土壤温室气体排放对C/N的响应

土壤碳氮比(C/N)是影响微生物活动导致土壤温室气体排放和养分有效性变化的关键因素,秸秆还田配施氮肥则是调节农田土壤C/N的重要措施。为了探讨土壤C/N对温室气体排放的影响,通过在土壤中添加等量秸秆配以不同数量N素,在室内培养条件下测定分析了土壤不同起始C/N条件下土壤温室气体排放和活性碳氮的变化动态。研究发现:不同C/N条件下,土壤温室气体排放和溶解性有机碳(DOC)、溶解性有机氮(DON)的变化趋势基本一致。土壤CO_2排放速率和DOC含量均表现为随培养时间的延长逐渐降低,培养前30 d下降幅度较大,30~75 d降低缓慢,75 d后基本平稳;土壤N_2O的排放速率和DON含量则表现为先升高后降低,N_2O的排放速率在第7 d达到最大后逐渐降低直至平稳,土壤DON含量在第14 d达到最高后逐渐降低。土壤起始C/N越低,有机碳矿化率和净氮硝化速率越高,CO_2和N_2O排放量越多;土壤CO_2和N_2O的排放速率及累积排放量不但与土壤DOC和DON含量显著相关,而且与土壤DOC/DON比值显著相关。土壤硝态氮的含量变化表现为与土壤起始C/N相关,当土壤起始C/N在20~30时,硝态氮先升高后降低;土壤起始C/N大于40时,硝态氮先降低后升高。结果表明:在实际生产中,秸秆还田后合理配施氮肥调节土壤C/N是减少温室气体排放、提高作物氮肥利用效率的重要措施,为了掌握适宜的配施量和施用时期,有必要针对不同作物农田系统继续进行田间试验研究。     

秸秆不同还田模式对玉米田温室气体排放和碳固定的影响

为了探讨小麦秸秆不同还田模式对玉米田温室气体排放和碳固定的影响,通过田间试验,测定了秸秆不同还田方式下玉米生长季温室气体(CO₂、N₂O和CH₄)的排放量和碳固定量,结果表明:秸秆不同还田模式对温室气体排放量影响不同,在玉米生长季,CO₂和N₂O累计排放量表现为秸秆过腹还田(CGS)>秸秆直接还田(CS)> 秸秆不还田(CK)> 秸秆-菌渣还田(CMS),CH₄的累计吸收量表现为CGS >CK >CMS >CS,且不同处理间差异显著(P<0.05);秸秆不同还田模式也影响土壤和植物的碳储量,耕层土壤有机碳储量表现为CGS> CMS> CS> CK,且不同处理间差异显著(P<0.05),植株、籽粒的固碳量表现为CGS> CS> CMS> CK,但不同处理间差异不显著(P>0.05).和CK相比,在CS、CGS和CMS模式下,玉米田对全球变暖的减缓效应均增加,但增加量不同,表现为CGS> CMS> CS >CK,既秸秆过腹还田模式下玉米田对全球变暖的减缓效应最大,其次是秸秆-菌渣还田模式,之后是秸秆直接还田模式.在秸秆过腹还田模式下,玉米田对全球变暖的减缓效应为22 493.83 kg CO₂·hm^-2,分别比CK、CS和CMS模式下玉米田对全球变暖的减缓效应增加24.2%、 18.7%和 1.6%.从减缓全球变暖的角度,推荐秸秆过腹还田模式,该模式也有利于形成粮食-秸秆-饲料-牲畜-肥料-粮食的良性循环,实现农田的固碳、减排.     

