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.     

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。     

黑龙江农垦种养业生产系统温室气体排放与土壤固碳的核算

为探究区域种养业减排增效潜力,采用最新温室气体清单指南,对区域种养业生产系统温室气体排放与土壤固碳的途径和计算方法进行梳理,以黑龙江农垦种养业生产系统为研究对象,计算分析与评价该系统2009—2018年温室气体排放量与土壤固碳量。结果表明:1)在温室气体排放方面,黑龙江农垦种养业生产系统的温室气体排放量呈现“增长—下降后平稳”的趋势,2018年为2.48×1010 kg,秸秆焚烧碳排放、主要物资碳排放、稻田CH4排放为主要来源,约占排放总量的84.87%。2)在土壤固碳方面,玉米和大豆的秸秆、根系输入引起的土壤有机碳的累积变化量分别为2.15×109和1.53×108 kg,而奶牛、肉牛、蛋鸡、肉鸡和生猪有机肥输入引起的土壤有机碳的累计变化量分别为-1.43×108、-5.46×107、-2.67×106、2.26×106和-9.68×107 kg。3)近年来黑龙江农垦种养业生产系统温室气体净排放量有所增长、经济效益有所下降。基于研究结果,提出如下建议:1)加大农作物秸秆和畜禽粪便资源综合利用,建立第三方集中处理中心,减少秸秆焚烧和畜禽粪便未利用;2)确定适宜的有机物料输入种类与量,促进土壤碳固定;3)开展农机具使用效率研究。     

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)...     

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。     

秸秆还田对免耕稻田温室气体排放及土壤有机碳固定的影响

秸秆还田影响免耕稻田土壤固碳潜力,相应地改变了温室气体的排放,从而影响秸秆还田后稻田土壤固碳减排对减缓全球变暖的贡献。通过研究不同油菜秸秆还田量(0、3000、4000kg·hm-2和6000kg·hm-2)对免耕稻田温室气体(CO2、CH4和N2O)排放和土壤碳固定的影响,评估秸秆还田后温室气体增排的综合增温潜势对稻田固碳减缓全球变暖的贡献的抵消作用。结果表明,秸秆还田显著提高CO2和N2O排放,降低CH4排放,显著提高土壤有机碳含量,有效地提高土壤碳固定,从而有效地提高稻田土壤碳固定对温室气体增排的温室效应抵消作用。随着秸秆还田量的增加,稻田土壤固碳减缓全球变暖的贡献相应增加,因此必须考虑免耕稻田秸秆还田量的问题,以有效发挥免耕稻田秸秆还田的固碳潜力和降低温室气体的排放。     

温室气体排放与土壤理化性质的关系研究进展

根据国内外研究温室气体的献资料，综合分析了土壤理化性质对3种主要温室气体(CO2，CH4，N2O）排放影响的研究进展情况。影响温室气体排放的土壤理化性质主要是土壤有机质、质地、温度、湿度或Eh、pH。因此，深入而全面的研究土壤CO2、CH4、N2O排放与土壤理化性质之间的数量关系，尤其是与土壤基础物质之间的关系，估计土壤CO2、CH4、N2O的排放总量，初步提出区域性的温室气体减排方案是将来的主要研究方向。     

不同秸秆还田方式配施氮肥对麦田碳平衡的影响

为了明确不同秸秆还田方式配施氮肥对麦田碳汇能力的影响,研究玉米秸秆全量直接还田配施氮肥(0、260 kg/hm~2)和全量过牛腹还田配施氮肥(260、220、190 kg/hm~2)条件下麦田土壤呼吸速率、小麦植株固碳量,分析麦田碳平衡状况。结果表明,施氮显著增加了小麦植株干质量、固碳量和根系呼吸、微生物呼吸、总呼吸碳排放量;相同施氮量(260 kg/hm~2)条件下,秸秆过牛腹还田处理较秸秆直接还田处理显著增加了小麦植株固碳量,从而增强了麦田碳汇能力,净生态系统生产力(NEP)为0.14 kg/m~2。秸秆过牛腹还田配施氮肥220 kg/hm~2处理碳汇能力较弱,NEP为0.05 kg/m~2;秸秆过牛腹还田配施氮肥260、190 kg/hm~2处理碳汇能力均较强,NEP分别为0.14、0.13 kg/m~2,且260 kg/hm~2氮肥处理籽粒产量高于其他处理。综合考虑农业生产生态效益和作物产量,豫北地区麦田推荐玉米秸秆还田方式为全量过牛腹还田,且施氮量为260 kg/hm~2。     

