添加绿肥对中国农田土壤N2O和CH4排放的影响

本研究旨在探明添加绿肥对中国农田土壤温室气体(N2O和CH4)排放的影响,为绿肥科学施用、温室气体减排和作物增产提供理论依据。采用数据整合分析(Meta-analysis)方法,通过“中国知网”、“谷歌学术”和“Web of Science”等中英文数据库以“绿肥”、“农田”和“温室气体”等关键词进行检索,收集到国内外关于添加绿肥对农田土壤温室气体排放影响研究的有效数据137组,定量分析添加绿肥对中国农田土壤温室气体排放的影响及其主要影响因素。结果表明:与不添加绿肥相比,添加绿肥显著的促进N2O、CH4的排放和GWP、GHGI的提高,提升幅度分别为16.1%、45.8%和25.7%、12.9%。施用豆科和非豆科绿肥均显著增加N2O和CH4排放和GWP,施用非豆科绿肥对GHGI没有显著影响,豆科绿肥相比于非豆科绿肥能显著增加土壤N2O的排放和GWP、GHGI。不同绿肥施用措施均显著增加N2O和CH4的排放和GWP,其中绿肥配施化肥措施下N2O、CH4和GWP的提升幅度显著高于其他两种措施,但绿肥配施化肥显著降低了GHGI(-5.5%)。相比于不添加绿肥,绿肥还田量<5000 kg/hm2时对GHGI没有显著影响,绿肥还田量<5000 kg/hm2显著提升N2O和CH4的排放。在年均降雨量<600 mm时,添加绿肥对GWP没有显著影响;在年均降雨量<1200 mm时添加绿肥对GHGI无显著影响。随着年均温不断增加,对GWP的提升幅度也不断增大;在<16℃时,添加绿肥对GHGI表现为显著降低,其中<12℃降低幅度更大。N2O和CH4排放量与土壤有效氮含量显著正相关。不同土地利用类型下添加绿肥对N2O排放和GWP有显著的提升,其中旱地土壤条件下的提升幅度小于水田土壤,但在旱地土壤条件下添加绿肥显著降低了GHGI。总之,添加非豆科绿肥配施化肥(<5000 kg/hm2)还田尤其在气候温暖湿润的旱地土壤地区(年降雨<1200 mm、年均温<16℃),能有很好的减排的效果。

施用生物炭和秸秆还田对农田温室气体排放及增温潜势的影响

【目的】农业生态系统增温潜势是影响全球气候变化的重要部分。本研究通过田间试验明确施用生物炭和秸秆还田对农田增温潜势的影响,以期为减缓气候变化和农业废弃物资源化利用提供理论依据。【方法】在山东省桓台县农业生态系统试验站的冬小麦-夏玉米轮作农田中开展了3年田间定位试验,试验共设置4个处理:①对照(CK);②施用生物炭9.0t·hm^(-2)·a^(-1)(C);③全量秸秆还田(S);④秸秆还田配施9.0 t·hm^(-2)·a^(-1)生物炭(CS)。4个处理均施等量的氮磷钾化肥,其中氮肥为尿素,用量为200 kg·hm^(-2)·a^(-1),磷肥为过磷酸钙,用量为55 kg·hm^(-2)·a^(-1),钾肥为硫酸钾,用量为40 kg·hm^(-2)·a^(-1)。采用静态暗箱-气相色谱法测定各处理温室气体(CO_(2)、N_(2)O和CH_4)的排放通量并计算净全球增温潜势(NGWP)和温室气体排放强度(GHGI),分析连续施用生物炭和秸秆还田对农田温室气体排放及增温潜势的影响。【结果】(1)综合3年的温室气体排放情况,与CK处理相比,S和CS处理的年平均生态呼吸排放量(Re)分别增加了47.8%和67.9%(P<0.05);C处理的年平均N_(2)O累积排放量降低了20.3%(P<0.05),而S和CS处理的N_(2)O年平均累积排放量分别增加了23.6%和41.4%(P<0.05)。(2)与CK处理相比,C、S和CS处理的土壤有机碳年平均变化量(ΔSOC)均有显著增加,其中CS处理增幅最大,增加了150.6%(P<0.05)。与第1年相比,C、S和CS处理第3年的ΔSOC均有显著增加(P<0.05),分别增加了21.7%、20.8%和17.8%。各处理的NGWP和GHGI均存在显著差异,与CK相比,C、S和CS处理的年平均NGWP分别降低了163.5%、171.7%和273.0%(P<0.05),与第1年相比,C、S和CS处理第3年的NGWP均有显著降低(P<0.05),分别降低了73.4%、58.8%和54.7%。与CK相比,C、S和CS处理的年平均GHGI分别降低了236.2%、253.3%和388.9%(P<0.05),C、S和CS处理第3年的GHGI较第1年分别降低了126.3%、98.2%和108.6%(P<0.05)。就产量而言,C、S和CS处理的作物产量保持相对稳定,有轻微增长,但与CK相比无显著差异。【结论】与单施化肥相比,在施化肥的基础上添加生物炭、秸秆还田、秸秆还田配施生物炭的措施均能够在不影响作物产量的前提下抑制增温潜势,其中秸秆还田配施生物炭能够最大程度地降低农田增温潜势,因此秸秆还田配施生物炭是增加农田固碳、缓解气候变化的一项有效措施。

