麦秸还田与土壤耕作对稻季CH_4和N_2O排放的影响

2008年在大田试验条件下,设置麦秸还田旋耕、麦秸不还田旋耕、麦秸还田翻耕、麦秸不还田翻耕4个处理,采用静态暗箱-气相色谱法田间原位观测稻麦两熟制农田水稻生长季CH_4和N_2O排放通量,研究小麦秸秆全量还田与土壤耕作两项技术措施对稻季CH_4和N_2O排放的影响及其温室效应,以期为稻麦两熟制农田温室气体减排提供对策.结果表明:麦秸还田对稻季CH_4排放总量的影响达极显著水平,麦秸还田与耕作方式的互作效应对CH_4排放总量有显著影响,麦秸还田和耕作方式对N_2O排放总量的影响均达极显著水平;不同麦秸还田与土壤耕作处理稻季OH4排放总量为:麦秸还田旋耕>麦秸还田翻耕>麦秸不还田翻耕>麦秸不还田旋耕,N_2O的排放总量为:麦秸不还田翻耕>麦秸不还田旋耕>麦秸还田翻耕>麦秸还田旋耕;与麦秸不还田相比,相同耕作措施下麦秸还用排放CH_44和N_2O所产生的全球增温潜势(GWP)明显提高.麦秸还田条件下旋耕处理的GWP高于翻耕处理,而"单位产量的GWP"无明显差异,麦秸不还田条件下采用旋耕措施较翻耕可减轻温室效应.     

丘陵区稻田N2O排放的特点

1993～1994年在中国科学院红壤生态试验站通过田间试验研究了丘陵区稻田N2O排放的特点结果表明稻田N2O排放主要集中在水分落干期间,淹水状态下几乎没有N2O排放。由于早稻稻草还田,晚稻稻田N2O排放量即使在水分落干期间也不高。稻田N2O排放员随地形降低而逐渐增加,1993～1994年两年中被底、坡腰和坡顶稻田水稻生长期平均N2O-N排放通量分别为10．90、5．60和2．11μg／（m2·h）。     

水分管理对稻田细菌丰度与群落结构的影响

目前,不同水分管理条件下,从DNA和RNA水平探究长期淹水和间歇灌溉对稻田土壤细菌群落结构的研究还较少。为探明不同水分管理方式下土壤细菌数量和群落结构特征,以长沙县金井长期定位试验为平台,提取土壤微生物DNA和RNA,应用荧光定量和限制性片段长度多态性技术和方法分析了两种水分管理方式——间歇灌溉(稻草和无稻草)和长期淹水(稻草和无稻草)对稻田土壤细菌丰度和群落结构的影响。结果表明,间歇灌溉稻田细菌数量高于长期淹水稻田。在DNA水平上,间歇灌溉稻田干土细菌数量达到3.9×10~(10) copies·g-1,是长期淹水稻田干土的2.18倍;有稻草添加时,间歇灌溉条件下稻田干土细菌数量达到6.1×10~(10) copies·g~(-1),是长期淹水稻田干土的2.21倍。在表达水平上,间歇灌溉条件下稻田干土细菌数量达到2.1×10~8 copies·g~(-1),是长期淹水稻田干土的2.58倍;有稻草添加时,间歇灌溉条件下稻田干土细菌数量达到2.8×10~8 copies·g~(-1),是长期淹水稻田干土的1.13倍。间歇灌溉稻田与长期淹水稻田的细菌种群结构存在差异。在DNA水平上,尽管间歇灌溉稻田多样性指数与长期淹水稻田相近,但优势细菌种群存在差异。而在表达水平上,不仅优势细菌种群存在差异,而且间歇灌溉稻田土壤细菌的多样性显著高于长期淹水稻田。在有稻草添加情况下,间歇灌溉稻田多样性指数为2.49,而长期淹水稻田多样性指数为0.28。总之,水分管理方式对稻田土壤细菌丰度和群落影响显著,间歇灌溉能够提高水田土壤细菌的数量和细菌的多样性,从细菌的丰度和多样性角度考虑,间歇灌溉是稻田较适宜的水分管理方式。     