秸秆还田配施氮肥对稻田土壤活性碳氮动态变化的影响

【目的】土壤微生物量碳氮和水溶性有机碳氮是土壤中最活跃的碳氮组分,是衡量土壤碳氮周转与养分有效性的重要指标。探讨秸秆配施氮肥、氮肥用量及基追比例对稻田土壤微生物量碳氮、水溶性有机碳氮、易氧化有机碳和速效氮的影响,明确秸秆还田条件下水稻生长季不同氮肥用量与基追比的土壤活性碳氮变化特征,为稻麦轮作区秸秆还田的氮肥管理提供理论依据。【方法】2012—2015年在湖北省荆门市田间试验中设置施氮量、秸秆配施氮肥和施氮时期3个大田试验。施氮量:不施氮(N0),推荐施氮(165 kg·hm-2,N165),习惯施氮(195 kg·hm-2,N195);秸秆配施氮肥:秸秆移除(CK),秸秆还田(移栽前将上季小麦秸秆全部还田,S),秸秆还田+习惯施氮量(SN),秸秆还田+推荐施氮量(SF),秸秆还田+推荐施氮量+腐解菌剂(SM);施氮时期:基施﹕拔节期﹕抽穗期氮肥施用比例为7﹕3﹕0(R1),5﹕3﹕2(R2),10﹕0﹕0(R3)。【结果】秸秆还田+习惯施氮量(SN)显著提高了水稻拔节期土壤微生物量碳(SMBC)含量,但是其成熟期水溶性有机碳含量(DOC)显著降低。秸秆还田+推荐施氮量(SF)显著提高...     

秸秆还田量对黑土区土壤及团聚体有机碳变化特征和固碳效率的影响

【目的】探讨不同秸秆还田量下土壤及团聚体有机碳的变化特征,阐明土壤及团聚体有机碳储量变化对外源有机碳累积投入的响应关系,揭示黑钙土土壤及团聚体固碳效应和土壤有机碳定量提升机理。【方法】于2012年4月在吉林省农安县玉米主产区设置了玉米秸秆还田量田间定位试验,共设计4个处理:秸秆还田量0(SA0)、秸秆还田量4 500 kg·hm^-2(SA300)、秸秆还田量9 000 kg·hm^-2(SA600)、秸秆还田量13 500 kg·hm^-2(SA900)。利用多年试验土壤有机碳储量与外源有机碳投入的数据分析其量化关系和固碳效率。通过湿筛法筛分>2 mm、2—0.25 mm、0.25—0.053 mm和<0.053 mm粒级团聚体,分析不同粒级团聚体有机碳储量变化特征及固碳效应。【结果】长期秸秆还田能显著提高土壤有机碳含量,秸秆还田SA600和SA900两处理土壤有机碳含量均显著高于秸秆不还田(SAO)、低量秸秆还田(SA300)(P<0.05),并且后3年SA900和SA600两处理土壤有机碳含量差异达显著...     

中国农业土地利用管理对土壤固碳减排潜力的影响

 人类活动影响气候变化的一个重要因素是土地利用的变化,尤其是农业土地利用与管理。在中国面对全球气候变化形势的巨大压力的背景下,研究农业土地利用管理与土壤碳汇的关系,探讨农业土地利用管理对土壤固碳减排的影响,对提高我国农业土壤固碳减排潜力具有一定作用。利用国内外文献资料,分析了中国农业土地利用管理对土壤碳汇功能及其土壤固碳减排潜力的影响。结果表明,国内外大量研究显示,农业不仅是温室气体的主要排放源之一,同时也可能是温室气体的吸收汇。改善和调整农业土地利用管理方式,可以进一步增加农业土壤碳汇,如近20年,由于中国农业土壤管理的改善,农地土壤呈现碳增汇趋势。基于中国农业土地利用管理下的土壤碳汇潜力估算,尤其是推行优化管理措施下（如增加秸秆还田、有机肥施用、少免耕技术等）,未来50年中国农业土壤固碳减排潜力约为87—393 TgC·a-1,相当抵消中国工业温室气体排放总量的11%—52%,其中实施农田管理措施（包括有机肥应用、秸秆还田、保护性耕作）对土壤固碳的贡献率约为30%—36%（相当抵消工业温室气体排放3.4%—19%）。研究表明,中国农业土地利用管理（如实施秸秆还田、有机肥施用、少免耕技术等农田管理措施）在固碳减排中的作用及其潜力不可忽视。     

