冬作季节土地管理对水稻土CH4排放季节变化的影响

通过温室盆栽试验对水稻土CH₄ 排放的季节变化及冬作季节土地管理的影响进行了研究.结果表明,冬作季节种植紫云英、淹水休闲及干燥休闲但泡水前施用稻草处理泡水后30dCH₄ 排放量分别高达133d观测期总排放量的67.5%、35.5%及33.3%,且在泡水后第13天及水稻移栽后第 7、40、91天分别出现 4个CH₄ 排放高峰;而种植小麦和干燥休闲但冬作前施用稻草处理泡水后55dCH₄ 排放量才占观测期总排放量的6.74%和 0.27%,随后至水稻收获CH₄ 排放通量也不高.冬作季节土地管理引起的水稻生长期土壤Eh季节变化的差异是造成CH₄ 排放通量季节变化差异的主要原因.     

冬作季节土地管理对水稻土CH4排放季节变化的影响

通过温室盆栽试验对水稻土ＣＨ４排放的生节变化及冬作季节土地管理的影响进行了研究,结果表明,冬作季节种植紫云英、淹水休闲及干燥休闲但泡水前施用稻草处理泡水后３０ｄＣＨ４排放量分别高达１３３ｄ观测期总排放量的６７５％、３５．５％及３３．３％,且在泡水后第１３天及水稻移栽后第７、４０、９１天分别出现４个ＣＨ４排放高峰;而种植小麦和干燥休闲但冬作前施用稻草处理泡水后５５ｄＣＨ４排放量才占观测期总排放量的６     

DCD不同施用时间对水稻生长期CH4和N2O排放的影响

硝化抑制剂传统的施用方法是在作物移栽或播种前与基肥配合施用.通过温室盆栽试验研究相同施肥条件下,硝化抑制剂双氢胺(dicyandiamide, DCD)不同施用时间(与基肥混施、分孽肥后施入、穗肥后施入)对水稻生长期CH4和N2O排放的影响.结果表明,施入DCD能同时降低CH4和N2O排放量.就整个水稻生长期而言,与基肥混施DCD分别降低21.41%的CH4排放量和8.00%的N2O排放量;调节DCD施用时间至分孽肥后显著降低30.30%的N2O排放量,同时降低5.24%的CH4排放量.就施入DCD到水稻收获的特定生长阶段而言,缓施DCD分别降低32.65%的N2O排放量和11.18%的CH4排放量;晚施DCD对CH4和N2O排放的影响不大.CK、早施DCD、缓施DCD及晚施DCD处理CH4平均排放通量分别为0.95、0.75、0.87 mg/(m2 · h)及0.94 mg/(m2 · h),N2O平均排放通量为155.67、143.24、108.50 μg/(m2 · h)及153.24 μg/(m2 · h),缓施DCD显著降低CH4和N2O排放量(p＜0.01).土壤温度是影响N2O排放的主要因素,而CH4排放通量与土壤Eh呈显著负相关(p＜0.01).     

冬季水分管理方式对稻田CH4排放量的影响

在西南农业大学和华南农业大学农场的田间试验表明 ,长期淹水是我国西南地区冬灌田水稻生长期CH4排放通量高于一般水田的主要原因 .土壤淹水前连续干燥的时间越长 ,水稻生长期CH4排放通量越低 ,但这种作用仅能维持一季水稻生长期 .冬灌田冬季排干 ,种植冬小麦 ,次年水稻生长期CH4平均排放通量可减少 63～ 72 % .如果我国西南地区冬灌田的水利设施能够得到有效改善 ,改冬灌为冬排 ,一年一季水稻为一水一旱 ,将可提高该类土壤生产力和大大减少我国稻田CH4排放总量 .     

UV-B辐射增强对抗除草剂转基因水稻 CH4排放的影响

在大田条件下,研究了UV-B(ultraviolet-B)辐射增强对抗除草剂转基因水稻及亲本常规水稻甲烷(CH4)排放的影响。UV-B辐射设2水平,即对照(CK,自然光),增强(Elevated,14.4 kJ·m-·2d-1),相当于南京地区大气臭氧耗损25%的辐射剂量。结果表明,UV-B辐射增强并没有改变稻田CH4排放通量的季节性变化规律。与对照相比,UV-B辐射增强显著提高CH4排放通量和累积排放量。水稻分蘖期CH4累积排放量最高,占全生育累积排放量的51.55%—61.01%;其次是拔节至孕穗期,占20.00%—26.64%。抗除草剂转基因水稻的CH4排放通量和累积排放量显著低于亲本常规水稻。研究说明,UV-B辐射增强下种植抗除草剂转基因水稻对于减缓稻田甲烷排放有积极意义。     