秸秆还田与氮肥配施对中南地区稻田土壤固碳和温室气体排放的影响

秸秆还田和氮肥施用是影响稻田土壤固碳潜力和温室气体排放的重要农作措施。通过研究油菜秸秆全量还田并配合施入不同量氮肥（150、225、300 kg·hm^-2和375 kg·hm^-2）对稻田土壤固碳量和温室气体排放的影响,评估综合增温潜势,对分析秸秆还田配施氮肥对稻田固碳效果有重要作用。结果表明,与单施氮肥和单施秸秆处理相比,秸秆还田配施氮肥显著增加土壤固碳量,秸秆配施氮肥处理固碳量最高值为147.74 kg·hm^-2,比单施氮肥处理平均高出38%。在降低温室效应方面,与单施氮肥相比,秸秆配施氮肥处理显著降低N₂O的累积排放量;与单一秸秆还田处理相比,秸秆配施氮肥处理显著提高水稻产量,降低CO₂的累积排放量,但在一定程度上增加了CH₄的排放。秸秆配施氮肥处理的温室气体强度和综合温室效应分别为0.372、5 394.22 kg CO₂-eq·hm^-2,显著低于单施氮肥处理的0.630、9 339.94 kg CO₂-eq·hm^-2,以及单一秸秆还田处理的0.816、9 872.2 kg CO₂-eq·hm^-2,因此,秸秆还田配施氮肥是降低温室气体排放强度、减缓净温室效应的有效措施。     

玉米秸秆不同还田方式下麦田温室气体排放特征

为了探讨玉米秸秆不同还田方式对麦田温室气体排放的影响,通过田间试验,设玉米秸秆不还田(CK)、玉米秸秆直接还田(CS)、玉米秸秆过腹还田(CGS)和玉米秸秆转化为食用菌基质,出菇后菌渣还田(CMS)4个处理,利用静态箱-气相色谱法测定了玉米秸秆不同还田方式下,麦田温室气体(CO₂、N₂O和CH₄)的排放特征。结果表明:玉米秸秆不同还田方式下,麦田温室气体通量均具有明显的季节变化,且排放量不同。在小麦生长季,CO₂和N₂O均表现为排放,其排放量为CK >CGS >CS >CMS;甲烷表现为吸收,其吸收量为CS >CGS >CK >CMS,且不同处理间差异显著(P<0.05)。从温室气体综合增温潜势(GWP)来看,在20、100年和500年3个时间尺度上,仅玉米秸秆不同还田方式这一环节,GWP均表现为:CS >CGS >CK >CMS,也就是说秸秆直接还田,显著增加麦田温室气体的全球增温潜势,其次是玉米秸秆过腹还田方式,而秸秆-菌渣还田则降低了麦田温室气体的全球增温潜势。从减少温室气体排放角度,推荐秸秆-菌渣还田方式。该研究结果可为秸秆合理利用和温室气体减排提供基础数据。     

氮肥模式对稻田温室气体排放和产量的影响

为探明不同施肥模式对稻田温室气体排放和水稻产量的影响,本研究以江汉平原一季中稻为研究对象,通过大田试验设置5个氮肥处理:不施氮肥(CK)、农民习惯施肥(FFP)、实时氮肥管理(RTNM)、精确定量施氮(PQNA)和一次性施肥(OOF),采用静态箱-气相色谱法研究了稻田CH_4和N_2O排放特征。结果表明:与CK相比,FFP、PQNA、RTNM和OOF显著增加了CH_4和N_2O排放。FFP、PQNA和RTNM处理CH_4排放并没有显著差异,但是OOF处理比FFP处理CH_4减排27.5%;RTNM和OOF处理比FFP处理N_2O排放分别减少了23.1%和25.0%。与FFP相比,OOF并没有降低水稻产量,而RTNM和PQNA显著增加了水稻产量。OOF较FFP、RTNM和PQNA处理增温潜势(GWP)分别减少了27.4%、12.5%和18.5%。PQNA、RTNM和OOF处理的温室气体排放强度(GHGI)较FFP分别降低了22.2%、24.4%和26.7%。研究表明,采用合理的施肥模式,在保障水稻产量的同时,能够减缓稻田温室气体排放,实现丰产增效和环境友好。在所有施肥模式中,OOF具有最低的GWP,同时能够维持水稻产量并减少追肥次数,是一种低碳丰产的施肥技术,值得在江汉平原大面积推广。     

