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1.
复合稻田生态系统温室气体交换及其综合增温潜势   总被引:10,自引:0,他引:10  
展茗  曹凑贵  汪金平  蔡明历  袁伟玲 《生态学报》2008,28(11):5461-5468
研究稻田CO2、CH4、N2O等温室气体的综合增温潜势,有助于科学评价复合稻田生态系统在减少温室气体排放和减缓全球变暖方面的作用,为稻鸭、稻鱼复合种养模式的发展提供依据。2006年采用静态箱法研究了养鸭稻田(RD)、养鱼稻田(RF)和常规淹水稻田(CK)的CH4、N2O的排放量。水稻整个生育期间,RD、CK和RF的CH4排放量分别是19.11、26.71g/m^2和25.01g/m^2;N2O排放量分别是0.237、0.229、0.237g/m^2。采用干物质积累法测得,水稻整个生长期内RD处理地上稻株对CO2的净固定量为2766.4g/m2,RF为2759.59g/m^2,CK为2533.9g/m^2。采用土壤有机碳库的变化估算土壤CO2净交换通量,水稻整个生育期间,三类稻田土壤亚系统均表现为对CO2的净固定,相当于固定CO2量分别为RD675.55g/m^2、CK575.43g/m^2、RF562.62g/m^2。三类稻田温室气体的交换均表现为CO2的净吸收、CH4、N2O的净排放,综合增温潜势以RD为最低。稻田养鸭能显著减少甲烷排放,降低增温潜势,其减缓综合温室效应的潜力是常规淹水稻田的1.6倍左右。  相似文献   

2.
通过田间试验研究了不同缓/控释尿素对水稻产量和稻田周年温室气体排放的影响,评估生产单位质量水稻的温室气体排放量.结果表明:优化施肥(OPT)处理在减氮(N)21.4%条件下产量与习惯施肥(FFP)处理持平,同时减少了稻田周年CH_4和N_2O的排放,其中水稻季CH_4和N_2O分别减排12.6%和12.5%,休闲季N_2O减排33.3%.与OPT处理相比,控释尿素(CRU)处理在水稻季CH_4减排28.9%,休闲季CH_4零排放;硝化抑制剂(DMPP)处理在水稻季CH_4和N_2O分别减排41.6%和85.7%,休闲季CH_4和N_2O分别减排76.9%和6.5%.休闲季节N_2O排放占周年N_2O排放的76.8%~94.9%,是评价整个稻田温室气体排放不容忽视的因素.OPT、CRU和DMPP处理生产1.0 kg稻谷的温室气体排放强度分别为0.50、0.41和0.33kg·kg~(-1),综合考虑周年的温室气体排放总量和产量,尿素和硝化抑制剂配合施用可以在保证水稻产量的情况下,减少温室气体的排放.  相似文献   

3.
日本长期不同施肥稻田N_2O和CH_4排放特征及其环境影响   总被引:4,自引:0,他引:4  
观测了75年长期连续不施肥、施硫酸铵、施熟制水稻秸秆与豆饼混合堆肥、施绿肥苜蓿4种处理下日本单季稻田温室气体N2O和CH4的排放特征及其环境影响.结果表明:在水稻生长季节,不同处理间N2O排放无显著差异,但CH4排放差异显著;长期连续施用有机肥虽然没有增加N2O排放却促进了CH4排放.各系统排放N2O和CH4所产生的累积全球增温潜势(GWP)以绿肥处理最大(310.7gCO2e·m-2),熟制有机堆肥次之(151gCO2e·m-2),硫酸铵处理最小(60.6gCO2e·m-2).稻田系统的GWP主要来自CH4排放,控制和减少稻田系统CH4排放是稻田温室气体减排的核心问题.长期连续施用熟制有机堆肥既能增加土壤有机质,改善地力,满足水稻高产,又能实现CH4减排,是实践中值得推荐的水稻生产模式.  相似文献   