不同灌溉模式和施氮处理下稻田N_2O排放与反硝化酶活性的关系

通过大田试验,研究不同灌溉模式和施氮处理对晚稻和早稻不同时期稻田N_2O排放和硝酸还原酶(NR)、亚硝酸还原酶(NiR)和羟胺还原酶(HyR)活性的影响,并分析稻田N_2O排放通量与NR、NiR和HyR活性的关系.两季试验均设3种灌溉模式[常规灌溉(CIR)、"薄浅湿晒"灌溉(TIR)以及干湿交替灌溉(DIR)]和2种施氮处理(N1:100%尿素;N2:50%尿素+50%猪粪).结果表明:N2处理下,TIR模式早稻产量较CIR模式提高20.9%,DIR模式早稻产量和两季总产量较CIR模式分别提高37.4%和21.6%.相同施氮处理下,CIR模式土壤NR和NiR活性大于DIR模式,DIR模式土壤HyR活性在分蘖期、孕穗期和乳熟期显著大于CIR模式.与N1相比,CIR模式下N2处理土壤NR和NiR活性在孕穗期分别提高12.5%-15.1%和12.2%-25.4%;TIR模式下N2处理土壤NiR活性在分蘖期和孕穗期分别提高11.9%-16.9%和17.6%-27.1%,以及土壤HyR活性在乳熟期和成熟期分别提高34.3%-40.8%和10.1%-41.8%;DIR模式下N2处理土壤NiR活性在乳熟期和成熟期分别提高18.0%-26.1%和4.9%-12.9%,以及土壤HyR活性在孕穗期提高27.2%-40.3%.DIR和N2互作显著降低分蘖期和乳熟期土壤NR活性,提高土壤HyR活性.CIR和TIR模式稻田N_2O排放主要集中在乳熟期和成熟期,不同处理两季水稻N_2O总排放量的顺序为DIR-N2DIR-N1TIR-N2CIR-N2TIR-N1CIR-N1;两季稻田N_2O排放通量与Hy R活性显著正相关(相关系数为0.423-0.431).因此DIR和N2互作提高了稻田水稻产量、N_2O排放量以及分蘖期、乳熟期土壤HyR活性,但降低了土壤NR活性,且土壤HyR活性显著影响N_2O排放通量,其结果可为稻田N_2O减排提供依据.     

水分管理对稻田土壤CH4产生、氧化及排放的影响

水分是稻田CH4产生、氧化和排放最为重要的影响因素之一,但有关水分对稻田土壤CH4产生潜力、氧化潜力的大小及其季节变化影响的相关报道较少.分别通过室内厌氧培养试验、好氧培养试验和田间原位试验(位于江苏省句容市白兔镇),于2007年水稻生长期观测了2种水分管理方式(间隙灌溉和持续淹水)下种稻(水稻品种为华粳3号,Oryza sativa L.Huajing 3)土壤的CH4产生潜力、氧化潜力及排放通量.结果表明:烤田前,两处理土壤CH4产生潜力和氧化潜力的大小及其季节变化趋势一致,使得两处理CH4排放通量的大小及其季节变化趋势一致;烤田后,持续淹水处理土壤CH4产生潜力明显大于间隙灌溉处理,而CH4氧化潜力明显低于间隙灌溉处理,导致CH4排放通量显著高于间隙灌溉处理(p<0.05).烤田明显降低土壤CH4产生潜力,提高土壤CH4氧化潜力,故显著减少稻田CH4排放通量(p<0.05).水分管理通过同时影响CH4产生潜力和氧化潜力来影响稻田CH4排放.     