秸秆还田和水旱轮作模式对稻季土壤温室气体排放的影响

【目的】探究不同水旱轮作模式下,冬季作物秸秆还田对后茬水稻季作物产量和温室气体排放的影响,为长江中游稻田选择适宜的秸秆还田方式和农业可持续生产提供科学依据。【方法】田间试验在湖北荆州进行,设置水稻–小麦(稻麦)、水稻–油菜(稻油)和水稻–紫云英(稻肥)3种水旱轮作模式,每个模式下设置冬季作物收获后秸秆还田和不还田处理。在秸秆还田后的水稻季,采用静态暗箱—气相色谱法连续监测稻田中甲烷(CH_(4))和氧化亚氮(N_(2)O)排放量,在水稻分蘖期、抽穗期、成熟期采集0—5、5—10、10—20 cm土层样品,测定微生物量碳(MBC)、可溶性有机碳(DOC)、铵态氮(NH_(4)^(+)-N)和硝态氮(NO_(3)^(-)-N)含量,收获期测定水稻产量。【结果】秸秆还田和不同轮作模式对后茬水稻产量均无显著影响。与稻肥轮作相比,在秸秆还田条件下稻油和稻麦轮作水稻季土壤CH_(4)和N_(2)O排放分别高出44%~58%和17%~30%,在秸秆不还田条件下则分别高出58%~72%和15%~22%。与秸秆不还田相比,秸秆还田条件下3种轮作模式平均CH_(4)和N_(2)O排放分别增加26%~39%和20%~29%。秸秆还田条件下,稻油和稻麦轮作稻季土壤全球增温潜势(GWP)和温室气体排放强度(GHGI)分别比稻肥轮作高出14%~19%和12%~19%,秸秆不还田条件下分别高出18%~23%和15%~24%。与秸秆不还田相比,秸秆还田条件下3种轮作模式稻季土壤平均GWP和GHGI高出31%和32%,同时土壤硝态氮、微生物量碳和可溶性有机碳含量均显著提高。此外,稻麦轮作土壤微生物量碳和可溶性有机碳含量显著高于稻肥、稻油轮作。相关性分析表明,秸秆还田条件下,CH_(4)和N_(2)O排放与NO_(3)^(-)-N呈极显著正相关(P<0.01),而秸秆不还田条件下CH_(4)排放与NO_(3)^(-)-N呈极显著正相关(P<0.01),N_(2)O排放与NH_(4)^(+)-N呈极显著正相关(P<0.01)。【结论】水稻季土壤CH_(4)和N_(2)O的排放与土壤可利用性碳氮浓度的升高密切相关。前茬作物秸秆还田导致水稻季温室气体排放显著增加,与稻麦、稻油轮作相比,水稻–紫云英轮作稻季土壤的温室气体排放量最低,是较为生态环境友好型的种植制度。