4.
梁巍  岳进  吴劼  史奕  黄国宏  梁战备 《应用生态学报》2003,14(12):2278-2280
对黑土水稻田一个生长季中土壤微生物生物量C、土壤呼吸和甲烷排放通量进行了监测。结果表明,在水稻生长初期,长效尿素能显著抑制微生物生物量C和土壤呼吸(P<0.05),间歇灌溉措施对二者几乎没有影响,间歇灌溉能减少稻田甲烷的排放,平均排放量比对照减少了32.5%,长效尿素的施用稻田使甲烷的排放略有增加,施用长效尿素的处理,微生物生物量C与甲烷排放量之间呈显著正相关关系。  相似文献   

5.
稻田温室气体排放与土壤微生物菌群的多元回归分析   总被引:5,自引:1,他引:4  
为揭示多种田间管理措施综合影响下双季稻田温室气体平均排放通量与土壤微生物菌群的多元回归关系,利用静态箱—气相色谱法和稀释培养计数法进行了温室气体排放通量和土壤产气微生物菌群数量的连续观测。两年研究结果显示,稻田甲烷排放通量与土壤微生物总活性和产甲烷菌数量关系密切,甲烷排放通量与二者的关系可分别由指数和二次多项式模型拟合。一元回归分析表明,仅产甲烷菌数量就能单独解释96.9%的稻田甲烷排放通量变异(R2=0.969,P<0.001),但考虑两种因素以后的二元回归拟合优度高于一元回归(R2=0.975,P<0.001)。氧化亚氮排放通量与土壤硝化细菌和反硝化细菌数量也密切相关(P <0.05),氧化亚氮排放通量与二者的二元非线性混合回归模型可以解释至少70.4%的稻田氧化亚氮排放通量(R2≥0.704, P <0.001),其拟合优度也高于一元回归。稻田温室气体排放通量受多种影响因素控制,土壤产气微生物活性和数量是多种因素影响的直接响应,因此二者与温室气体排放存在显著相关,基于田间试验的多元非线性回归分析客观的揭示了温室气体排放通量与环境因子的相关关系。  相似文献   

6.
长白山阔叶红松林树木N2O排放及总量初步估算   总被引:3,自引:0,他引:3  
大气中主要温室气体N2 O的部分来源尚不清楚。以往国内外对森林生态系统N2 O排放通量的测定中 ,只测土壤通量而把树木排除在外。如果树木在自然状态下能排放N2 O ,那么森林生态系统的N2 O排放可能被低估。本文旨在证明自然状态下森林生态系统中树木也是N2 O的主要排放源。采用封闭罩法 ,在树木生长的主要季节 (7~ 9月 )对长白山阔叶红松林的几个主要树种———水曲柳、红松和椴树的连体枝叶释放N2 O的速率进行了原位测定。并在此基础上 ,初步估算出森林树木N2 O年排放量是土壤N2 O年排放量的 0 8~ 1 0 3倍 ,相当于甚至超过了土壤的N2 O排放量。  相似文献   

7.
观测了75年长期连续不施肥、施硫酸铵、施熟制水稻秸秆与豆饼混合堆肥、施绿肥苜蓿4种处理下日本单季稻田温室气体N2O和CH4的排放特征及其环境影响.结果表明: 在水稻生长季节,不同处理间N2O排放无显著差异,但CH4排放差异显著;长期连续施用有机肥虽然没有增加N2O排放却促进了CH4排放.各系统排放N2O和CH4所产生的累积全球增温潜势(GWP)以绿肥处理最大(310.7 g CO2e·m-2),熟制有机堆肥次之(151g CO2e·m-2),硫酸铵处理最小(60.6 g CO2e·m-2).稻田系统的GWP主要来自CH4排放,控制和减少稻田系统CH4排放是稻田温室气体减排的核心问题.长期连续施用熟制有机堆肥既能增加土壤有机质,改善地力,满足水稻高产,又能实现CH4减排,是实践中值得推荐的水稻生产模式.  相似文献   