不同稻草还田方式对稻田温室气体排放影响研究

本文以双季稻区早稻不同稻草还田方式田间试验为基础,采用静态箱法/气相色谱法测定3种稻草还田方式早稻期间的CH4、N2O排放速率。结果表明:不同稻草还田方式对稻田CH4的排放速率影响很大。免耕还田能降低CH4排放速率,翻耕还田和旋耕还田的CH4排放速率无明显差异;免耕还田的CH4排放峰值比翻耕还田和旋耕还田分别降低67.0%、54.3%,并迟7天出现;免耕还田CH4排放速率平均值比翻耕还田和旋耕还田分别降低了24.3%和27.0%;翻耕还田和旋耕还田CH4排放主要集中在早稻生长前期,而免耕还田CH4排放主要集中在中后期。旋耕还田和免耕还田的N2O排放峰值比翻耕推迟10天;免耕还田N2O排放速率平均值分别比翻耕还田和旋耕还田降低42.1%和16.7%。试验证明,免耕还田能降低稻田的CH4、N2O排放速率。     

有机肥配施比例对植烟土壤供氮能力和温室气体排放的影响

【目的】探究化肥配施有机肥及不同配施比例对植烟土壤的供氮能力及对温室气体排放的影响,为提高烟叶产量和质量及调整和优化烤烟施肥措施提供科学指导。【方法】以菜籽饼(RC)、猪粪(PM)、炭基有机肥(BOF)和花生秸秆(PS)等氮替代30%和50%化肥;通过盆栽试验,比较各施肥处理间烤烟农艺性状、生物量、土壤矿质氮含量、土壤有机碳含量、温室气体排放等方面的差异。【结果】与施用化肥(对照)处理相比,除配施炭基有机肥(BOF)处理外,其他配施有机肥处理土壤矿质氮含量均降低,降幅团棵期为22.9%～57.8%、旺长期为4.97%～66.04%、现蕾期为25.59%～83.82%、成熟期为33.58%～68.90%;除配施花生秸秆(PS)处理外,各有机肥配施处理烤烟根、茎、叶生物量无显著变化;CO₂排放量仅配施猪粪(PM)和花生秸秆(MS)处理显著增加,增幅分别为23.74%～33.40%和61.75%～87.54%;各有机肥配施比例为50%的N₂O排放量均显著增加,为7.73～21.89倍;各有机肥配施处理土壤全氮含量和有机碳含量均增加,增幅分别为1.5...     

秸秆还田深度对土壤温室气体排放及玉米产量的影响

【目的】秸秆还田是培肥地力、增加土壤有机质和改善土壤结构的重要技术手段,但以往的研究表明秸秆还田会加速土壤温室气体的排放。本研究通过对秸秆不同还田深度下农田土壤温室气体排放特征和产量的研究,明确降低温室气体排放量的最佳还田深度,以期为合理利用秸秆、提高作物产量,实现农业可持续发展提供科学依据。【方法】采用大田微区试验,以玉米为供试作物,设置4个还田深度,采用静态箱-气相色谱法测定整个玉米生长季不同还田深度下温室气体(CO₂、CH₄、N₂O)的排放特征,产量及产量构成因素。试验共设5个处理,还田深度分别为0—10 cm(T1)、10—20 cm(T2)、20—30 cm(T3)和30—40 cm(T4),同时以不还田处理作为对照(CK)。【结果】(1)在整个玉米生长季CO₂和N₂O均表现为排放,CH₄表现为吸收。CO₂累积排放量为T3处理最高,较CK显著增加了28.6%,T4处理增加最少,较CK显著增加了17.1%(P<0.05)...     