Effects of Carbon and Nitrogen Additions on Soil Microbial Biomass Carbon and Enzyme Activities Under Rice Straw Returning

The effects of different amounts of carbon and nitrogen sources on the soil microbial biomass carbon, dissolved organic carbon and related enzyme activities were studied by the simulation experiment of rice straw returning to the field, and the mechanism of the decomposition of rice straw returning to the field was discussed. Completely randomized experiment of the two factors of the three levels was designed, and a total of nine treatments of indoor soil incubation tests were conducted. Full amount of rice straw was applied to the soil in this simulation experiment and different amounts of brown sugar and urea were added in the three levels of 0(no carbon source and nitrogen source), 1(low levels of carbon and nitrogen sources) and 2(high levels of carbon and nitrogen sources), respectively. The results showed that the addition of different amounts of carbon and nitrogen sources to the rice straw could increase the soil carbon content. Compared with T0 N0, the microbial biomass carbon of T2 N2 was increased significantly by 170.48%; the dissolved organic carbon content of T1 N2 was significantly increased by 58.14% and the free humic acid carbon contents of T0 N2, T1 N1 and T2 N0 were significantly increased by 56.16% and 45.55% and 47.80%, respectively; however, there were no significant differences among those of treatments at later incubation periods. The addition of different carbon and nitrogen sources could promote the soil enzyme activities. During the incubation period, all of the soil enzyme activities of adding sugar and urea were higher than those of T0 N0 treatment. Therefore, the addition of different amounts of carbon and nitrogen sources to rice straw returning could improve soil microbial biomass carbon content, dissolved organic carbon and soil enzyme activities.     

水稻秸秆还田对稻田土壤N_2O排放的影响

以湖北省两种典型水稻土壤[咸宁水旱轮作土壤(简称XR)与潜江冬泡土壤(简称QF)]为研究对象,室内培养模拟水稻秸秆还田对土壤N_2O排放的影响。设置了淹水(土水比为1∶1)和土壤充水孔隙度为80%(简称80%WFPS)2种水分条件以及添加1%水稻秸秆(简称S)、1%水稻秸秆+50 mg(N)/kg尿素(简称S+U)和空白对照(CK)3种处理,25℃恒温培养60 d。结果表明,XR土样中,淹水条件下CK、S以及S+U处理后N_2O累积排放通量分别为1.80、0.15和0.42 mg(N)/kg,而80%WFPS条件下相同处理后的N_2O累积排放通量分别为0.065、0.040和0.160 mg(N)/kg;QF土样中,淹水条件下CK、S以及S+U处理后N_2O累积排放通量分别为3.42、0.09和0.22 mg(N)/kg,而80%WFPS条件下相同处理的N_2O累积排放通量分别为4.58、1.55和5.28 mg(N)/kg。土壤轮作模式、水分和秸秆添加方式均导致了不同土壤间N_2O排放的差异,但主要受土壤氧化还原电位(Eh)的影响,其排放通量与Eh呈显著负相关。这表明土壤Eh可能是调节土壤N循环过程的关键因子。     

寒地玉米秸秆还田条件下土壤CO_2排放与土壤温度的关系

为探讨寒地玉米秸秆还田条件下土壤CO_2排放规律,研究不同秸秆还田方式下农田土壤CO_2与耕层土壤温度的关系,采用静态箱法测定了不同秸秆还田方式下寒地黑土区春玉米生长季土壤CO_2排放及土壤温度的变化情况。结果表明:玉米生育期土壤CO_2排放量与土壤温度均呈现明显的季节变化,春季及秋季CO_2排放通量小、土壤温度低,而CO_2排放峰值及土壤温度最高值均出现在夏季,不同土层土壤温度在6月末达到最高值,而排放峰值出现在7月末至8月初;秸秆还田的排放通量显著高于不还田处理。对二者进行指数方程拟合,发现秸秆不还田条件下土壤CO_2排放与土壤温度的相关性要高于秸秆还田处理;在5~25cm耕层范围内,随着土层深度的增加,土壤CO_2排放与土壤温度的相关性逐渐增加,且10、15、20、25cm四个层次的相关性显著高于5cm土层,表明10~25cm土层的土壤温度变化能够更好地表述黑土农田CO_2排放通量的变化趋势。     