水分管理和秸秆还田对稻麦轮作系统温室气体排放的综合效应

水分管理和秸秆还田是调节温室气体排放、提高作物产量的有效措施,在农业生产中受到广泛关注。为明确水稻季水分管理和秸秆还田对稻麦轮作系统全球增温潜势(GWP)和作物产量的影响,开展了为期两年的田间试验,在传统灌溉(TI)和控制灌溉(CI)两种模式的基础上,设置麦秸还田(WS)、生物炭还田(BC)、不还田(NS)3种秸秆处理方式,对稻麦轮作系统进行CH_4和N_2O的排放监测以及作物产量的评估,以筛选出最佳的水分管理和秸秆还田组合方式,为农业的可持续发展提供科学依据。结果显示,与NS处理相比,WS、BC处理年均CH_4排放分别增加106.02%、36.77%,年均N_2O排放分别降低27.25%、16.21%,稻麦年平均产量分别增加6.49%、5.90%,年均单位产量GWP(GWPyield-scaled)分别增加40.53%、8.07%。在整个轮作周期,CI系统的CH_4排放较TI降低79.63%,N_2O排放增加27.03%,稻麦年平均产量增加0.42%,单位产量GWP降低60.32%。各处理中,以控制灌溉加生物炭还田(CIB)的年均单位产量GWP最低,比传统灌溉不还田(TINS)、传统灌溉麦秸还田(TIS)、传统灌溉生物炭还田(TIB)、控制灌溉不还田(CINS)、控制灌溉麦秸还田(CIS)分别降低53.81%、70.49%、59.77%、4.46%、11.92%。水分管理和秸秆处理方式对全球增温潜势表现出强烈的交互作用,但对作物产量无明显交互作用。可见,控制灌溉加生物炭还田(CIB)是降低稻麦轮作系统温室气体排放提高作物产量的有效管理措施。     

秸秆腐熟剂对秸秆还田稻田CH_4和N_2O排放的影响

采用静态暗箱-气相色谱法对太湖地区稻田生态系统甲烷(CH_4)和氧化亚氮(N_2O)排放进行田间原位观测,研究秸秆与秸秆腐熟剂(金葵子腐熟剂与宁粮腐熟剂)配施条件下秸秆还田稻田CH_4和N_2O的排放规律。结果表明,相对秸秆还田处理(S),配施秸秆腐熟剂处理(SJ和SN)提前出现CH_4排放峰值,而对N_2O排放的季节变化趋势无明显影响。秸秆配施金葵子腐熟剂处理(SJ)和宁粮腐熟剂处理(SN)CH_4累积排放量(以C计)分别为363和388 kg·hm~(-2),N_2O累积排放量(以N计)分别为0.18和0.20 kg·hm~(-2)。相对于S处理,添加腐熟剂处理CH_4累积排放量分别增加2.5%和9.6%,N_2O累积排放量分别减少33.3%和25.9%。同时,水稻产量分别增加7.5%和11.1%,温室气体排放强度(GHGI)分别减少5.1%和1.7%。该研究可为评估秸秆腐熟剂对秸秆还田稻田系统CH_4和N_2O排放的综合影响提供科学依据。     

不同稻草还田模式下双季稻土壤有机碳及碳库管理指数研究

研究双季稻不同稻草还田模式下土壤总有机碳、活性有机碳及碳库管理指数的变化,对稻田合理利用稻草资源和稻田土壤固碳具有重要意义。本文通过3年田间定位试验,研究了双季稻无草+翻耕+冬季免耕休闲(CK)、双季稻草焚烧还田+翻耕+冬季免耕休闲(BST)、双季稻稻草覆盖免耕+冬季高桩免耕(SNTH)、双季稻稻草覆盖免耕+冬季深埋(SNTB)和双季稻稻草还田+翻耕+冬季稻草翻埋(STB)5种周年稻草还田模式对不同层次土壤有机碳、活性碳以及碳库管理指数的影响,旨在探明双季稻田稻草高效碳管理模式,结果表明:无论是翻耕还是免耕,稻草还田均能显著提高耕层0~15 cm土壤有机碳和活性有机碳含量;稻草覆盖免耕显著增加0~5 cm土壤有机碳、活性有机碳以及土壤碳库管理指数,而双季稻稻草覆盖免耕结合冬季翻埋稻草则有利于土壤有机碳在5~15 cm积累,弥补因稻草覆盖免耕有机碳在整个耕层累积的不足。因此,认为稻田免耕覆盖稻草+冬季翻埋稻草是适合双季稻田的周年稻草还田增碳的技术模式。     

