冬作季节土地管理对水稻土CH_4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 3 0dCH4 排放量分别高达 13 3d观测期总排放量的 67.5 %、3 5 .5 %及 3 3 .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 5 5dCH4 排放量才占观测期总排放量的 6.74%和 0 .2 7% ,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.     

轮作制度对水稻生长季节稻田氧化亚氮排放的影响

通过盆栽试验(3次重复),研究了3种主要轮作制度对稻田水稻生长季节N₂O排放的影响。结果表明,在水稻-小麦轮作中,水稻生长季节稻田N₂O-N的排放量为4．2kg·hm^-2,显著大于双季稻-小麦轮作中早稻的排放量2．2kg·hm^-2;但两者的季节平均排放通量无明显差异,分别为117和118μg·m^-2·h^-1。同时,两者都显著大于双季稻-小麦中的晚稻和持续淹水体系中的水稻生长季节稻田N20的平均排放通量,分别为67．0和42．1μg·m^-2·h^-1,在前作为旱作小麦的2种水稻生长季节中,大于91％的稻田N2O排放量都集中在水稻生长前半期;在前作为水稻的晚稻生长季节中,稻田N₂O排放量的91％集中在中期烤田及收获前水分落干阶段,轮作制度和前作水分状况极大地影响稻田N2O的排放。     

稻田CH4和N2O的排放及养萍和施肥的影响

用箱法对我国东北稻田ＣＨ４和Ｎ２Ｏ排放进行观测研究表明,东北稻田的ＣＨ４排放通量比南方稻田小,平均日排放通量和生长季节排放总量分别为０．０７和７．４ｇ·ｍ－２．稻田淹水期几乎没有Ｎ２Ｏ的净排放,但在非淹水期内却有大量Ｎ２Ｏ排放（平均通量５９μｇＮ２Ｏ·ｍ－２·ｈ－１）．稻田养萍和施肥明显促进ＣＨ４和Ｎ２Ｏ排放．稻田ＣＨ４和Ｎ２Ｏ排放之间存在消长关系．制定稻田温室气体减排技术措施时应充分注意这一关系．     

氢醌和双氰胺对种稻土壤N2O和CH4排放的影响

通过盆栽试验,研究了脲酶抑制剂氢醌（ＨＱ）、硝化抑制剂双氰胺（ＤＣＤ）及二者的组合（ＨＱ＋ＤＣＤ）对种稻土壤Ｎ２Ｏ和ＣＨ４排放的影响．结果表明,在未施麦秸粉时,所有施抑制剂的处理均较单施尿素的能显著减少水稻生长期供试土壤Ｎ２Ｏ和ＣＨ４的排放．特别是ＨＱ＋ＤＣＤ处理,其Ｎ２Ｏ和ＣＨ４排放总量分别约为对照的１／３和１／２．而在施麦秸粉后,该处理的Ｎ２Ｏ排放总量为对照的１／２,但ＣＨ４排放总量却较少差别．不论是Ｎ２Ｏ还是ＣＨ４的排放总量,施麦秸粉的都比未施的高出１倍和更多．因此,单从土壤源温室气体排放的角度看,将未腐熟的有机物料与尿素共施,并不是一种适宜的施肥制度．供试土壤的Ｎ２Ｏ排放通量,与水稻植株的ＮＯ－３Ｎ含量和土表水层中的矿质Ｎ量分别呈显著的指数正相关和线性正相关;ＣＨ４的排放通量则与水稻植株的生长量和土表水层中的矿质Ｎ量呈显著的线性负相关．在Ｎ２Ｏ与ＣＨ４的排放间,未施麦秸粉时存在着定量的相互消长关系;施麦秸粉后,虽同样存在所述关系,但难以定量化．     