生物炭和腐殖酸施用对稻麦轮作系统CH_(4)和N_(2)O综合温室效应的影响

生物炭和腐殖酸对土壤C、N循环和作物产量均具有深刻影响。该试验以稻麦轮作系统为研究对象,探究生物炭和腐殖酸在经过1 a陈化后对土壤肥力、作物产量和温室气体排放的持续影响。设置了6个处理:B0F0(对照,不添加生物炭和腐殖酸);B0F1(不添加生物炭,腐殖酸添加量为0.6 t/hm^(2));B0F2(不添加生物炭,腐殖酸添加量为1.2 t/hm^(2));B1F0(生物炭添加量为20 t/hm^(2),不添加腐殖酸);B1F1(生物炭添加量为20 t/hm^(2),腐殖酸添加量为0.6 t/hm^(2));B1F2(生物炭添加量为20 t/hm^(2),腐殖酸添加量为1.2 t/hm^(2))。结果表明:1)试验期内,与B0F0相比,生物炭显著增加了稻麦两季土壤有机碳含量;腐殖酸增加了稻季土壤有机碳含量,对麦季土壤有机碳含量无显著影响;单独施用生物炭或腐殖酸对水稻和小麦产量均没有显著影响,生物炭和腐殖酸混施处理显著提高了小麦产量,增幅为1.0%~5.0%,对水稻产量没有显著影响。2)试验期内,与B0F0相比,单独施用生物炭或腐殖酸以及二者混施均降低了土壤CH_(4)累积排放量,降幅分别为11.1%、21.8%~25.8%和24.7%~34.1%;单独施用生物炭或腐殖酸以及二者混施均增加了N_(2)O累积排放量,增幅分别为33.3%、10.0%~30.1%和7.2%~23.7%。3)生物炭和腐殖酸主要通过降低甲烷的排放,显著降低了稻麦轮作系统的综合温室效应和温室气体强度,B1F1处理(生物炭和腐殖酸用量分别为20和0.6 t/hm^(2))的综合温室效应和温室气体排放强度均为最低水平。这表明在稻麦轮作系统,生物炭和腐殖酸在土壤中经1a陈化后仍然具有固碳减排能力,是稻麦轮作系统缓解土壤酸化、提高土壤肥力、减少温室气体排放的有效措施。

生物炭配施硅肥对增温稻麦轮作农田CH4和N2O排放强度的影响

夜间增温幅度大于白天是气候变暖的主要特征之一。夜间增温、施硅或生物炭对单一作物(水稻或小麦)生产的影响已有报道,但三者耦合如何影响稻麦轮作农田CH4和N2O排放强度,尚不清楚。通过田间模拟试验研究了夜间增温下生物炭配施硅肥对稻麦轮作农田产量和碳排放强度的影响。采用3因素3水平正交试验设计,用铝箔膜覆盖水稻冠层模拟夜间增温(19:00—6:00),设常温对照(不盖膜,W0)、覆盖5 mm膜(W1)和覆盖11 mm膜(W2)3水平;生物炭用量设3水平,即不施生物炭(B0)、施10 t/hm^(2)(B1)和施25 t/hm^(2)(B2);硅肥设不施硅(Si0)、施钢渣(Si1)和施矿粉(Si2)3水平,施硅量均为0.2 t SiO_(2)/hm^(2)。结果表明:夜间增温明显降低水稻和小麦产量,施生物炭明显提高水稻和小麦产量。夜间增温、施用矿粉或生物炭明显降低农田CH4累积排放量、综合增温潜势(SGWP)和碳排放强度(GHGI)。稻麦轮作农田综合增温潜势(SGWP)中水稻贡献明显大于小麦,CH4排放在SGWP中起主导作用。三因素对水稻SGWP和GHGI的影响,均为B>Si>W,对小麦SGWP和GHGI的影响,均为Si>B>W。研究认为,夜间增温下为稳定稻麦产量,同时减少稻麦轮作农田CH4和N2O排放的最佳处理组合为施0.2 t SiO_(2)/hm^(2)矿粉和25 t/hm^(2)生物炭。