8.
控释肥及其与尿素配合施用对水稻生长期N_2O排放的影响   总被引:9,自引:1,他引:8  
Ji Y  Zhang XY  Ma J  Li XP  Xu H  Cai ZC 《应用生态学报》2011,22(8):2031-2037
通过田间试验,采用静态箱法研究相同施氮量条件下,施用尿素、控释肥及尿素与控释肥配施(尿素与控释肥以3:7配合施用)对稻田N2O排放的影响.结果表明:与单施尿素处理相比,配施处理和控释肥处理水稻生长期N2O排放量分别减少40.4%和59.6%(P<0.05),其中烤田期分别减少65.1%和83.9%;与配施处理相比,施用控释肥处理N2O排放量略微减少(P>0.05),其中烤田期减少53.9%.施用控释肥可增加水稻产量,与尿素处理相比,施用控释肥和配施处理水稻产量分别增加7.8%和9.8%(P>0.05).施用控释肥使土壤无机氮峰值出现时间延后,烤田期N2O排放减少.水稻生长期N2O排放通量与土壤氧化还原电位(Eh)和土壤温度均无明显相关性(P>0.05).  相似文献   

9.
基于DNDC模型的稻田温室气体排放通量模拟   总被引:1,自引:0,他引:1  
理解土地利用方式转变过程影响生态系统生物地球化学循环及温室气体排放的机理,并利用模型模拟土地利用方式转变过程对温室气体通量的影响是一项长期、艰巨的科学任务。本研究基于国际上广泛应用的生物地球化学过程模型(DNDC模型),结合气象、土壤和管理措施等数据,模拟了旱田转水田土地利用方式转变后稻田CH_4、CO_2和N_2O三种温室气体的通量和常年种植水稻的稻田温室气体通量,并将模拟值与观测值进行比较。结果表明:DNDC模型能够较好地模拟新、老稻田温室气体通量的季节变化,但对老稻田温室气体的排放通量模拟效果(R~20. 89,n=40,P0. 01)优于新转稻田(R~20.79,n=265,P0.01),且对CH_4和CO_2的模拟效果优于对N_2O的模拟效果;根据田间观测数据,改变模型模拟土地利用方式转换前后土壤SOC浓度和p H值,并不能完全模拟土地利用变化对温室气体的影响,微生物群落在土地利用方式转变过程中可能发生较大变化,需要在模型中进一步体现。通过模型模拟土地利用方式改变对温室气体排放的影响,可为国家温室气体、碳排放清单的编制及管理政策的制定提供参考依据。  相似文献   

10.
控释肥及其与尿素配合施用对水稻生长期N2O排放的影响   总被引:2,自引:0,他引:2  
通过田间试验,采用静态箱法研究相同施氮量条件下,施用尿素、控释肥及尿素与控释肥配施(尿素与控释肥以3∶7配合施用)对稻田N2O排放的影响.结果表明:与单施尿素处理相比,配施处理和控释肥处理水稻生长期N2O排放量分别减少40.4%和59.6%(P<0.05),其中烤田期分别减少65.1%和83.9%;与配施处理相比,施用控释肥处理N2O排放量略微减少(P>0.05),其中烤田期减少53.9%.施用控释肥可增加水稻产量,与尿素处理相比,施用控释肥和配施处理水稻产量分别增加7.8%和9.8%(P>0.05).施用控释肥使土壤无机氮峰值出现时间延后,烤田期N2O排放减少.水稻生长期N2O排放通量与土壤氧化还原电位(Eh)和土壤温度均无明显相关性(P>0.05).  相似文献   

