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。     

淡水养殖系统温室气体CH4和N2O排放量研究进展

2016年全球鱼类产量达到1.71亿t,对动物蛋白消费量的贡献率为17%。淡水养殖是鱼类产品的重要来源,贡献率为30%,大量投喂饲料强烈影响着水体CH4和N2O排放。本文综合分析了淡水养殖系统CH4和N2O排放的特征,稻田转变为具有曝气增氧系统的养殖塘降低了CH4排放,而转变为普通(粗放型)养殖塘则显著提高了CH4排放。稻鱼共作改变了稻田系统CH4和N2O排放,促进了深水层(>11.5 cm)稻田CH4和N2O排放,相反却降低了浅水层(<11.5 cm)稻田CH4和N2O排放;整合全球数据,稻鱼共作稻田在不同类型淡水养殖系统中具有较高的CH4和N2O排放系数,降低水层深度是减缓稻鱼共作稻田温室气体排放的重要途径。与粗放型养殖相比,集约化淡水养殖系统虽然N2O排放系数较高,但是CH4排放量和综合温室效应很低,是淡水养殖发展的方向。全球淡水养殖系统CH4排放量初步估计为6.04 Tg,N2O排放量为36.7 Gg。提升淡水养殖系统集约化水平是提高饲料转化系数、减缓温室气体排放和削减对水体环境负荷的重要途径,是实现可持续发展的关键。     

不同种类有机肥施用对一季稻田CH_4排放的影响

选取不同施肥处理的一季中稻田为研究对象,采用静态箱-气相色谱法对一季稻CH4排放通量进行手动观测。结果表明,与不施肥相比,各施肥处理CH4平均排放通量均有不同程度增加。其中稻草还田+化肥处理(稻草处理)CH4平均排放通量为31.04mg·m-2·h-1,比化肥处理和猪粪+化肥处理(猪粪处理)分别增加326.4%(P<0.05)和211.7%(P<0.05),鸡粪+化肥处理(鸡粪处理)比化肥和猪粪处理分别增加140.4%(P<0.05)和75.7%(P<0.05)。说明稻草还田和鸡粪处理显著增加稻田CH4排放通量,而猪粪处理与化肥无显著差异。同时对有关的环境因子进行分析表明,不同处理的土壤表层5cm温度、Eh与CH4排放通量存在显著相关关系;土壤pH值和水层厚度与稻田CH4季节排放通量相关性不明显。猪粪处理单位产量全球增温潜势(GWP)为0.83kg·kg-1,是较好的推荐施肥处理,对环境与产量之间效益的协调具有较好的作用。     

不同改良剂对滨海盐土区稻田综合温室效应的影响

为了评估氮肥配施不同改良剂（腐殖酸、磷石膏、禾康改良剂）对滨海盐土区稻田CH4、N2O排放和综合温室效应（global warming potential,GWP）的影响,于2017年7—10月采用静态暗箱-气相色谱法对滨海盐土区稻田CH4和N2O排放通量进行原位监测。共设置5个处理：空白（N0）、仅施氮肥（N1）、氮肥配施腐殖酸（N1H1）、氮肥配施磷石膏（N1G1）、氮肥配施禾康改良剂（N1A1）。结果表明：与N0处理相比,无论是否添加改良剂,氮肥处理都显著增加了稻田N2O排放量的110.2%～139.1%（P<0.05）,增加水稻产量的41.1%～71.6%（P<0.05）,但不显著影响CH4排放。与N1处理相比,氮肥配施3种不同改良剂并没有显著影响CH4、N2O排放和GWP;N1A1处理显著增加了水稻产量的21.6％（P<0.05）。因此,推荐使用N1A1施肥方案,以增加水稻产量,同时不显著影响温室气体排放。     