施肥对稻田温室气体排放及土壤养分的影响

【目的】农业活动引起的温室气体排放对全球变暖的影响日益得到关注,本试验研究不同施肥处理对稻田温室气体排放、产量和土壤养分的影响,以期为农田可持续利用和温室气体减排提供依据。【方法】在长江中下游地区稻麦轮作区进行田间试验,设置不施氮肥(CK)、当地习惯施肥(FP)、推荐N肥(OPT)、有机无机配施(OPT+M)、秸秆还田(OPT+S)5个处理,采用静态箱/气相色谱(GC)法测定了稻季CH4、N2O和CO2的排放情况,调查了不同施肥措施对稻田温室气体增温潜势以及产量,测定了土壤养分,并综合产量和增温潜势对温室气体排放强度进行分析,提出该区域稻田减排增产的合理施肥措施。【结果】1)不同处理CH4季节排放总量为OPT+S>OPT+M>FP>OPT>CK,排放量为99.02 143.69 kg/hm2;N2O季节排放量为FP>OPT+M>OPT>OPT+S>CK,排放量范围为0.95 3.57 kg/hm2;CO2排放顺序与CH4季节排放趋势一致,排放量为7231.64 13715.24kg/hm2。2)根据稻季CH4和N2O季节排放量以及在100年尺度上的CO2当量计算,不同处理温室气体全球增温潜势大小顺序为OPT+S>OPT+M>FP>OPT>CK。在CK、FP、OPT、OPT+M和OPT+S的全球增温潜势中,N2O占的比重分别为10.31%、26.39%、21.51%、22.91%和11.58%,CH4所占比重分别为89.69%、73.61%、78.49%、77.09%和88.42%。稻田N2O的排放量很少,排放以甲烷为主,因此不同施肥措施所排放的N2O对综合温室效应的贡献远低于CH4。相对于当地习惯施肥处理,OPT、OPT+M和OPT+S 3种优化施肥措施均在减少化肥施用量的情况下增加了水稻产量,增产率分别为3.6%、14.3%和8.5%,其中以有OPT+M处理增产效果最明显。3)不同施肥处理下,CO2排放强度为FP(0.56)>OPT+S(0.52)>OPT(0.50)>OPT+M(0.49),OPT和OPT+M显著低于当地习惯施肥处理,OPT+M CO2排放强度最低。4)有机碳、全氮、速效磷和速效钾含量均在OPT+S处理中最高。【结论】不同施肥措施影响稻季温室气体排放,施用有机肥和氮肥均增加了CO2、CH4、N2O的排放,秸秆还田增加了CO2和CH4排放,减少了N2O排放。稻田减排应以减少CH4排放为主,推荐氮肥量配施有机肥为碳强度评价体系下最优处理。秸秆还田对土壤养分的改善趋势明显,虽然增加了CO2排放,但考虑到其可避免因焚烧造成大量CO2的排放,总体上依然减少了CO2的排放,但对秸秆还田的适宜量需要进一步研究。

减氮及不同肥料配施对稻田CH_4和N_2O排放的影响

为比较不同施肥处理的温室气体减排效果,采用田间试验研究了7种肥料处理包括减氮增钾(N190CF+U+K)、减氮追施脲铵(N230CF+UA)、配方施肥(N230CF+U)、有机无机配施(N230O_(F+U))、稳定性复合肥(N230_(UHD))、脲甲醛(N230_(UF))和常规施肥(N270_(CF+U))条件下稻田CH_4和N_2O的排放特及主要环境驱动因子变化.结果表明:不同施肥处理CH_4排放总量范围为78.61~181.96kg/hm^2,除N230_(UHD)处理外,其他施肥处理较N270_(CF+U)减排CH4_达32.0%~49.6%,以N230_(CF+UA_处理减排效果最好;各施肥处理N_2O累积排放量为0.28~0.46kg/hm^2,除N230_(CF+UA)处理外,其他施肥处理减少N_2O排放15.4%~38.6%,以N230_(OF+U)最佳.此外,稻田N_2O排放与田面水中NH_4^+-N和NO_3^--N含量呈显著性正相关(P<0.05),CH_4排放与水深以及土壤温度均呈现极显著正相关性(P<0.01),而与土壤NH_4+^-N呈显著负相关(P<0.05).进一步计算100a尺度下CH_4和N_2O的增温潜势(GWP)和温室气体排放强度(GHGI)可知,除N230_(UHD)处理外,其他施肥处理GWP均低于常规施肥处理,减排效果达32.2%~47.9%;N230_(CF+UA)、N230_(OF+U)、N190_(CF+U+K)以及N230_(UF)处理均能实现稳产减排,其中以N230_(CF+UA)和N230_(OF+U)处理GHGI较低,GHGI减少比例高达40%以上.