11.
华南典型人工林凋落物的持水特性   总被引:62,自引:0,他引:62       下载免费PDF全文
 对于华南地区的杉木(Cunninghamia lanceolata)林、马尾松(Pinus massoniana)林、湿地松(Pinus elliottii)林、马占相思(Acacia mangium)林和尾叶桉(Eucalyptus urophylla)林的凋落物的储量、持水量、持水率和吸水速率进行了研究。结果表明,杉木林的凋落物的干重(6.5×103 kg·hm-2)最大,其次是马尾松林和马占相思林(5.5×103 kg·hm-2),而湿地松林(4.1×103 kg·hm-2)和尾叶桉林较小(4.0×103 kg·hm-2)。凋落物持水量呈现杉木林>马占相思林>尾叶桉林>马尾松林>湿地松林。各林分凋落物的最大持水量为杉木林17.9×103 kg·hm-2,马占相思林14.8×103 kg·hm-2,尾叶桉林14.0×103 kg·hm-2,马尾松林10.6×103 kg·hm-2,湿地松林9.8×103 kg·hm-2。尾叶桉林、杉木林、马占相思林、湿地松林和马尾松林的凋落物最大持水率分别为351%、274%、269%、235%和191%。凋落物持水量和凋落物持水率随着浸泡时间的增加按照对数方程增加。5种林分中尾叶桉林的凋落物吸水速率在各浸泡时间后居首位,杉木林和马占相思林中等,湿地松林较小,而马尾松林最小,各林分的凋落物的吸水速率随浸泡时间的增长按方程Y=a+b·t-1下降。  相似文献   

12.
不同渗漏计对稻田氮素渗漏量的测定差异   总被引:2,自引:0,他引:2  
采用直管型和弯管型渗漏计,对不同施氮水平下水稻生育期间渗漏水中的铵态氮、硝态氮和全氮浓度进行测定分析.结果表明:2007年直管与弯管渗漏计中渗漏水的铵态氮浓度变化范围均在0~8 mg·L-1,高于2006年0~4 mg·L-1的铵态氮浓度变化范围;2007年直管渗漏计中渗漏水的硝态氮浓度主要集中在0~4 mg·L-1,与2006年基本一致,而弯管渗漏计中渗漏水的硝态氮浓度变化较大,其变动范围主要集中在0~20 mg·L-1,高于2006年的硝态氮浓度;2007年渗漏水中的全氮浓度变化范围为0~60 mg·L-1,远高于2006年0~16 mg·L-1的全氮浓度变化范围.稻田渗漏水中的氮素以硝态氮为主.2007年直管型渗漏计中总氮(TN)渗漏流失负荷为15.81 kg·hm-2,NO3--N为9.33 kg·hm-2,弯管型渗漏计中TN渗漏流失负荷为7.21 kg·hm-2,NO3--N为4.25 kg·hm-2.稻田渗漏水中铵态氮和硝态氮的渗漏流失途径不同,应当采用不同的计算方法估算直管型及弯管型渗漏计中的氮素渗漏量,采用直管型渗漏计对氮素渗漏量的估算较接近于用测坑试验测定的氮素渗漏负荷.  相似文献   

13.
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   总被引:4,自引:0,他引:4  
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。  相似文献   

14.
川中丘陵区水稻田土壤呼吸及其影响因素   总被引:16,自引:0,他引:16       下载免费PDF全文
 基于川中丘陵区2003年4~9月水稻田土壤呼吸、土壤温度和水稻(Oryza sativa)生物量的测定,研究了水稻田土壤呼吸日变化和季节变化特征以及影响稻田土壤呼吸的主要因素。结果表明,水稻田土壤CO2排放通量的日变化为单峰型,其最小值和最大值分别出现在当地时间 7∶00和15∶00;在水稻生长期内,稻田土壤CO2排放通量在18.00~269.69 mg·m-2·h-1之间波动,平均排放通量为121.76 mg·m-2·h-1。在日的时间尺度上,水稻田土壤CO2排放通量与5 cm土壤温度存在显著的指数函数关系;而从整个生长期时间尺度上看,水稻田土壤CO2的排放通量主要受到5 cm土壤温度和水稻地下生物量的影响。在水稻生长初期,水稻地下生物量与稻田土壤CO2排放通量之间存在着显著的相关关系;水稻拔节中后期到成熟期,土壤温度则是制约稻田土壤CO2排放的关键因素。CO2排放通量与稻田地表水层深度的相关关系不显著。  相似文献   

15.