华南丘陵地区农林复合生态系统晚稻田甲烷和氧化亚氮排放

采用静态箱-气相色谱法对晚稻田甲烷(CH4)和氧化亚氮(N2O)排放进行田间原位测定。结果表明,有植株参与的稻田CH4排放通量季节变化与地下5cm温度呈显著正相关关系。稻田CH4和N2O季节平均排放通量在有植株参与时分别为1.16±0.38mgm-2h-1和42.33±20.00μgm-2h-1,而无植株参与的分别为0.15±0.11mgm-2h-1和51.69±15.87μgm-2h-1。水稻种植对CH4的排放影响较大,对N2O的排放影响较小,有植株参与的稻田CH4平均排放量显著高于无植株参与的稻田,N2O的平均排放量无显著差异。     

长期不同施肥制度下湖南红壤晚稻田CH4的排放

选取湖南双季稻田长期不同施肥制度为研究对象,采用静态箱-气相色谱法对晚稻稻田甲烷排放进行观测.研究结果表明,不同施肥制度下的晚稻稻田甲烷排放的季节变化具有一定的规律,晚稻生育期内CH4的排放速率呈先升高后降低的变化趋势.施入秸秆的处理CH4平均排放通量和累积排放通量大于单施化肥的处理;单施化肥的各处理中由于养分缺失情况的不同,CH4平均排放通量和累积排放量具有一定的差异.秸秆区CH4平均排放通量和累积排放量都较大,全量化肥养分施肥区次之,偏施养分和无肥区较小.同时还研究了长期不同施肥制度条件下各环境因素包括土壤温度、灌溉水层深度和土壤Eh,对CH4排放的影响.结果表明,不同的施肥处理,晚稻田CH4排放的季节变化和土壤Eh呈显著负相关,与土壤温度呈显著正相关,与水层深度相关不明显.     

控释氮肥对抗除草剂转基因水稻田土壤甲烷排放的影响

采用温室盆栽和静态箱-气相色谱法,研究了控释氮肥对抗除草剂转基因水稻和亲本常规水稻稻田土壤甲烷(CH4)排放的影响。供试土壤为潴育型水稻土,氮肥种类为尿素和控释氮肥。结果表明,与对照(尿素)相比,控释氮肥提高了水稻分蘖数、株高、生物量及产量。水稻品种对CH4季节性排放规律没有明显影响,CH4排放通量基本表现为,自水稻移栽后逐渐升高,移栽后62—92 d出现峰值,而后逐渐降低至水稻收获。与对照相比,控释氮肥可显著降低CH4排放通量和全生育期累积排放量。抗除草剂转基因水稻稻田土壤CH4排放通量和累积排放量均显著低于亲本常规水稻。研究认为,一次性基施控释氮肥和种植抗除草剂转基因水稻对有效减缓稻田甲烷排放具有重要意义。     

赤红壤早稻田甲烷排放通量及其影响因素

用封闭箱法对广东省赤红壤早稻田CH4排放通量进行了观测。结果表明,CH4排放有明显的季节变化规律,3个排放高峰分别出现在水稻分蘖末期、孕穗抽穗期和乳熟期,平均通量为5.7mg.m-2.h-1。在测定期内,CH4排放与5和10cm土壤温度呈显著正相关,与土壤Eh呈显著负相关,与土壤pH值、水层深浅相关不明显。     

UV-B辐射增强对元阳哈尼梯田稻田CH4排放规律的影响

在大田条件下,原位种植传统水稻品种白脚老粳,采用静态箱-气相色谱法研究了UV-B(ultraviolet-B)辐射增强(7.5 kJ m-2d-1)对元阳哈尼梯田海拔1600 m处稻田CH4排放量的影响,同时观测UV-B辐射增强对水稻生长的影响。结果表明:(1)UV-B辐射增强显著降低了水稻植株分蘖末期、拔节孕穗期、抽穗扬花期、成熟期地上部和地下部生物量(P0.05)。(2)UV-B辐射改变了稻田CH4的季节和日排放(成熟期)规律:对照组在拔节孕穗期出现1个排放峰,处理组在拔节孕穗期和成熟期出现2个排放峰;与对照相比,UV-B辐射增强改变了水稻成熟期CH4日排放第2个峰值出现的时间。(3)处理组CH4的季节排放通量与箱内温度的季节变化有显著的正相关性(R=0.789,P0.05)。(4)UV-B辐射增强在分蘖末期、拔节孕穗期、成熟期都极显著提高了CH4的累计排放量(P0.01),分别提高了47.2%,293.8%和74.4%。总之,UV-B辐射增强促进了元阳哈尼梯田传统水稻田CH4的排放。     