地质灾害危险性评价系统的实现

该文介绍了基于MAPGIS的区域斜坡地质灾害危险性评价系统 (GHGIS)的结构和功能 ,以及进行二次开发的总体思路 ,阐述了基于MAPGIS开发GHGIS系统中各项功能的方法和有关问题。在GHGIS系统中 ,GIS提供前、后处理功能支持 ,与评价分析模型相对独立 ,这为扩充评价分析模型提供了极大的灵活性。

施肥模式对雨养旱地温室气体排放的影响

采用静态箱/气相色谱法对雨养旱作玉米生长季农田土壤CO2、N2O和CH4的排放通量进行观测,研究了改变氮、磷配比(调控施肥)和传统施肥两种模式对山西雨养旱地温室气体排放的影响。结果表明,施肥模式对土壤CO2、CH4季节排放特征和排放总量影响不明显,但显著影响N2O的季节排放动态特征和排放总量。基肥施用是影响雨养旱地N2O排放的主要因素。与传统施肥相比,调控施肥N2O季节排放总量减少70.40%。CH4和N2O的综合温室效应分析结果表明,调控施肥方式下的全球增温潜势(GWP)与温室气体排放强度(GHGI)均显著低于传统施肥方式,分别降低73.08%和74.00%,本研究进一步表明雨养旱地采用调控施肥的方式是一种较好的温室气体减排措施。

江汉平原秸秆还田配合氮肥减施对稻田CH_(4)和N_(2)O排放的影响

为研究江汉平原秸秆还田配合氮肥减施对稻田温室气体排放的影响,设置常规施肥(N)、油菜秸秆加常规施肥(S+N)、油菜秸秆加减氮20%施肥(S+N 80%)3种模式,采用静态暗箱气相色谱法监测稻田CH_(4)与N_(2)O排放速率和累积排放量,结果表明不同施肥处理CH_(4)排放总量范围为69.69~166.97kg/hm^(2),S+N处理较N处理CH_(4)累计排放量增加50.26%,S+N 80%处理较N处理减排CH_(4)达37.28%,以S+N 80%处理减排效果最好;各施肥处理N_(2)O累积排放量为0.49~0.72kg/hm^(2),S+N处理较N处理N_(2)O减排达27.28%,S+N 80%处理较N处理减排N_(2)O达31.94%,以S+N 80%处理减排效果最佳。此外,CH_(4)与N_(2)O之间存在极显著负相关(P<0.01),与NH_(4)^(+)-N存在极显著正相关(P<0.01),与土温存在极显著正相关(P<0.01),N_(2)O与土温存在极显著负相关(P<0.01)。进一步计算100a尺度下CH_(4)和N_(2)O的全球增温潜势(GWP)和温室气体排放强度(GHGI)可知,S+N处理较N处理GWP增加了44.75%,S+N 80%处理相较于N处理GWP减少了36.92%;S+N处理较N处理GHGI上升了32%,S+N 80%处理较N处理GHGI下降了36%,3种施肥模式对产量均无显著影响。由此可知,S+N 80%处理是一种值得推广的施肥方式。

长期施用有机肥与化肥氮对华北夏玉米N_2O和CO_2排放的影响

[目的]等施氮量条件下,比较有机肥与化肥田间施用后农田温室气体(CO2和N2O)的排放量及其增温潜势,正确认识有机肥与化肥在田间温室气体排放过程中的贡献,为制定田间合理的减排措施提供理论依据。[方法]在华北平原冬小麦-夏玉米种植制度下,以8年的长期定位试验为平台,利用静态箱-气相色谱法,于2014年6—10月,持续监测了化肥和有机肥在不同施肥水平下潮土玉米季土壤N2O和CO2的排放特征,并估算玉米季温室气体排放量及其产生的综合温室效应。[结果]施用有机肥与化肥农田土壤N2O的排放通量变化基本一致,施肥后出现短暂的排放高峰,之后逐渐趋于平稳;等氮条件下,化肥处理的N2O日排放通量明显高于有机肥处理,峰值过后的稳定期内有机肥处理的N2O排放通量略高于化肥处理。化肥的施用对农田土壤CO2的排放规律影响不明显,有机肥施用后CO2会出现持续的排放高峰。施用有机肥与化肥均会增加N2O的排放总量,且随施氮增加N2O排放总量显著增加;等氮量条件下,化肥处理的N2O排放总量显著高于有机肥。有机肥处理显著增加了农田土壤CO2的排放量,而化肥对CO2排放总量的影响不明显。施氮量为240kg·hm-2时,有机肥和化肥处理作物产量均达到较高水平,而温室气体的排放强度(GHGI)最低,分别为0.27、0.63 kg·hm-2,高于此施氮量,有机肥和化肥处理的GHGI均会明显增加。[结论]大量施用有机肥和化肥都会产生过多的温室气体。由于有机肥的固碳效应,化肥处理GHGI高于有机肥处理,适量施用有机肥是实现农田固碳减排的重要途径。