耕种方式对稻田甲烷排放的影响

通过田间试验研究了稻田2种土壤耕作强度(深翻耕和浅旋耕)和3种水稻栽培方式(直播、抛秧和插秧)下的CH4排放规律,以探讨稻田土壤耕作强度和水稻栽培方式对CH4排放的影响。结果表明,各水稻栽培方式下,深翻耕和浅旋耕稻田CH4排放季节变化趋势一致。土壤耕作强度对稻田CH4季节排放总量的影响受水稻栽培方式的制约:抛秧方式下,浅旋耕与深翻耕处理相比,稻田CH4排放量减少31.37%(P0.05);而直播和插秧方式下,2者CH4季节排放总量相当。水稻栽培方式显著影响稻田CH4排放季节变化规律:直播稻田CH4排放大致呈现"双峰型"模式,且水稻生育前期CH4排放水平较低;而移栽稻田(抛秧和插秧)CH4排放大致呈现"三峰型"模式,且水稻生育前期CH4排放水平较高。与深翻耕抛秧相比,深翻耕直播和深翻耕插秧稻田CH4排放分别减少23.31%和42.51%;而浅旋耕方式下,3种水稻栽培处理CH4季节排放总量相当。降低土壤耕作强度,以浅旋耕代替深翻耕,可以减少耕作对土壤的扰动,在一定程度上减少稻田CH4排放。与水稻移栽相比,水稻直播能够显著降低水稻生育前期CH4排放,具有一定的CH4减排潜力,但仍需加强中后期田间水分管理。     

不同耕作模式对双季稻田生态系统净碳汇效应及收益的影响

耕作措施是影响稻田生态系统净碳汇效应和经济收益的关键因素。为探明南方双季稻区不同耕作模式下稻田耕层土壤(0—20 cm)固碳速率和土壤碳密度、年碳汇平衡和经济收益的变化特征,开展紫云英(Astragalus sinicus L.)-双季稻大田定位试验,设双季水稻翻耕+秸秆还田(CT)、双季水稻旋耕+秸秆还田(RT)、双季水稻免耕+秸秆还田(NT)、双季水稻旋耕+秸秆不还田(RTO,对照)4种耕作处理,系统分析了不同耕作方式对稻田耕层土壤固碳速率和土壤碳密度、年碳汇平衡和经济收益的影响。研究结果表明,各处理稻田耕层土壤的固碳速率变化范围为2.98—3.43 t·hm~(-2)·a~(-1),耕层土壤碳密度为29.77—34.33 t·hm~(-2),其大小顺序均表现为CTRTNTRTO。不同耕作处理稻田生态系统作物的净碳固定变化范围为5.27—7.43 t·hm~(-2)·a~(-1),其大小顺序表现为CTRTNTRTO;CT和RT处理土壤的净碳汇量分别比NT处理增加40.26%和3.90%。不同处理稻田生态系统物质投入的碳成本为0.03—0.85 t·hm~(-2)·a~(-1),年经济收益为7.11—8.81×10~3 CNY·hm~(-2)·a~(-1),稻田生态系统经济效益大小顺序表现为CTRTNTRTO。总之,翻耕、旋耕结合秸秆还田处理均有利于提高双季稻田耕层土壤的固碳速率、碳汇效应和经济收益,是增加耕层土壤有机碳库贮量的有效措施。     

