保护性耕作对农田生态系统净碳释放量的影响

以华北平原小麦-玉米两熟地区保护性耕作5年田间定位试验为基础,利用West提出的净碳释放方程对翻耕、少耕和免耕3种耕作方式下农田各项投入造成的碳释放和土壤碳累积进行比较。结果表明:在翻耕、少耕、免耕3个处理下,5年间各项农田投入造成的碳释放分别为312.60、295.4和280.52kg.km-2.a-1,表层30cm土壤的碳储量分别为30.59、32.76和31.61Mg.km-2,农田净碳释放量分别为312.60、-138.59和-76.52kg.km-2.a-1;与翻耕地比较,免耕和少耕地的相对净碳释放量为-236.08和-451.19kg.km-2.a-1;免耕地农田投入的碳减排量(32.08kg.km-2.a-1)为土壤碳增汇量(204.00kg.km-2.a-1)的15.73%,少耕地农田投入的碳减排量(17.19kg.km-2.a-1)为土壤碳增汇量(434.00kg.km-2.a-1)的3.96%。少耕地对减少大气CO2的贡献大于免耕地。

保护性耕作下双季稻农田甲烷排放特征及温室效应

【目的】传统耕作方式和秸秆焚烧造成土壤有机质的大量损失,使农田成为温室气体一个重要排放源,本文旨在研究保护性耕作对稻田CH4排放通量及其温室效应的影响,为评价耕作措施对土壤固碳潜力和温室气体减排影响提供依据。【方法】通过对翻耕秸秆不还田(CT)、翻耕秸秆还田(CTS)、旋耕秸秆还田(RTS)、免耕秸秆还田(NTS)处理的稻田CH4排放进行连续观测,分析稻田CH4排放特征及其温室效应。【结果】在秸秆还田情况下,早稻生长季旋耕和翻耕的CH4排放量差异不大,但显著高于免耕;晚稻生长季旋耕CH4排放量显著高于翻耕和免耕;冬闲季节各处理CH4排放量较小,翻耕CH4排放量显著高于旋耕和免耕。在翻耕情况下,秸秆还田处理和秸秆不还田处理全年CH4排放特征基本相同。秸秆还田主要增大晚稻生长季和冬闲季节的CH4排放,对早稻生长季CH4排放影响较小。全年CH4排放导致的温室效应为RTS>CTS>NTS>CT,且差异均达显著水平。各处理全年CH4排放主要来自早晚稻生长季,冬闲季节占的比重很小均不到1%。与翻耕相比,旋耕对温室效应的贡献是翻耕的1.98倍,而免耕减小温室效应,约减排15%。与秸秆还田相比,秸秆不还田减小温室效应,约减排42%。【结论】目前双季稻区推行保护性耕作的主要措施旋耕秸秆还田对温室效应的贡献最大,秸秆不还田和免耕均有利于减小温室效应。但考虑到秸秆还田有利于提升地力,且秸秆以其它方式处理导致的温室效应还有待于研究,建议在长江中下游双季稻区推广以免耕秸秆还田为主的保护性耕作。

双季稻区保护性耕作下土壤有机碳及碳库管理指数的研究

本文以双季稻区保护性耕作定位试验为研究对象,测定了保护性耕作下土壤不同层次总有机碳、活性碳的动态变化,并计算了各处理的碳库活度、活度指数、碳库指数和碳库管理指数。结果表明,土壤总有机碳和活性碳均随土层的增加而减少,0～10cm和10～20cm土壤总有机碳分层受耕作方式影响大,而活性碳分层受秸秆还田影响大。秸秆还田提高土壤各层总有机碳,免耕提高土壤0～10cm总有机碳,而旋耕和翻耕提高土壤10～20cm总有机碳;其中旋耕提高土壤0～10cm总有机碳,以及翻耕和秸秆还田提高土壤各层总有机碳具有可持续增加的潜力。秸秆还田和少免耕提高土壤0～20cm土层活性碳。秸秆还田提高土壤0～10cm总有机碳、活性碳、稳态碳、碳库指数以及碳库管理指数,同时提高了10～20cm各项碳库指数,但降低了0～10cm碳库活度和活度指数;免耕和旋耕分别提高土壤0～10cm和10～20cm的各项碳库管理指标。

轮耕对土壤物理性状及水稻产量影响的初步研究

针对南方稻田连续免耕存在的主要问题，进行了土壤轮耕效应的初步研究。试验选择双季稻区连续7年免耕稻田，设置免耕、旋耕和翻耕3种耕作处理（即免耕-免耕，免耕-旋耕和免耕-翻耕），早稻和晚稻采取同-耕作措施。研究结果表明：连续免耕后进行土壤耕作（翻耕、旋耕）可以降低耕作层土壤容重，增加土壤水贮量，尤为翻耕显著，早、晚稻均表现为这-趋势；晚稻收获时，表层0～5cm的毛管孔隙度表现为免耕-翻耕、免耕-旋耕在5％水平上显著高于免耕-免耕，而下层差异不显著；早、晚稻晒田时，表层0～5cm原状土饱和导水率均表现为免耕～翻耕在5％水平上显著高于免耕-免耕和免耕-旋耕，而5～10cm无显著性差异；早、晚稻的实际产量均表现为免耕-旋耕〉免耕-翻耕〉免耕-免耕，起主要作用的构成因素是有效穗数。

耕作措施对华北农田CO_2排放影响及水热关系分析

为探讨不同耕作措施对农田土壤呼吸排放的影响及其与土壤温度、水分之间的关系,该研究利用长期定位试验研究翻耕、旋耕、免耕3种耕作措施下冬小麦、夏玉米生育期农田CO2的排放通量及其季节变化规律,并通过农田土壤温度、水分对CO2的排放通量进行回归统计分析。结果表明:不同耕作措施下农田CO2排放通量具有明显的季节排放规律,冬小麦、夏玉米生育期农田CO2排放通量:翻耕>旋耕>免耕,且处理间差异都达到显著或极显著水平。不同耕作措施对农田土壤温度及土壤含水率具有显著的影响,免耕条件下农田各层土壤温度最低,冬小麦季免耕农田土壤水分含量高于其他两处理。各处理条件下农田CO2排放通量与土壤温度具有显著的相关性,其中翻耕处理的CO2排放通量与10cm土温相关性最高,旋耕和免耕则均与20cm土温相关性最高。当土壤温度高于10℃时CO2排放通量与5cm土壤含水率具有显著的相关性,此时土壤水分成为CO2排放的主要影响因素。

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。

耕作措施对长期免耕双季稻田土壤碳库的影响

针对南方稻田长期免耕存在的主要问题，本研究选择湖南省双季稻区连续7年免耕稻田，进行了不同耕作措施对土壤的总有机碳、活性有机碳的变化情况及其对土壤碳库影响的研究，以期为建立合理的轮耕周期提供理论依据。结果表明：0～20cm平均总有机碳和活性有机碳含量均为旋耕〉连续免耕〉翻耕。与连续免耕相比，旋耕有利于提高土壤活性有机碳含量（比连续免耕提高了5．08％），翻耕则会促进土壤活性有机碳分解（比连续免耕降低了2．73％）。晚稻收获时0～20cm平均碳库管理指数也表现为旋耕〉连续免耕〉翻耕，其中翻耕使碳库管理指数整体上显著降低（比连续免耕降低了21．7％）；旋耕略有提高（比连续免耕提高了3．9％），但未达到显著水平（P〈0．05）。总之，与连续免耕相比，翻耕可促进土壤活性有机碳分解，进而显著降低碳库管理指数；但旋耕差异不显著（P〈0．05）。