不同种类有机肥施用对一季稻田ＣＨ４排放的影响

选取不同施肥处理的一季中稻田为研究对象,采用静态箱-气相色谱法对一季稻CH4排放通量进行手动观测。结果表明,与不施肥相比,各施肥处理CH4平均排放通量均有不同程度增加。其中稻草还田+化肥处理（稻草处理）CH4平均排放通量为31.04 mg·m-2·h-1,比化肥处理和猪粪+化肥处理（猪粪处理）分别增加326.4%（P<0.05）和211.7%（P<0.05）,鸡粪+化肥处理（鸡粪处理）比化肥和猪粪处理分别增加140.4%（P<0.05）和75.7%（P<0.05）。说明稻草还田和鸡粪处理显著增加稻田CH4排放通量,而猪粪处理与化肥无显著差异。同时对有关的环境因子进行分析表明,不同处理的土壤表层5 cm温度、Eh与CH4排放通量存在显著相关关系;土壤pH值和水层厚度与稻田CH4季节排放通量相关性不明显。猪粪处理单位产量全球增温潜势（GWP）为0.83 kg·kg-1,是较好的推荐施肥处理,对环境与产量之间效益的协调具有较好的作用。

     

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。     

秸秆还田下生物炭和硫酸铵对稻田N2O和CH4排放的影响

【目的】以江淮地区麦茬稻田为对象,研究秸秆还田下不同施肥处理对稻田N2O和CH4排放的影响,并结合水稻产量计算不同处理综合温室效应（GWPs）和温室气体强度（GHGI）。【方法】试验采用裂区设计,主处理2个水平,为秸秆还田（S）和秸秆移除（NS）,副处理4个水平,分别为不施氮肥（CK）、传统施肥（T0）、生物炭与尿素配施（T1）和单施硫酸铵（T2）,共计8个处理,采用静态暗箱GC气相色谱法检测不同处理稻田N2O和CH4排放通量,测定土壤温度、湿度和无机氮含量,统计水稻产量,计算综合温室效应和温室气体强度。【结果】无论是秸秆还田还是移除条件下,除CK外,其他施肥处理的 N2O和CH4排放通量都会在基肥和追肥施用后出现峰值。无论秸秆还田与否,与传统施肥处理相比,生物炭与尿素配施和单施硫酸铵处理均能显著降低N2O和CH4累积排放通量。在秸秆还田和移除条件下,与传统施肥处理相比,生物炭与尿素配施处理均会导致水稻产量显著降低,但会提高土壤NO-3含量,增加对周围水体污染的风险。在秸秆移除和还田条件下,与传统施肥处理相比,单施硫酸铵均能显著增加水稻产量,增幅分别为12.27%和7.78%。与秸秆移除相比,秸秆还田条件下单施硫酸铵会显著促进N2O排放,但显著降低CH4的排放以及综合温室效应和温室气体强度。【结论】在目前秸秆还田造成CH4排放增加的背景下,用硫酸铵替代尿素能显著降低CH4排放,并提高水稻产量,降低综合温室效应,施用效果最佳。     

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。     

追施沼液对不同pH土壤CH4和N2O排放的影响

摸清不同pH土壤施用沼液后CH4和N2O的排放特征,对沼液农田回用的有效性及其养分管理具有重要意义.通过盆栽试验,探讨了猪粪沼液在pH为5.5(S5.5)、6.5(S6.5)和8.2(S8.2)的菜地土壤追施后CH4和N2O气体的排放特征.研究结果发现,不同pH菜地土壤追施猪粪沼液后,CH4和N2O排放速率和总量增加,特别是在S6.5和S8.2土壤中,二者增幅均显著高于施用化肥的处理.追施猪粪沼液后,CH4在pH较低的土壤(S5.5和S6.5)开始表现为负排放,随后逐渐表现为正排放,而在pH较高的土壤(S8.2)始终为正排放.N2O的排放表现为:S5.5土壤仅在第三次施沼液后,其N2O瞬时排放速率显著高于施用化肥和对照处理;而在S6.5和S8.2土壤N2O排放速率均显著增加,其平均排放速率显著高于施用化肥和对照处理.追施沼液后,整个生长季内CH4平均排放量在不同pH土壤间的变化趋势为S8.2＞S6.5＞S5.5,N2O排放的变化趋势为S6.5＞S8.2＞S5.5.碱性土壤上施用沼液会增加其氮素损失和环境污染的可能性.     