基于DNDC模型多因子对马铃薯田N_2O排放和产量的影响研究

如何在确保粮食保产增产的同时,减少农田温室气体排放,是中国应对全球气候变化的当务之急。为了探究氮肥对马铃薯(Solanum tuberosum)田土壤N_2O排放和产量的影响,以及更全面验证DNDC模型对于马铃薯田N_2O排放和产量预测的适用性,选择沈阳市自然降水条件下的马铃薯田为研究对象,设计不施氮(0 kg·hm~(-2))、低氮(75 kg·hm~(-2))、中氮(150 kg·hm~(-2))和高氮(225 kg·hm~(-2))4个施氮水平,采用静态箱-气相色谱法对土壤N_2O气体排放进行田间原位观测,并运用DNDC模型探究多因子对马铃薯田N_2O排放和产量的影响。结果表明,(1)DNDC模型对于马铃薯田N_2O排放和产量均具有较好的模拟效果。2017年和2018年N_2O排放模拟结果,模型效率指数EF分别在0.45-0.76和0.41-0.73之间。产量模拟结果,2017年:EF=0.91,R2=0.97,P=0.017;2018年:EF=0.85,R~2=0.95,P=0.027。(2)年降雨量、土壤有机碳含量(SOC)、土壤容重、土壤pH值对马铃薯生育期N_2O累计排放的影响较明显,且均呈现正相关关系。年降雨量、年均温度、CO2质量浓度、施氮水平对马铃薯产量的影响较明显,其中年降雨量、CO_2质量浓度、施氮水平与马铃薯产量呈正相关关系,年均温度与马铃薯产量呈负相关关系。(3)保持水分正常供给的前提下,该地区五日滑动平均温度稳定通过10℃后的5 d内播种马铃薯,即可保证马铃薯正常生长的温度条件,达到保产增产的目的。     

基于增强回归树的红壤旱坡花生地气态氮损失影响因素分析

为探究红壤旱坡花生地气态氮(NH_3和N_2O)排放特征及其影响因素,采用通气法和密闭式静态暗箱-气相色谱法,原位监测翻耕和免耕条件下红壤旱坡花生地土壤NH_3挥发和N_2O排放的动态变化特征,并基于增强回归树(boosted regression tree, BRT)方法识别关键影响因子。结果表明:(1)整个花生生育期翻耕和免耕处理NH_3挥发速率(以N计)变化范围分别为0.02～1.55和0.02～1.05 kg·hm~(-2)·d~(-1),氨挥发累积量(以N计)分别为(17.19±8.56)和(18.38±7.41) kg·hm~(-2),占总施氮量的(11.77±5.86)%和(12.59±5.08)%,热点时段主要集中在施基肥后15 d内;翻耕和免耕处理N_2O排放通量(以N计)变化范围分别为0.07～2.90和0.02～3.97 mg·m~(-2)·d~(-1),累积量(以N计)分别为(0.81±0.27)和(0.68±0.10) kg·hm~(-2),占总施氮量的(0.55±0.17)%和(0.46±0.06)%,N_2O排放通量热点时段不明显;两种耕作条件下NH_3挥发无明显差异,但免耕降低了16.05%的N_2O排放累积量;氨挥发是红壤旱坡花生地氮素气态损失的主要途径。(2)采用增强回归树(BRT)分析发现,土壤铵态氮含量、施肥后天数、花生生育期、前3天降水量和土壤硝态氮含量是红壤旱坡花生地氨挥发的关键影响因子,贡献率分别为47.92%、14.78%、8.21%、7.44%和5.91%;而N_2O排放的关键影响因子分别为土壤含水量、土壤铵态氮含量、地温、前3天降水量、土壤硝态氮含量、施肥后天数和气温,相对贡献率分别为24.67%、20.34%、12.26%、9.93%、9.91%、9.64%和8.51%。上述研究结果表明,施肥是影响红壤花生地氮肥气态氮损失的重要因子,气态氮(NH_3和N_2O)损失最高可占施肥量的18.35%,微生物硝化过程及其环境控制因子可能在土壤氮损失过程中发挥了重要作用。这些结果可为提高南方红壤区坡地氮肥利用率、减轻环境污染提供理论依据。     