冬灌田影响水稻生长期甲烷排放量的因素分析

冬灌田是CH4排放量最大的一类稻田。对冬灌田6年（1995-2000年）的测定结果表明,越冬期排干,并种植旱作（小麦或油菜）减少后续水稻生长期CH4排放量,水稻垄作并降低冬季垄沟水位也可有效地减少水稻生长期的CH4排放量。对后3年（1998-2000年）不同处理的测定结果分析表明,冬季土壤水分含量与水稻生长期CH4排放量呈显著正相关,可以预测水稻生长期平均CH4排放量56%的年际和处理变化。如果同时考虑水稻生长期的土壤温度,则可预测78%的变化,控制渗漏池地下水位,调节冬季土壤水分,进一步证明冬季土壤水分对后续水稻生长期CH4排放量的影响。由于水稻生长期土壤温度的冬季土壤水分含量与气候因素密切相关,据此,可以认为,冬季降水和水稻生长期温度变化是导致稻田CH4排放量年际变化的主要因素。     

Options for mitigating methane emission from a permanently flooded rice field

Permanently flooded rice fields, widely distributed in south and south‐west China, emit more CH₄ than those drained in the winter crop season. For understanding CH₄ emissions from permanently flooded rice fields and developing mitigation options, CH₄ emission was measured year‐round for 6 years from 1995 to 2000, in a permanently flooded rice field in Chongqing, China, where two cultivations with four treatments were prepared as follows: plain‐cultivation, summer rice crop and winter fallow with floodwater layer annually (convention, Ch‐FF), and winter upland crop under drained conditions (Ch‐Wheat); ridge‐cultivation without tillage, summer rice and winter fallow with floodwater layer annually (Ch‐FFR), and winter upland crop under drained conditions (Ch‐RW), respectively. On a 6‐year average, compared to the treatments with floodwater in the winter crop season, the CH₄ flux during rice‐growing period from the treatments draining floodwater and planting winter crop was reduced by 42% in plain‐cultivation and by 13% in ridge‐cultivation (P < 0.05), respectively. The reduction of annual CH₄ emission reached 68 and 48%, respectively. Compared to plain‐cultivation (Ch‐FF), ridge‐cultivation (Ch‐FFR) reduced annual CH₄ emission by 33%, and which was mainly occurred in the winter crop season. These results indicate that draining floodwater layer for winter upland crop growth was not only able to prevent CH₄ emission from permanently flooded paddy soils directly in the winter crop season, but also to reduce CH₄ emission substantially during the following rice‐growing period. As an alternative to the completely drainage of floodwater layer in the winter crop season, ridge‐cultivation could also significantly mitigate CH₄ emissions from permanently flooded rice fields.     

Effects of soil water content and rice straw incorporation in the fallow season on CH4 emissions during fallow and the following rice-cropping seasons

Methane (CH₄) emissions from paddy fields are believed to contribute to the greenhouse effect. Yet, in the literature, only a few reports are available on the effects of soil moisture regime and straw application in the non-rice-growing season separately on CH₄ emissions during the rice-growing season. The objective of this study was to investigate CH₄ emissions during the winter fallow and the following rice-growing season as affected by soil moisture regime and rice straw application during the fallow season. The experiment was designed to have 10 treatments, that is, five soil water contents (18%, 38%, 59%, and 79% of soil water-holding capacity [SWHC] and flooding; hereafter, W18, W38, W59, W79, and W100) and two rice straw application rates (0.91 and 4.55 g kg^-1 dry soil; hereafter, Sl and Sh) during the fallow season. Both W100 and W79 showed obvious CH₄ emissions during the fallow season, contributing 5.3% and 5.9% (Sl) and 34.8% and 27.8% (Sh), respectively, to their gross CH₄ emissions, which increased significantly with the rising soil water content in the fallow season, except for W18. Rice straw application significantly affected gross CH₄ emissions, but its effect was strongly influenced by soil moisture. The CH₄ emissions per unit weight of rice straw applied of W38 and W59 were 9% and 16%, respectively, as much as that of W100. The findings demonstrate that keeping the soil water content in the range of 38–59% SWHC in the fallow season is important for a reduction in CH₄ emissions.     