施用氮肥与生物炭对菜地净综合温室效应的影响

采用静态暗箱-气相色谱法,研究施用氮肥与生物炭对菜地周年净综合温室效应(net GWP)的影响。结果表明:施用氮肥可以显著增加菜地N2O累积排放量和净综合温室效应,增幅分别为31.2%~116.4%和38.9%~308.5%,对蔬菜产量和CH4累积排放量无显著影响,增加菜地温室气体强度(GHGI)52.1%~293.8%;施用生物炭能够显著减少菜地N2O的累积排放量和净综合温室效应,减幅分别为1.6%~24.4%和89.5%~701.1%,显著增加蔬菜总产量2.4%~34.5%,降低菜地温室气体强度。因此,在菜地施用生物炭既能保证蔬菜产量又能减少温室气体排放,是合适的增产减排措施。

主力红军在“五湖四海”的崛起(1927—1930)——再论中共革命的地理学视角

红军的崛起既是中共军队的根系所在,也是研究中共军队及其政党组织形态的基本线索。本文以红军于1927年至1930年间在“五湖四海”崛起的地理学视角为线索,先对影响红军崛起的诸地理因素(包括南北之分、军阀割据的势力划分和统治类型、山带分布和山匪分布等)作出分析,然后对中央关于主力红军的规划以及各主力红军建军的实际情况尤其是背后的地理学因素逐一作出剖析,这有助于深化中共革命及其组织研究的地理学视角。本文在地理示意图的绘制上应用了中国历史地理信息系统。

绿肥还田对贵州黄壤玉米产量及温室气体排放的影响

通过研究贵州省冬闲田种植光叶紫花苕、箭舌豌豆、黑麦草和油菜4种绿肥还田对后茬玉米产量和土壤温室气体排放的影响,筛选可以减少或一定程度上遏制农业温室气体排放的绿肥。结果表明:(1)箭舌豌豆处理CO_(2)平均排放通量最高,为79.67 mg/(m^(2)·h),油菜处理最低,为66.53 mg/(m^(2)·h),但各处理间无显著差异;与冬闲相比,除油菜处理外,其他绿肥处理均促进CO_(2)排放。(2)所有绿肥处理均促进CH_(4)排放,冬闲CH_(4)累积通量为负值,表明绿肥还田导致土壤由CH_(4)汇变为弱排放源。(3)与冬闲相比,除箭舌豌豆处理外,其他绿肥处理对N_(2)O累积排放量均有抑制作用。(4)CO_(2)对全球变暖贡献占主导,N_(2)O次之,CH_(4)所占比例最小。(5)绿肥还田均可提高玉米产量,且光叶紫花苕绿肥处理产量显著高于冬闲,单位产量温室气体排放强度也较小。因此,综合考虑环境效益和生产效益,冬闲种植光叶紫花苕绿肥还田可实现增产减排。

生物质炭和腐殖质对稻田土壤CH_(4)和N_(2)O排放的影响

为探讨生物质炭与腐殖质单独施用与配合施用对稻田土壤CH_(4)和N_(2)O气体排放以及水稻产量的影响。以浙江临安潜育性水稻土的稻田系统为研究对象,设置2个水稻秸秆生物质炭添加水平(0,20 t/hm^(2))和3个腐殖质水平(0,0.6,1.2 t/hm^(2)),共6个处理,分别为:(1)B0F0(对照,不添加生物质炭和腐殖质);(2)B0F1(腐殖质用量为0.6 t/hm^(2));(3)B0F2(腐殖质用量为1.2 t/hm^(2));(4)B1F0(生物质炭用量为20 t/hm^(2));(5)B1F1(生物质炭和腐殖质用量分别为20,0.6 t/hm^(2));(6)B1F2(生物质炭和腐殖质用量分别为20,1.2 t/hm^(2)),研究生物质炭和腐殖质输入对水稻产量、稻田CH_(4)和N_(2)O气体排放的影响。结果表明:(1)与B0F0相比,单独施用生物质炭和腐殖质或生物质炭与腐殖质配施均降低了土壤CH_(4)累积排放量,但增加了土壤N_(2)O累积排放量;(2)生物质炭处理对GWP(global warming potential)和GHGI(greenhouse gas intensity)没有显著影响(P>0.05),腐殖质处理显著降低了GWP和GHGI(P<0.05),生物质炭和腐殖质对GWP和GHGI存在显著交互作用(P<0.05);(3)与B0F0相比,单独施用生物质炭和腐殖质或者生物质炭与腐殖质配施均能在一定程度上减少单位水稻产量的温室气体排放强度(GHGI),B0F2处理的GHGI最低,表明单施腐殖质处理(腐殖质用量为1.2 t/hm^(2))稻田土壤的减排效果和环境效应最好。研究结果为进一步探讨稻田土壤固碳减排提供数据支撑和理论依据。