基于DNDC模型覆膜马铃薯N_2O减排增产的优化施氮量研究

为了探究马铃薯(Solanum tuberosum)田苗期不覆膜和苗期覆膜处理下土壤N_2O减排和增产兼顾的最优施氮量,并验证DNDC模型对于马铃薯田土壤N_2O排放和产量预测的适用性,以沈阳市自然降水条件下的马铃薯田为研究对象,设计不施氮肥(0 kg·hm~(-2))、低氮(75 kg·hm~(-2))、中氮(150 kg·hm~(-2))和高氮(225 kg·hm~(-2))4种施氮水平,每种氮肥水平包括苗期不覆膜与苗期覆膜两种处理,采用静态箱-气相色谱法对土壤N_2O气体排放进行田间原位观测,并运用DNDC模型进一步探究马铃薯田减排增产最优施氮量,结果对于促进马铃薯田温室气体减排和增产协调兼顾的旱地农业可持续发展具有积极意义。结果表明,DNDC模型可以准确地模拟马铃薯田不覆膜处理下不同施氮水平N_2O排放状况,模型效率指数在0.72~0.94之间;在覆膜处理中,低、中、高施氮量模型效率指数较苗期不覆膜处理分别下降0.21、0.52和0.50,不施氮肥处理下,模型效率指数为负值,模型不能模拟N_2O排放;DNDC模型对于各处理下马铃薯产量均有较准确的模拟效果。DNDC模型进一步表明,不覆膜状态下马铃薯田增产兼顾减排的施氮量为90~105 kg·hm~(-2);减排兼顾增产的施氮量为75~90 kg·hm~(-2)。由于DNDC模型对于覆膜处理下马铃薯田N_2O排放模拟效果不佳,通过大田实验数据分析得出:苗期覆膜可以有效增产和减少土壤N_2O排放,综合马铃薯产量和土壤N_2O减排的环保施氮量可在75 kg·hm~(-2)的基础上有所增加,但需低于150 kg·hm~(-2)。     

不同UV-B辐射增幅对稻田土壤酶活性、活性有机碳含量及温室气体排放的影响

UV-B辐射增强对整个农业生态系统产生不同程度的影响,为探讨不同UV-B辐射增幅对稻田土壤碳转化和温室气体排放的影响,在元阳梯田稻田原位种植农家水稻品种白脚老粳,通过人工模拟不同UV-B辐射增幅(0、2.5、5.0、7.5 k J·m~(-2)),研究不同UV-B辐射增幅对水稻生长期稻田土壤碳转化酶活性、活性有机碳含量和CH_4、CO_2、N_2O排放的影响。结果表明,5.0 k J·m~(-2) UV-B辐射处理导致稻田土壤纤维素酶活性显著增加,增幅范围为15.4%—37.7%;而7.5 k J·m~(-2) UV-B辐射导致土壤碳转化酶(纤维素酶、β-葡萄糖苷酶、多酚氧化酶和蔗糖酶)活性显著降低。UV-B辐射增强导致土壤溶解性有机碳含量显著增加,而易氧化有机碳和微生物量碳含量减少。3个强度的UV-B辐射增幅处理均使稻田CH_4排放量显著减少,降幅范围为7.5%—30.6%;5.0 k J·m~(-2) UV-B辐射处理显著增加稻田CO_2、N_2O排放量,而7.5 k J·m~(-2) UV-B辐射导致稻田CO_2、N_2O排放降低;综合而言,UV-B辐射增强导致稻田3种温室气体的全球增温潜能降低。此外,土壤中多酚氧化酶活性与微生物量碳、易氧化有机碳含量呈显著正相关(P0.05),CH4排放通量与微生物量碳含量呈极显著正相关(P0.01)。可见,随UV-B辐射增强稻田土壤多酚氧化酶活性降低,进而减少易氧化有机碳和微生物量碳含量,最终导致稻田CH_4排放减少、CO_2和N_2O排放增加。     