双季稻田种植不同冬季作物对甲烷和氧化亚氮排放的影响

研究双季稻收获后填闲种植不同冬季作物在其生长季节内CH₄和N₂O的排放特征,对合理利用冬闲稻田,发展冬季作物生产及合理评价不同种植模式具有重要意义。采用静态箱-气相色谱法对冬季免耕直播黑麦草、紫云英、油菜以及翻耕移栽油菜和冬闲的双季稻田中甲烷(CH₄)和氧化亚氮(N₂O)排放进行了分析。结果表明:在冬季作物生长期,CH₄、N₂O平均排放通量和总排放量均表现为翻耕移栽油菜＞免耕直播黑麦草＞免耕直播油菜＞免耕直播紫云英＞冬闲。不同冬季作物稻田CH₄和N₂O总排放量与对照(冬闲)的差异均达到极显著水平(P<0.01);翻耕移栽油菜的双季稻田中CH₄和N₂O排放量最高,分别达2.989 g/m²和0.719 g/m²。翻耕移栽油菜稻田的CH₄和N₂O温室效应总和也最大,为2893.92 kg CO₂/hm²;免耕直播黑麦草和免耕直播油菜处理次之,而免耕直播紫云英处理最低。种植不同冬季作物促进了稻田生态系统CH₄和N₂O的排放。     

成都平原水稻-油菜轮作系统氧化亚氮排放

2005年6月—2006年6月利用静态箱/气相色谱法对成都平原水稻 油菜轮作系统氧化亚氮（N₂O）排放进行定位观测, 研究了该系统N₂O排放特征及土壤水热状况、氮肥施用、作物参与对N₂O排放的影响. 结果表明: 成都平原水稻-油菜轮作系统N₂O排放总量为（8.3±2.8）kg·hm^-2·a^-1, 水稻季、油菜季和休闲期对整个轮作周期N₂O排放总量的贡献分别为30%、65%和5%. 水稻季N₂O平均排放速率表现为排灌交替期最大, 持续淹水期和排水晒田期相当;氮肥施用是N₂O排放高峰出现的主要驱动力;土壤表层含水量偏低是旱季出现土壤N₂O吸收现象的主要原因. 土壤水分、土壤温度、施用氮肥和作物参与均在不同程度上影响N₂O排放, 土壤水分是影响N₂O排放的关键因子, 避免水稻季土壤频繁干湿交替或控制旱季土壤水分(表层土壤含水孔隙率介于50%～70%)可有效抑制N₂O排放.     

冬季水分管理方式对稻田CH4排放量的影响

在西南农业大学和华南农业大学农场的田间试验表明,长期淹水是我国西南地区冬灌田水稻生长期CH₄排放通量高于一般水田的主要原因.土壤淹水前连续干燥的时间越长,水稻生长期CH₄排放通量越低,但这种作用仅能维持一季水稻生长期.冬灌田冬季排干,种植冬小麦,次年水稻生长期CH₄平均排放通量可减少63～72%.如果我国西南地区冬灌田的水利设施能够得到有效改善,改冬灌为冬排,一年一季水稻为一水一旱,将可提高该类土壤生产力和大大减少我国稻田CH₄排放总量.     

冬季水分管理和水稻覆膜栽培对川中丘陵地区冬水田CH4排放的影响

采用静态箱-气相色谱法观测冬季水分管理和水稻覆膜栽培对川中丘陵地区冬水田全年的CH_4排放通量。试验设置持续淹水(CF)、冬季直接落干+稻季淹水(TF)与冬季覆膜落干+稻季覆膜(PM)3个处理。结果表明,冬季休闲期,CF、TF和PM处理CH_4排放分别为16.1、1.4 g/m~2和2.7 g/m~2;水稻生长期,CF、TF和PM处理CH_4排放分别为57.7、27.7 g/m~2和13.5 g/m~2。相较于CF处理,TF与PM处理分别减少其全年CH_4排放60.6%和78.0%。TF与PM处理水稻生长期CH_4排放峰值分别较CF处理低33.0%和56.1%。休闲期,TF、PM处理厢面与厢沟区域CH_4排放与土壤温度显著正相关(P0.05),与土壤氧化还原电位(土壤Eh)显著负相关(P0.05),而CF处理CH_4排放仅与土壤温度显著正相关(P0.05)。水稻生长期,CF处理CH_4排放与土壤温度显著正相关(P0.05),与土壤Eh显著负相关(P0.05),TF处理CH_4排放仅与土壤Eh显著负相关(P0.05),PM处理厢沟CH_4排放与土壤Eh显著正相关(P0.05)。各处理水稻生长期土壤可溶性有机碳含量(DOC)与微生物生物量碳含量(MBC)显著高于休闲期(P0.05)。研究结果为进一步研究冬水田全年CH_4排放规律及寻求有效的减排措施提供数据支撑和科学依据。