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。     

Effects of Chinese Milk Vetch (Astragalus sinicus L.) Residue Incorporation on CH4 and N2O Emission from a Double-Rice Paddy Soil

Methane (CH₄) and nitrous oxide (N₂O) emissions from paddy soils have seldom been estimated when leguminous green manure is applied as a nitrogen source. In this paper, gas fluxes were measured by using a pot sampling device combined with a static chamber method to estimate the effects of Chinese milk vetch (Astragalus sinicus L., CMV) on CH₄ and N₂O emissions and their integrated global warming potentials (GWP) in a double-rice cropping system. Four treatments (no nitrogen fertilizer, NF; urea as chemical fertilizer, CF; CMV incorporation, MV; 50% CMV incorporation and 50% urea, MVCF) were established. CH₄ flux peaked on the 15th d after treatment application. Total season CH₄ emission was increased by MV and MVCF by 370 and 209%, 152 and 66%, when compared with NF and CF, respectively. Most of the increased CH₄ was emitted in the first two months after incorporation of CMV. N₂O emission from CF was 17- and 5.6-fold higher than that from MV and MVCF, respectively. Application of CMV restricted N₂O emission caused by the application of urea. Improved CMV residue management was needed to minify CH₄ emission induced by the input of organic material. Despite the highest GWP being found in MV, we recommend CMV, when applied as an N source in paddy fields, as a potential mitigation tool for greenhouse gas emissions.     

不同遮阴处理下施肥对稻田CH4和N2O排放的影响

太阳辐射减弱是气候变化的主要特征之一。太阳辐射减弱下不同肥料种类和施用量对水稻生产、稻田甲烷（CH₄）和氧化亚氮（N₂O）排放的影响尚不明确。通过田间模拟试验研究了不同生育期遮阴条件下施用氮磷钾复合肥和硅肥对水稻产量、稻田土壤CH₄和N₂O排放的影响。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）、水稻开花-成熟遮阴（S₁,遮阴率为64%）和分蘖-成熟遮阴（S₂,遮阴率为64%）;氮磷钾复合肥设3水平,即100 kg·hm^-2（F₁）、200 kg·hm^-2（F₂）和300 kg·hm^-2（F₃）;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,遮阴明显降低水稻产量,与S₀相比,S₁和S₂分别降低了43.33%和48.51%。遮阴极显著降低CH₄累积排放量,与S₀相比,S₁和S₂分别降低了7.46%和57.71%;氮磷钾复合肥可显著提高CH₄和N₂O累积排放量,与F₁相比,F₂和F₃ CH₄累积排放量分别增加了48.34%和57.03%,N₂O累积排放量分别增加了85.81%和192.98%;施钢渣硅肥显著影响CH₄累积排放量,与R₀相比,R₁降低了20.42%,R₂增加了17.56%。所有处理CH₄增温潜势占总温室效应的比例均高于91%,稻田CH₄排放在稻田总温室效应中起主导作用。研究表明,太阳辐射减弱背景下,保证产量的同时控制氮磷钾复合肥和钢渣硅肥施用量可有效降低CH₄和N₂O综合温室效应和排放强度,最适组合为复合肥100 kg·hm^-2（F₁）和钢渣硅肥400 kg·hm^-2（R₂）。     

水旱轮作系统中土壤CH4和N2O排放研究进展

农田是温室气体的重要排放源之一,而水旱轮作是显著影响稻田温室气体排放的重要因素之一。本文分析了水旱轮作对甲烷(CH4)和氧化亚氮(N2O)两种主要温室气体产排的影响,从水肥管理和不同轮作方式等方面论述其对水旱轮作系统中土壤CH4和N2O排放的影响,并根据温室效应等因素,综合性地提出了推行稻季节水灌溉、规范作物施肥管理和优化轮作模式3种减排措施,以期为水旱轮作稻田温室气体减排提供参考。     