西双版纳不同演替阶段热带森林土壤N_2O排放的时间特征

氧化亚氮(N_2O)是导致全球变暖的一种重要温室气体。探明热带森林土壤N_2O排放动态及调控机制是全球变化及国际气候谈判的一个重要内容。为探明热带森林不同次生演替对土壤N_2O排放通量时间变化的影响,以西双版纳不同演替阶段热带森林[白背桐(Mallotus paniculatus)群落、崖豆藤(Mellettia leptobotrya)群落和高檐蒲桃(Syzygium oblatum)群落]为研究对象,采用静态箱-气相色谱法对土壤N_2O排放通量动态进行定位观测。探究这些变化与土壤温度和水分及理化性质之间的相互关系。结果表明:(1)不同次生演替阶段热带森林土壤N_2O排放通量存在显著差异,其大小顺序为:高檐蒲桃群落(462.4μg·m~(-2)·h~(-1))崖豆藤群落(378.93μg·m~(-2)·h~(-1))白背桐群落(310.68μg·m~(-2)·h~(-1));(2)不同次生演替阶段热带森林土壤N_2O排放通量月份变化趋势基本一致,均表现为6月显著高于12月,且各月份间差异显著;(3)土壤易氧化有机碳、水解氮、硝态氮和铵态氮显著影响土壤N_2O排放通量的时间变化,而土壤容重和pH值与土壤N_2O排放通量呈显著负相关。因此,土壤N_2O排放对西双版纳不同演替阶段热带森林群落具有敏感的响应,土壤温度、水分、易氧化有机碳、水解氮、硝态氮及铵态氮是土壤N_2O排放时间变化的主控因素。     

膨润土钝化与不同水分灌溉联合处理对酸性稻田土镉污染修复效应及土壤特性的影响

采用盆栽实验方法,研究了膨润土钝化与不同水分灌溉联合处理对酸性稻田土Cd污染修复效应,以及对土壤脲酶活性和氮、磷有效性的影响及其机制.结果表明,与干湿灌溉相比,长期淹水和湿润灌溉可明显降低稻谷生物量.膨润土钝化修复与不同水分灌溉联合处理时稻谷和稻草生物量总体上虽略有增加,但与对照相比并无明显差异.干湿灌溉、湿润灌溉和长期淹水灌溉下,稻米Cd含量分别为0.29、0.38、0.18 mg·kg~(-1),其中与干湿灌溉相比,长期淹水可使稻米镉降低37.93%,而湿润灌溉则使稻米Cd含量增加31.03%.添加膨润土钝化修复后,与干湿灌溉联合处理相比,长期淹水灌溉可使稻米Cd降低45.29%,而湿润灌溉可使稻米Cd增加23.53%.与未钝化处理相比,膨润土钝化修复下,水稻根表Fe(Ⅱ)含量显著增加,但水稻根表Fe(Ⅲ)含量间无明显差异,水稻根表Cd含量显著降低.在未添加膨润土和添加膨润土钝化修复下,长期淹水灌溉处理时土壤脲酶活性比干湿灌溉处理分别降低21.05%和15.79%.在未添加膨润土钝化修复下,不同水分灌溉处理对土壤碱解氮含量无明显影响,但长期淹水灌溉处理比干湿灌溉处理土壤有效磷增加34.92%,而湿润灌溉下土壤有效磷则降低16.99%.不同水分灌溉处理下,膨润土钝化修复对土壤碱解氮和有效磷含量无明显影响.     

间隙灌溉和控释肥施用耦合措施对稻麦轮作系统土壤微生物群落丰度的影响

间隙灌溉模式下控释肥施用可减缓稻麦轮作系统CH_4和N_2O排放交互排放效应,从而降低综合温室效应,然而有关间隙灌溉和控释肥施用耦合措施对稻麦轮作系统土壤微生物的影响鲜有研究。通过采集稻麦轮作系统田间原位试验新鲜土样,采用核酸定量技术研究间隙灌溉和控释肥施用耦合措施下稻麦轮作系统土壤微生物群落丰度的变化,以探讨此耦合措施降低稻麦轮作系统降低CH_4和N_2O排放的微生物机理。结果发现,除古菌外,稻季土壤细菌、产甲烷菌、甲烷氧化菌、氨氧化菌和反硝化菌群落丰度均高于麦季;间隙灌溉显著影响稻田产甲烷菌、甲烷氧化菌、氨氧化菌和反硝化菌数量的季节变化;与尿素相比,施用控释肥增加了稻麦轮作系统细菌、古菌和产甲烷菌数量,降低了甲烷氧化菌、氨氧化菌、反硝化菌数量。稻季CH_4和N_2O的排放量与土壤微生物丰度之间存在显著相关性:CH_4排放量与古菌、产甲烷菌和甲烷氧化菌数量均呈极显著正相关关系(P0.01),而与氨氧化菌数量呈显著负相关关系(P0.05);N_2O排放量与氨氧化菌、甲烷氧化菌、nirK型和nosZ型反硝化菌数量均呈显著正相关关系(P0.05),而与nir S型反硝化菌无显著相关性。研究表明,间隙灌溉和控释肥施用耦合措施通过影响稻麦轮作系统相关功能微生物的群落丰度进而减缓CH_4和N_2O气体的交互排放效应。     