再生水配以不同氮肥对冬小麦土壤温室气体排放的影响

为探明再生水灌溉下不同氮肥对冬小麦土壤温室气体排放的影响,采用再生水和清水2种水质配以不同无机肥料(尿素、胺肥、缓释肥)的正交试验,分析不同试验处理对土壤温室气体排放和冬小麦产量的影响。结果表明:1)相对清水灌溉,再生水灌溉CO_2日平均排放通量增加4.78%~29.93%,N_2O日平均排放通量增加17.48%~32.50%。2)相对于再生水无施肥处理,再生水施肥处理CO_2日平均排放通量分别增加了14.037%、13.230%、7.353%,N_2O日平均排放通量分别增加了81.4%、99.2%、39.8%。3)再生水灌溉比地下水灌溉可以增加冬小麦产量,平均增幅3.58%。4)显著性分析表明:再生水灌溉下施肥种类对CO_2日平均排放通量影响不显著(P0.05),对N_2O日平均排放通量影响显著(P0.05);2种水质对温室气体日平均排放通量影响不显著(P0.05);施肥种类和水质对冬小麦产量无显著影响(P0.05)。     

秸秆分解对两种类型土壤无机氮和氧化亚氮排放的影响

[目的]明确作物秸秆分解对土壤无机氮和氧化亚氮(N2O)排放的影响,为不同土壤类型采用合理的氮肥用量,促进秸秆分解、增加土壤可利用养分、减少N2O等温室气体排放提供理论依据.[方法]室内采用尼龙网袋法,设置秸秆类型(小麦和玉米)、土壤类型(潮土和砂姜黑土)和氮肥用量(N0:0,N1:180 kg N·hm-2,N2:3...     

Characteristics of C and N Accumulation in Infertile Red Soil Under Different Rotation Systems

A long-term experiment was conducted at the Ecological Experimental Station of Red Soil, Chinese Academy of Sciences to investigate the characteristics of material cycling and C, N accumulation in infertile red soil under different treatments of rotation systems for 11 years. Plant biomass, amount of organic materials returned to the soil, and budget of nitrogen in soil were obviously different under conventional cultivation, coverage by shrubs ( Lespedeza formosa ), rotation of shrubs ( Lespedeza formosa ) and crops (PeanutBuckwheat). Rotation of shrubs and crops with a combination of rational fertilization would be 75 - 100% of biomass and a similar amount of organic materials returned to the soil compared with that under coverage shrubs, more input than output of nitrogen, high system stability, and increasing crop productivity. With distinct cycling, different treatments of rotation systems influenced discriminatorily soil fertility. Soil organic carbon and nitrogen were respectively less than 7 and 0.6 g kg-1 for conventional cultivation, 9- 11 and 0.6-0.9 g kg-1 for rotation of shrubs and crops, 14 - 16 g kg-1 and more than 1 g kg-1 for coverage by shrubs after 11 years, which represent low, middle and high levels of upland red soil fertility at the current situation. It implied that with cultivation system and fertilization measures, the infertile red soil could have middle to high fertility after about 10 years rational utilization. Comparison of results from different treatments showed that a large loss of organic carbon and nitrogen was caused by soil erosion which resulted in a low level of C and N in upland red soil. It could be suggested that increasing carbon storage in infertile red soil would sequester a great amount of atmospheric CO2 and mitigate the global warming potentially.     

