稻分别提高0.21和0.31 mm.FN1处理提高土壤持水性和通气性,有效促进了土壤团聚体的形成.粉垄耕作下土壤微观结构呈孔隙多而偏小,空洞少而偏大的特征.晚稻FN1处理的土壤微团聚体和大团聚体含量最高,分别占8.60%和29.09%,免耕晚稻的土壤微团聚体和大团聚体含量较粉垄早稻有所提升,FN1处理增加了3.88%和1.34%,FN2处理增加了12.04%和9.01%.粉垄耕作下早、晚稻不同土层土壤紧实度均低于常规耕作,免耕晚稻的土壤紧实度高于免耕早稻.与常规耕作相比,FN1早稻土壤紧实度从土层自上而下分别降低8.90、22.73和55.15 kPa,晚稻分别降低1.20、28.84和53.93 kPa,FN2早稻分别降低5.80、25.37和66.00 kPa,晚稻分别降低6.80、36.97和50.33 kPa.[结论]绿肥还田对粉垄耕作稻田土壤微形态结构特征产生重要影响,绿肥粉垄耦合有助于集约化水稻抗逆栽培、实现减肥增效.     

稻草还田和冬种绿肥对华南双季稻产量及稻田CH4排放的影响

以常规稻合丰占为材料,开展田间裂区试验,主因素设稻草不还田和全部稻草还田2种处理,副因素设冬闲和冬种绿肥并全部还田2种处理,研究稻草还田和冬种绿肥及其互作对华南双季稻产量和稻田CH4排放的影响,以期为华南双季稻低碳高产栽培提供指导。结果表明:稻草全量还田显著提高水稻产量,平均增产4.8%,主要原因是稻草还田促进水稻的干物质积累,增加了每穗粒数,但稻草还田极显著增加稻田CH4排放量,平均增幅为41.8%;冬种紫云英绿肥显著提高水稻产量,平均增产3.6%,同时稻田CH4排放量也增加,但差异没有达到显著水平。无论是对水稻产量还是稻田CH4排放,稻草还田和冬种绿肥处理之间的互作效应均不显著,表明二者的作用是相互独立的。综合考虑水稻产量和CH4排放的表现,冬种紫云英绿肥可作为华南双季稻低碳高产栽培的重要措施。     

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。