大气CO_2浓度和温度升高对稻麦轮作生态系统N_2O排放的影响

【目的】研究大气CO_2浓度和温度升高条件下稻麦轮作生态系统N_2O排放的响应规律,以期科学评估未来气候变化情境下,CO_2浓度和温度升高对稻麦轮作生态系统N_2O排放的影响,为中国应对未来气候变化提供数据支持。【方法】依托同步模拟自由大气CO_2浓度升高和温度升高的T-FACE试验平台,设置本底大气CO_2浓度和温度(Ambient)、500μmol·mol^(-1) CO_2+本底大气温度(C)、本底大气CO_2浓度+温度增加2℃(T)和500μmol·mol-1 CO_2+温度增加2℃(C+T)等4个处理。采用静态暗箱-气相色谱法原位观测稻麦轮作生态系统N_2O排放通量,研究稻麦轮作生态系统N_2O排放对大气CO_2浓度和温度升高的响应规律。【结果】(1)CO_2浓度升高使水稻和小麦生物量和产量分别显著增加9.7%、11.3%和5.6%、5.7%(P<0.05);温度升高使水稻和小麦生物量和产量分别显著减少21.1%、18.0%和31.6%、17.7%(P<0.05);CO_2浓度和温度的同步升高使水稻和小麦生物量和产量分别显著降低13.5%、8.7%和26.0%、10.3%(P<0.05)。(2)CO_2浓度和温度升高,均未改变稻麦轮作系统N_2O的季节排放模式。CO_2浓度升高条件下,水稻季和小麦季N_2O排放分别增加15.2%和39.9%,其中后者达显著水平(P<0.05);温度升高未显著影响水稻季N_2O排放,但显著增加小麦季N_2O排放20.5%(P<0.05);CO_2浓度和温度同步升高对水稻季N_2O排放的影响存在较大的年际差异,但总体上有促进N_2O排放的趋势;CO_2浓度和温度同步升高极显著增加小麦季N_2O排放(46.0%,P<0.01)。(3)小麦季N_2O排放与小麦生物量密切相关,在CO_2浓度和温度升高条件下,小麦季N_2O排放与小麦地下部生物量和ΔSOC之间具有显著的正相关关系。(4)与对照组相比,CO_2浓度升高、温度升高以及两者的共同作用,分别导致稻麦轮作系统单位产量的N_2O排放强度(GHGI)分别增加29.1%、66.3%和81.8%,其中温度升高和CO_2浓度和温度同步升高处理达显著水平(P<0.05)。【结论】CO_2浓度升高和温度升高均未改变稻麦轮作生态系统N_2O的季节排放模式。CO_2浓度升高导致稻麦轮作系统N_2O排放显著增加;温度升高显著增加小麦季N_2O排放,但未显著影响水稻季N_2O排放。CO_2浓度和温度升高导致稻麦轮作系统温室气体排放强度增加,各处理条件下温室气体排放强度的响应从大小依次为:C+T>T>C。可见,在未来CO_2浓度和温度升高情境下,为保证现有粮食供应水平不变,由稻麦生产所导致的N_2O排放强度变化可能会进一步加剧气候变化进程。