不同水肥管理对京郊设施菜地氮素损失及氮素利用效率的影响

定量分析不同水肥管理下设施菜地的氮素损失途径及氮素利用效率,可为合理制订菜地水肥管理措施提供科学依据。2009年在北京市顺义区设施番茄大棚设置了6种水肥管理模式：（1）传统施肥+传统畦灌（N1F1）;（2）优化施肥+优化畦灌（N2F2）;（3）减量施肥+优化畦灌（N3F2）;（4）传统施肥+传统滴灌（N1D1）;（5）优化施肥+优化滴灌（N2D2）;（6）减量施肥+优化滴灌（N3D2）。利用田间观测数据对EU-Rotate_N模型进行了校验,并计算了各水肥管理下设施菜地的氮素淋失、气体损失和氮素利用效率。结果表明,各处理的土壤氮素淋失量占施肥总量的1%~9%,气体损失占施肥总量的5%~14%,各处理氮素淋失表现为N1F1>N3F2≈N2F2>N1D1>N2D2>N3D2。滴灌处理的淋失量比对应畦灌处理减少了72%~87%,气体损失量比畦灌处理平均降低了40%,其氮素利用效率比对应畦灌处理提高32%~36%。在保证蔬菜产量影响不大的情况下,优化施肥和滴灌均能有效地降低氮素淋失和气体损失,提高氮素利用效率。     

氮肥与有机肥配施对设施土壤可溶性氮动态变化的影响

【目的】在氮肥与有机肥配施条件下,研究设施番茄生长期内土壤可溶性氮（矿质氮和可溶性有机氮）的动态变化,评估可溶性氮在设施土壤中的作用,为设施土壤的合理施肥提供理论参考。【方法】以连续两年不施肥（CK）、不同施氮量（N0、N1、N2、N3）、单施有机肥（M）以及不同氮量配施有机肥（MN0、MN1、MN2、MN3）的设施番茄栽培的田间小区试验的方法,研究氮肥与有机肥配施以及不同施氮量对番茄生长期、休耕期土壤可溶性氮动态变化的影响。【结果】在番茄生长期,与施用氮肥处理相比,氮肥与有机肥配施处理均能够显著增加0-30 cm土层土壤矿质氮和土壤可溶性有机氮的含量（P＜0.01）,特别是提高了矿质氮的含量。土壤矿质氮和土壤可溶性有机氮均表现出比较大的动态变化,总体来说,土壤矿质氮和土壤可溶性有机氮含量均在第一穗果膨大期最高,在第二穗果膨大期土壤矿质氮含量大于可溶性有机氮含量,而在收获期土壤可溶性有机氮含量大于矿质氮含量,且在整个生长季内土壤矿质氮和土壤可溶性有机氮含量之间均有显著的正相关关系（P＜0.05）。在休耕期（番茄收获后60 d）,与施用氮肥处理相比,氮肥与有机肥配施处理均能显著增加0-50 cm土层土壤矿质氮和0-10 cm土层土壤可溶性有机氮的含量（P＜0.05）;在0-50 cm土层内,土壤矿质氮和土壤可溶性有机氮的含量均随土层深度加深呈逐渐下降趋势,且在20-40 cm处有明显的累积。此外,不管是在番茄生育期还是在休耕期,总体上来看,不施有机肥处理下,土壤矿质氮和土壤可溶性有机氮的含量均以N2处理的含量为最高,而且土壤可溶性有机氮在可溶性氮中占有更大的比例;而在氮肥与有机肥配施处理中,MN2和MN3处理的土壤矿质氮和土壤可溶性有机氮含量最高,而且在可溶性氮库中以土壤矿质氮为主。【结论】本试验条件下,适量氮肥与有机肥配施能够更好协调和改善设施土壤中可溶性氮的供应状况。     