不同土地利用方式及增温对农业土壤N_2O排放的非加和效应

土地利用方式和温度是影响土壤N_2O排放的重要因素,有必要深入研究土地利用方式变化及增温对农业土壤N_2O排放的交互作用。以山东省寿光市为例,利用长期(400 d)培养实验,研究土地利用方式变化(农田、种植6及12 a设施菜地、荒废12 a设施菜地)及温度对土壤N_2O排放的交互作用。结果表明,升温及农田变为设施菜地显著促进土壤N_2O排放(P0.05),且种植6 a设施菜地土壤N_2O排放水平显著高于种植12 a设施菜地(P0.05),荒废设施菜地N_2O排放水平较农田显著降低(P0.05)。相对于农田,种植6 a设施菜地土壤N_2O排放温度敏感性系数(Q10)显著增加,但荒废设施菜地Q10显著降低(P0.05),种植12 a设施菜地Q10值与农田相比无显著差异。此外,农田变为种植6 a设施菜地与增温对土壤N_2O排放产生正效应(synergistic effect),种植年限延长至12 a时交互作用变为加和效应(additive effect),设施菜地荒废后交互作用变为负效应(antagonistic effect)。这是因为农田变为设施菜地及设施菜地荒废后土壤N_2O排放Q10值改变所致。这表明当研究单因素对土壤N_2O排放的影响和评估多因素的综合影响时,可能会低估或高估其排放水平。     

寿光设施菜地土壤N_2O排放规律及其影响因素

设施栽培是我国蔬菜生产的重要方式之一.设施菜地土壤高温、高湿、持续且大量施肥等特点,可能改变土壤氮素周转及N_2O排放.寿光是我国重要的蔬菜生产基地之一.然而,鲜有研究关注寿光市设施菜地土壤N_2O排放规律及其影响因素.本文以寿光市农田、种植6、12年设施菜地及荒废设施菜地为例,研究农田转变为设施菜地后土壤N_2O排放规律,并探讨其影响机理.结果表明,设施菜地土壤N_2O年排放量明显高于农田及荒废设施菜地,且种植6年设施菜地土壤N_2O年排放量显著大于种植12年设施菜地(P0.05).其原因可以归结为:(1)设施菜地种植过程中施加大量有机肥及化肥,会促进土壤氮素周转.(2)设施菜地土壤温度、含水率及硝态氮含量均高于农田,且均与土壤N_2O排放通量呈显著正相关关系(P0.05),表明设施菜地土壤高温、高湿的环境特点会促进土壤硝化过程,加速土壤N_2O排放.(3)设施菜地具有较高的土壤脲酶活性,且与土壤硝态氮含量、含水率呈显著正相关关系(P0.05),表明农田变为设施菜地增加了土壤脲酶活性,促进土壤硝化过程及硝态氮累积,这可能间接加速土壤N_2O排放.     

生物黑炭还田对晚稻CH4和N2O综合减排影响研究

利用静态箱法测定了稻草直接还田和生物黑炭还田对湖南晚稻CH4和N2O排放的影响。结果表明,与单施化肥处理相比,添加稻草和生物黑炭处理的CH4排放量分别增加了24.70%（P〈0.05）和6.32%,而N2O的排放量分别降低了37.08%（P〈0.05）和37.61%（P〈0.05）;生物黑炭CH4排放量较稻草还田减少了14.74%（P〈0.05）。按100年统计稻田CH4和N2O的综合增温潜势（GWP）表明,单位产量的GWP由大到小顺序为稻草（RS）,不施肥（CK）,黑炭（BC）,化肥（CF）。综上说明,生物黑炭还田能保持晚稻产量稳定,减少了当季晚稻CH4和N2O的排放,具有一定的生态环境效益。