Background

The greenhouse gas (GHG) mitigation is one of the most important environmental benefits of using bioenergy replacing fossil fuels. Nitrous oxide (N2O) and methane (CH4) are important GHGs and have drawn extra attention for their roles in global warming. Although there have been many works of soil emissions of N2O and CH4 from bioenergy crops in the field scale, GHG emissions in large area of marginal lands are rather sparse and how soil temperature and moisture affect the emission potential remains unknown. Therefore, we sought to estimate the regional GHG emission based on N2O and CH4 releases from the energy crop fields.

Results

Here we sampled the top soils from two Miscanthus fields and incubated them using a short-term laboratory microcosm approach under different conditions of typical soil temperatures and moistures. Based on the emission measurements of N2O and CH4, we developed a model to estimate annual regional GHG emission of Miscanthus production in the infertile Loess Plateau of China. The results showed that the N2O emission potential was 0.27 kg N ha?1 year?1 and clearly lower than that of croplands and grasslands. The CH4 uptake potential was 1.06 kg C ha?1 year?1 and was slightly higher than that of croplands. Integrated with our previous study on the emission of CO2, the net greenhouse effect of three major GHGs (N2O, CH4 and CO2) from Miscanthus fields was 4.08 t CO2eq ha?1 year?1 in the Loess Plateau, which was lower than that of croplands, grasslands and shrub lands.

Conclusions

Our study revealed that Miscanthus production may hold a great potential for GHG mitigation in the vast infertile land in the Loess Plateau of China and could contribute to the sustainable energy utilization and have positive environmental impact on the region.
  相似文献   

16.
华南丘陵区冬闲稻田二氧化碳、甲烷和氧化亚氮的排放特征   总被引:11,自引:0,他引:11  
采用静态箱 气相色谱法对收获后冬闲稻田CO2、CH4和N2O排放进行了田间原位测定,探讨了越冬稻田3种温室气体的排放规律.结果表明,残茬稻田和裸田的CO2的排放峰值分别出现在18:00和16:00左右.日间CH4排放为净值,夜间表现为弱吸收.残茬稻田和裸田N2O夜间排放分别为日间平均的1.79和1.58倍.残茬稻田的昼夜CO2平均排放通量显著高于裸田(P<0.05).在测定期间,残茬稻田CO2排放随温度升高而增高.相关分析表明,CO2排放与土温、地表温度和气温均呈显著相关,表明温度是影响收获后稻田CO2排放的主要因素.在11月10日至翌年1月18日测定期间,残茬稻田的CO2和CH4平均排放通量分别为(180.69±21.21) mg·m-2·h-1和(-0.04±0.01) mg·m-2·h-1,CO2排放通量较裸田高13.06%,CH4吸收增高50%.残茬稻田的N2O排放通量为(21.26±19.31) μg·m-2·h-1,较裸田低60.75%.由此说明华南丘陵区冬闲稻田是大气CO2和N2O的源,CH4的汇.  相似文献   

17.
Agricultural activities have greatly altered the global nitrogen (N) cycle and produced nitrogenous gases of environmental significance. More than half of all chemical N fertilizer produced globally is used in crop production in East, Southeast and South Asia, where rice is central to nutrition. Emissions of nitrous oxide (N2O), nitric oxide (NO) and ammonia (NH3) from croplands in this region were estimated by considering background emission and emissions resulting from N added to croplands, including chemical N, animal manure, biologically fixed N and N in crop residues returned to fields. Background emission fluxes of N2O and NO from croplands were estimated to be 1.22 and 0.57 kg N ha?1 yr?1, respectively. Separate fertilizer‐induced emission factors were estimated for upland fields and rice fields. Total N2O emission from croplands in the study region was estimated to be 1.19 Tg N yr?1, with 43% contributed by background emissions. The average fertilizer‐induced N2O emission, however, accounts for only 0.93% of the applied N, which is less than the default IPCC value of 1.25%, because of the low emission factor from paddy fields. Total NO emission was 591 Gg N yr?1 in the study region, with 40% from background emissions. The average fertilizer‐induced NO emission factor was 0.48%. Total NH3 emission was estimated to be 11.8 Tg N yr?1. The use of urea and ammonium bicarbonate and the cultivation of rice led to a high average NH3 loss rate from chemical N fertilizer in the study region. Emissions were displayed at a 0.5° × 0.5° resolution with the use of a global landuse database.  相似文献   