不同施肥措施对稻田土壤温室气体排放的影响

选取江西红壤性双季稻水稻土为研究对象,采用盆栽模拟试验研究了4种不同施肥措施即当地农民习惯施肥(FP)、较FP减施20%化肥氮且有机肥替代20%化肥氮(T1)、在T1基础上加施Si、Zn、S三种微肥(T2)和在T2基础上采用20%缓释氮肥替代普通化肥氮(T3)对稻田主要温室气体CO2、CH4和N2O排放的影响,并对土壤微生物量碳(SMBC)、土壤微生物量氮(SMBN)、水稻产量的影响进行了分析。结果表明:4种处理稻田土壤CO2的总排放通量均无显著性差异;稻田土壤N2O的总排放量与FP处理相比,T1、T2和T3处理均有显著性减少(P<0.05),分别减少了31.72%、27.17%和43.65%,T3较T2处理显著减少22.83%(P<0.05);稻田土壤CH4的总排放量与FP处理相比,T1、T2、T3处理分别高了13.06%、13.90%、21.97%,其中T3处理差异达到显著水平(P<0.05)。与FP处理相比,T1、T2、T3处理显著提高了SMBC和SMBN的含量(P<0.05),分别提高了18.91%、19.30%、20.07%和28.95%、31.66%、29.96%;T1、T2、T3处理对水稻产量均无显著性影响。稻田土壤CH4和N2O的排放与SMBC和SMBN存在显著的相关性(P<0.01)。总体看,T3处理在降低N2O的总排放量的同时对提升土壤SMBC和SMBN含量具有明显作用。     

深耕加秸秆还田下施氮量对土壤碳氮比、玉米产量及氮效率的影响

为明确深耕加秸秆还田条件下的适宜施氮量,研究了深耕加秸秆还田条件下不同施氮量[0、240、270、300(当地生产平均施氮水平)、330、360 kg/hm2N]对土壤碳氮比、玉米产量及氮效率的影响。结果表明,深耕加秸秆还田下增施氮肥可以提高玉米植株干物质和氮素积累量,增加土壤有机质和全氮含量,调节土壤碳氮比,进而提高玉米籽粒产量和氮效率。深耕加秸秆还田条件下,随着施氮量的增加,土壤有机质和全氮含量增加,碳氮比降低;玉米植株干物质积累量、氮素积累量、籽粒产量及氮素农学效率、氮素表观利用率均先增加后降低,以330 kg/hm2处理最高,其籽粒产量、氮素农学效率、氮素表观利用率比当地生产平均施氮水平300 kg/hm2处理分别显著提高9.3%、23.6%、46.7%,但其产量与360 kg/hm2处理差异不显著。表明,深耕加秸秆还田条件下,玉米需适当增加氮肥施用量,试验区玉米适宜氮肥用量以330 kg/hm2(较当地平均施氮水平高10%)为宜。     

不同种类氮肥对日光温室土壤环境及土壤肥力的影响

等量施氮条件下,对日光温室生菜施以不同种类氮肥,探讨其对温室土壤环境及土壤肥力的影响。结果表明,温室土壤可溶性盐含量、EC、p H均随温室生产过程而增大,不同种类氮肥影响土壤环境及土壤肥力的变化进程;化学肥料显著提高土壤可溶性盐、EC,硝酸钙、尿素显著提高土壤p H,加速了土壤环境恶化,施用有机肥或有机肥尿素配施则有效减缓土壤可溶性盐、EC、p H的变化,减缓土壤环境恶化;施用有机肥、有机肥和尿素配施能显著提高土壤有机质含量和碱解氮含量,一定程度提高土壤速效P、速效K含量,提高土壤肥力水平。     

不同施肥类型对北方稻田土壤温室气体排放的影响

利用静态暗箱-气相色谱法研究了吉林省延边地区不同施肥类型对水稻土壤CO2、CH4和N2O排放通量的影响。结果表明,稻田3种温室气体的排放存在明显的季节特征,CO2排放主要集中于8~10月,而CH4排放以7、8月为主,水稻生育盛期时N2O表现出明显的负排放特征,净排放发生于移栽期及秋季晒田期;有机肥与化肥配施促进了水稻生育盛期CO2和CH4的排放,导致生长季CO2和CH4排放总量显著高于单施化肥和单施有机肥处理,而单施化肥处理促进了生长季N2O净排放。水稻植株促进了水稻生育期6~8月稻田CO2和CH4的排放,与无植株相比,月均通量分别增加了42.9%~226.1%和146.6%~418.9%。生长季土壤温度对稻田CH4排放具有显著影响,但对CO2和N2O排放影响不显著。