沼液替代化肥对小麦-玉米轮作温室气体排放及温室效应的影响

本文采用密闭箱-气相色谱法研究不同沼液灌溉模式,小麦-玉米轮作条件下温室气体的排放特征,并运用全球增温潜势(GWP)和气体排放强度(GHGI)对小麦-玉米排放的温室效应进行估算。研究表明,在冬小麦-夏玉米轮作周期中,以清/沼比2∶1配比的沼液灌溉,小麦灌3次,玉米灌溉1次的处理(T3)和小麦灌溉4次,玉米灌溉1次的处理(T4)与常规施肥(CF)相比,GWP连续两年没有显著性差异,T3、T4和CF在2016年的GWP为2 990.82±285.00、3 235.48±307.05、3 047.35±315.11;T3、T4和CF在2017年的GWP为2 865.61±296.44、3 069.10±318.44和2 741.70±284.37。但小麦季灌溉1次,玉米灌溉1次处理(T1)和与小麦灌溉2次,玉米灌溉1次的处理(T2)的GWP比CF处理相比显著降低。T1和T2处理在2016年和2017年的GWP分别为2 578.57±279.39、2 586.13±263.01;2 702.59±300.75、2 733.19±260.81,T1和T2处理2016年比CF处理降低了15.38%和11.31%;2017年比CF处理降低了5.67%和0.31%。针对产量进行分析,T2、T3、T4和CF处理连续两年差异性不显著,其中T4处理在2016年产量比CF处理提高了4.12%。T3、T4的温室气体排放强度与常规施肥处理(CF)连续两年差异性不显著,2016年T1和T2处理与CF处理相比显著降低了0.56%,2017年T2处理和CF处理相比差异性不显著。综合考虑GWP与作物产量的因素,T2处理(小麦季2∶1沼液灌溉2次,玉米季2∶1沼液灌溉1次,施氮量为315 kg·hm^-2)为最优选择,所以T2处理是可以替代化肥且较合理的灌溉模式。

施用生物炭与硝化抑制剂对菜地综合温室效应的影响

采用静态暗箱-气相色谱法,研究施用生物炭与添加硝化抑制剂对菜地周年综合温室效应的影响.结果表明： 与不施用生物炭相比,施用生物炭处理N2O和CH4的综合温室效应增加8.7%-12.4%,蔬菜产量增加16.1%-52.5%,温室气体强度降低5.4%-28.7%.添加硝化抑制剂显著减少N2O排放,不影响CH4排放,综合温室效应减少17.5%-20.6%,蔬菜产量增加21.2%-40.1%,温室气体强度显著降低.混合施用生物炭与硝化抑制剂一方面增加蔬菜产量,另一方面显著增加综合温室效应（增幅为10.6%-11.2%）.因此,在菜地添加硝化抑制剂,既能保证蔬菜产量又能减少温室气体排放,是合适的减排措施.

不同耕作方式对稻田净增温潜势和温室气体强度的影响

免耕技术近年来在南方稻区被广泛推广应用,但该项技术是否有利于减缓稻田综合温室效应目前并不清楚.因此,本文以双季稻-紫云英为研究对象,利用静态箱-气相色谱法分别研究不同耕作方式对稻田CH4和N2O排放、双季稻产量、土壤固碳、稻田净综合增温潜势(GWP)和温室气体强度(GHGI)的影响.试验处理包括常规翻耕(CT)、旋耕(RT)和免耕(NT).结果表明,稻田周年CH4累积排放量为233.5~404.0kg·hm-2·a-1,NT和RT处理分别比CT增加73.1%和35.1%.晚稻生长季CH4排放量占周年CH4排放量的53.7%~66.5%,其中,晚稻移栽至烤田期间CH4累积排放通量占晚稻季排放总量的77.0%~81.3%.稻田N2O累积排放量为4.00~4.82 kg·hm-2·a-1(以N计),但各处理之间没有显著差异.稻田年固碳量为0.36~1.31 t·hm-2·a-1(以C计),其中,NT处理比CT和RT处理分别增加148.4%和261.0%.双季稻周年产量为15.2~17.1 t·hm-2,耕作方式对产量没有显著影响.稻田净GWP为5095.4~7788 kg·hm-2(以CO2当量计),其中,RT和NT处理分别比CT增加52.8%和32.2%.稻田GHGI为0.30~0.46 kg·kg-1(以每kg粮食产量产生的CO2当量计),其中,RT和NT处理分别显著高于CT处理50.1%和45.3%.综上所述,免耕在短期内会增加稻田温室效应,但可以促进土壤固碳量的显著增加,因此,其固碳减排的长期效应还有待观测.