猪粪与沼气渣对双季稻田甲烷排放的影响

随着环境温度的升高,稻田甲烷排放通量增加。早稻期间甲烷排放通量随着水稻生育期的增加而逐步加快,而晚稻甲烷排放主要集中在水稻生长的前中期,而且排放量很高。一天中甲烷排放具有很强的周期性,在6：00～8：00时,甲烷排放通量进入谷底,14：00时甲烷排放通量达到峰值。稻田甲烷排放通量与土壤5cm处的温度及土壤水溶解甲烷含量具有较高的相关性。猪粪和沼气渣的施用分别提高稻田甲烷排放量22．14％和4．40％。在早稻期间,施用猪粪和沼气渣分别提高土壤水溶解甲烷含量40．3％和11．9％,而晚稻期间仅分别提高23．9％和5．04％。     

成都平原水稻-小麦轮作系统NO排放及其主要影响因素

应用静态暗箱-化学发光氮氧化物分析法对成都平原水稻-小麦轮作系统进行了1.5个轮作周期的NO排放定位观测,分析了NO排放特征及施氮、土壤温度、土壤湿度和作物参与对NO排放的影响。结果表明:成都平原水稻-小麦轮作系统在不施氮情况下,表现为土壤NO负排放(吸收),而施氮(N150kg/hm²)时NO排放通量为(5.5±3.3)μg m^-2 h^-1,施氮能显著增加土壤NO排放量,并且其效应在水热条件较好的水稻季更明显。整个观测期NO排放量有56.1%来自水稻季,而2个小麦季和休闲期NO排放量分别占32.5%和11.4%,由于休闲期NO高排放主要是作物收获后的几次翻地引起的,因此,减少休闲期翻地次数可能会有效减少NO排放。土壤温度是影响NO排放的首要环境因素,并且两者呈线性回归关系,土壤湿度对NO排放的影响因土壤湿度本身状况而异,土壤湿度条件较差时,其增加有利于NO排放,而当土壤湿度较好时会抑制NO排放。此外,土壤水热条件还是造成NO负排放(吸收)和作物参与对水稻季和小麦季NO排放贡献有别的重要原因。     

东北典型旱作农田N_2O和CH_4排放通量研究

应用封闭式箱法技术测定了玉米、大豆田中Ｎ２Ｏ和ＣＨ４全年的通量变化．指出Ｎ２Ｏ排放有明显的季节变化和明显的日变化．大量的Ｎ２Ｏ排放发生在作物生长季节中．在冰雪溶化期和收割作物后也有一定量的Ｎ２Ｏ从土壤中排放．此外,实验结果也指出,玉米和大豆田作为大气ＣＨ４源或汇的作用不明显．     

川中丘陵区冬水田种植模式转旱作土壤呼吸组分特征及碳平衡

冬水田-水稻是川中丘陵区传统的稻田种植模式,冬水田种植模式转变是实现多熟种植及机械化的重要途径。为探究冬水田-水稻种植模式转旱作过程中作物季及休闲期土壤呼吸速率及其组分构成,试验设置冬水田-水稻转旱作(FTD)、冬水田-水稻(FR)和冬闲田-玉米(FM)3种不同种植模式,采用根排除法和静态明箱-气相色谱法原位取样测定作物季及季后休闲期土壤呼吸及其组分,并通过测算净生态系统生产力(NEP)进而判断冬水田-水稻转旱作过程的农田系统碳汇强度。结果表明:(1)FTD显著提高了土壤总呼吸速率及其自养和异养呼吸速率,从而提高了其累积排放量(P<0.05)。与FR相比,FTD的土壤总呼吸及其自养和异养呼吸的累积排放量分别提高了13.14倍、11.32倍和15.56倍(P<0.05);与FM相比,FTD的土壤总呼吸及其自养和异养呼吸的累积排放量分别提高了70.56%、40.83%和115.47%(P<0.05)。(2)与FR和FM相比,FTD均降低了土壤呼吸及其组分的温度敏感性(Q₁₀),且土壤总呼吸的温度敏感性介于异养呼吸和自养呼吸之间。(3)FR,FM和FTD的净生态系统生产力(NEP)均为正值,其数值分别为7911.66 kg/hm²,5667.89 kg/hm²和1583.46 kg/hm²,均表现为大气CO₂的碳汇,但与FR与FM相比,FTD显著降低了其净生态系统生产力,呈现出较弱的碳汇。     

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。     

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.