克拉玛依造林减排项目GHG减排量计算

[目的]计算克拉玛依造林减排项目GHG减排量。[方法]在林内设置2个固定样地,48个随机样地;在林缘外荒漠环境下设置1个固定样地,4个随机样地,分别计算人工林碳储量、荒漠碳储量、人工林内增加的温室气体排放量和泄漏,从而计算该项目的 GHG减排量。[结果]2001~2009年,克拉玛依造林减排项目GHG减排量为432 751.59 t CO2,年均GHG减排量为54 093.95 t CO2。[结论]克拉玛依造林减排项目减排效果显著,表明在干旱区实施造林减排项目是可行的。该研究为干旱区造林减排项目开发和管理提供了基础资料,并为相关政策的判定提供了依据。     

秸秆还田对宁南旱作农田土壤活性有机碳及酶活性的影响

在宁南旱区通过研究秸秆还刚对土壤活性有机碳及酶活性的影响,旨在为该区作物生产及土壤培肥制度的建立提供参考.在为期3 a秸秆还出定位试验中,设置了不同秸秆还田量处理,谷子秸秆按3000 kg·hm-2(低L)、6000kg·hm-2(中M)、9000 kg·hm-2(高H)粉碎还田;玉米秸秆按4500 kg·hm-2(低L)、9000 kg·hm-2(中M)、13 500kg·hm-2(高H)粉碎还田,对照为秸秆不还田,对不同处理条件下的土壤有机碳、土壤酶活性及其相关性进行了分析.结果表明,土壤总有机碳、活性有机碳含量和土壤酶活性均随土层的加深而减少;各处理0～60cm土层土壤有机碳含量和酶活性大小为中、高量秸秆还田>低量秸秆还田>秸秆不还田;秸秆还田不仅增加了土壤活性有机碳含量,同时提高了活性有机碳占总有机碳含量的比重.相关性分析表明,运用土壤活性有机碳和碳库管理指数表征土壤酶活性及土壤肥力变化,比土壤有机碳更具灵敏性.在宁南半旱区采用秸秆还田能有效提高土壤活性有机碳含量和土壤酶活性.     

秸秆还田配施石灰对水田土壤铜、锌、铅、镉活性的影响

秸秆还田是我国培肥地力和增加农田土壤碳固定的重要措施,但进入农田的秸秆存在着活化土壤重金属的风险。为了解不同来源的秸秆对污染水平不同农田土壤重金属活性的影响,采取相应措施防止因秸秆还田对农田土壤重金属的激活,开展了盆栽和田间小区试验研究秸秆还田配施石灰对水田土壤铜、锌、镉、铅活性的影响。盆栽和田间试验在轻度和重度污染 2 种土壤上同时进行。盆栽试验中施用秸秆包括重污染水稻秸秆、轻污染水稻秸秆和轻污染油菜秸秆 3 种,石灰用量设对照（0 kg·hm^-2）和石灰处理（750 kg·hm^-2）2 个处理;田间小区试验设对照（不施秸秆和石灰）、秸秆还田及秸秆还田+石灰 3 个处理。动态观察了试验过程中土壤有效态重金属、重金属形态及水稻籽粒中重金属积累情况。结果表明,试验初期（前 20 d）秸秆还田显著增加了水田土壤中水溶性有机碳与水溶性重金属的含量;与对照处理比较,水溶性重金属含量以重度污染土壤增幅较为明显。试验后期（60 d 后）秸秆还田对土壤重金属的活性的影响逐渐变得不明显。油菜秸秆还田土壤中水溶性重金属含量低于水稻秸秆还田,重污染水稻秸秆还田土壤中水溶性重金属含量高于低污染水稻秸秆还田。盆栽试验和田间试验的结果都表明,重污染水稻秸秆还田可轻微增加水稻籽粒中镉的积累,但轻度污染水稻秸秆还田与油菜秸秆还田对水稻籽粒镉积累的影响较小;3 种秸秆还田对水稻籽粒铅、铜、锌积累的影响不明显。配施石灰可显著降低土壤中水溶性重金属的含量,降低水稻籽粒中重金属的积累。研究认为,在污染农田管理上应控制重污染水稻秸秆还田,在秸秆还田的同时适量配施石灰。