稻麦轮作下秸秆不同利用方式还田对稻田甲烷排放的影响

秸秆还田能够促进土壤固碳,但秸秆不同利用方式还田对稻麦轮作系统中甲烷(CH_4)排放影响的研究结果存在很大不确定性。本研究采用静态暗箱-气相色谱法对太湖地区秸秆不同利用方式一年还田下稻麦轮作系统中CH_4排放规律进行田间原位观测。试验共设置4个处理,分别是:常规处理(NPK,施用氮肥、磷肥、钾肥)、秸秆还田处理(NPK+S,氮肥、磷肥、钾肥与秸秆均匀混施)、秸秆生物炭处理(NPK+B,氮肥、磷肥、钾肥与黑炭均匀混施)和秸秆与腐熟剂配施处理(NPK+SDI,氮肥、磷肥、钾肥、秸秆与腐熟剂均匀混施)。不同处理下CH_4排放主要集中在水稻生长季。与NPK处理相比,NPK+S和NPK+SDI处理均增加CH_4排放,增幅分别为12.7%和20.9%,NPK+B处理减少了7.5%的CH_4排放。与NPK+S处理相比,NPK+SDI处理CH_4排放显著增加7.3%,而NPK+B处理CH_4排放显著降低17.9%。除NPK+B处理显著提高了作物产量,其他处理对产量并无显著影响。与NPK处理相比,NPK+S和NPK+SDI处理显著增加了单位产量甲烷排放,增幅分别为23.7%和18.4%,NPK+B处理降低了单位产量甲烷排放,幅度为19.9%。与NPK+S处理比较,NPK+SDI与NPK+B处理单位产量CH_4排放分别降低了4.3%和35.3%。结果说明秸秆配合腐熟剂还田或秸秆炭化还田可减轻由秸秆直接还田所带来的环境损害,且炭化还田的减排效果更佳。     

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。     

稻草还田下添加DCD对稻田CH4、N2O和CO2排放的影响

为研究秸秆还田下硝化抑制剂的效应,本研究借助温室盆栽,设置5个处理:不施肥(CK)、传统施肥(CF)、传统施肥配施硝化抑制剂双氰胺DCD(CF+DCD)、传统施肥稻草还田(CF+S)、传统施肥稻草还田配施DCD(CF+S+DCD),探讨秸秆还田下施用DCD对水稻整个生育期土壤CH_4、N_2O和CO_2排放的影响。结果表明:整个生育期,CH_4和CO_2排放量以CF+S最高,CF+S+DCD次之,而CK最低;N_2O排放量以CF最高,CF+DCD次之,而CF+S+DCD最低。与CF和CF+S相比,施用硝化抑制剂后CH_4和N_2O减排效果显著,而CO_2减排不显著。就水稻产量、综合温室效应(GWP)、温室气体强度(GHGI)和净生态系统经济预算(NEEB)而言,秸秆还田和硝化抑制剂施用,都可显著提高水稻产量和NEEB,而降低GWP和GHGI;与CF和CF+S相比,施用硝化抑制剂后,CF+DCD和CF+S+DCD分别增产9.5%和10.0%,NEEB增加16.8%和20.1%;GWP分别降低23.7%和21.0%,GHGI降低23.7%和21.1%。可见,无论稻草还田与否,硝化抑制剂对温室气体排放及水稻产量的影响效应比较稳定。因此,稻草还田配施DCD(即CF+S+DCD处理)在保证水稻产量的基础上,显著降低稻田土壤CH_4和N_2O排放,是一种经济可行的温室气体减排措施。     

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。     

减氮配施氮转化调控剂对麦田CO2和CH4排放的影响

为解决小麦生产中增施氮肥导致温室气体CO_2和CH_4排放增加、增温潜势较大等问题,采用田间试验法,研究减氮并配施不同氮转化调控剂等条件下的麦田土壤CO_2和CH_4排放规律、排放总量和二者的增温潜势。结果表明:麦田土壤是CO_2排放源,其排放通量在夏季较高,春、秋季次之,冬季最低;麦田土壤是CH_4弱吸收汇,季节性变化不明显;土壤温度、湿度、施肥等显著影响温室气体排放;与农民习惯施氮肥比,减氮处理的CO_2平均排放通量和排放总量分别显著降低8.3%～32.6%和7.8%～31.6%,减氮处理的CH_4平均吸收通量和吸收总量分别增加43.0%～130.8%和49.4%～138.5%,减氮处理的总GWP和净GWP分别降低7.9%～31.6%和14.5%～55.5%;与等氮量处理相比,配施氮转化调控剂处理的CO_2排放通量、排放总量分别降低5.9%～26.5%和6.6%～25.8%,CH_4平均吸收通量和吸收总量分别增加19.7%～61.3%和20.2%～59.7%,总GWP和净GWP降低6.6%～25.8%和12.6%～47.9%。结果表明,在农民习惯施氮肥基础上减氮和氮肥配施氮转化调控剂均显著减少麦田土壤CO_2排放、促进CH_4吸收、降低增温潜势。