18.
开放式空气CO2增高对稻田CH4和N2O排放的影响   总被引:12,自引:3,他引:9  
在FACE(free aircarbondioxideenrichment)平台上 ,采用静态暗箱 气相色谱法观测研究了大气CO2 浓度增加对稻田CH4和N2 O排放的影响 .结果表明 ,在 15 0和 2 5 0kgN·hm-2 两种氮肥水平下大气CO2 浓度增加 2 0 0 μmol·mol-1均明显促进水稻生长 ,水稻生物量积累 .大气CO2 浓度增加对 15 0和 2 5 0kgN·hm-2 两种氮肥水平下稻田CH4排放均无显著影响 ,并简要分析了与现有文献报道结果不一致的原因 .大气CO2 浓度增加也未导致 15 0和 2 5 0kgN·hm-2 两种氮肥水平下稻田N2 O排放的明显变化 ,与大多数研究结果一致 .  相似文献   

19.
This study describes the development of nitrogen-fixing cyanobacteria (Nostocaceae) during different stages of rice seedlings plantation in fertilized and unfertilized paddy fields in north Bihar, India. A heterogeneous population of cyanobacteria was randomly harvested around day 20, 40 and 60 of rice seedlings plantation, and the diversity was analyzed. Thirtytwo species (7 genera) were identified from unfertilized fields, of which Anabaena was represented by 12 species, Anabaenopsis and Aulosira by 3 each, Cylindrospermum by 4, Nostoc by 8 and Aphanizomenon and Nodularia by 1 species each. However, fertilized fields contained only 25 species (7 genera), of which 8 each belonged to Nostoc and Anabaena , 3 to Cylindrospermum , 2 to each Anabaenopsis and Aulosira and 1 to each Aphanizomenon and Nodularia . Although Nostoc and Anabaena were dominant in both fertilized and unfertilized paddy fields, a marked decrease in nitrogen-fixing cyanobacteria was recorded from fertilized fields. In both treatments, the diversity of nitrogen-fixing cyanobacteria was at a maximum around day 60 after seedling plantation. The current study concludes that there is a negative effect of nitrogenous fertilizers on the development of heterocystous cyanobacteria in rice fields. It is proposed that early appearing efficient nitrogen-fixers should be used as nitrogen fertilizers in the management for better establishment and exploitation of heterocystous cyanobacteria for sustainable agricultural practices.  相似文献   

20.
 用小流域集水区和物质平衡方法,于1999年对西双版纳热带季节雨林生态系统的氮素循环进行了初步研究。西双版纳季节雨林生态系统的氮库总储量为6 481.2 kg·hm-2,其中活体生物量、凋落物层和土壤(0~30 cm)中的氮储量分别为970.9、37.7、5 481.2 kg·hm-2。土壤中的氮占生态系统氮总储量的84.4%,活体生物量占15.0%,凋落物层仅占0.6%。结果表明季节雨林的氮主要分布在土壤中,而在生物量中只占很少部分。大气降水、林内穿透水、树干流及地表径流的氮含量分别为0.565、0.828、0.983和1.042 mg·dm-3,氮通量则分别为8.89、10.97、3.57、5.95 kg·hm-2·a-1。大气降水输入氮8.89 kg·hm-2·a-1,径流输出氮5.95 kg·hm-2·a-1, 收支平衡(输入—输出)为2.94 kg·hm-2·a-1。氮的生物循环:吸收为149.86 kg·hm-2·a-1,存留为69.30 kg·hm-2·a-1,归还为80.56 kg·hm-2·a-1,循环系数为0.54。结果表明未受干扰的季节雨林生态系统处于氮积累的状态,有利于该生态系统的稳定与持续发展。  相似文献   

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