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稻田秸秆还田的土壤增碳及温室气体排放效应和机理研究进展 总被引：10，自引：0，他引：10
秸秆还田是水稻生产中普遍采用的一项措施,具有固碳和促进养分元素循环、减少生产中的化肥施用等生态环境功能,但亦存在温室气体排放问题。鉴于秸秆还田对稻田产生固碳和温室气体增排的双重效果,本文综述了稻田生态系统秸秆资源利用现状,探讨了秸秆还田的土壤增碳效应,总结了秸秆还田下的温室气体(CO2、N2O和CH4)排放过程及其微生物过程机理。提出了应加强秸秆还田增碳过程中的物理–化学过程与微生物过程的耦合机理及其对固碳功能的作用机理、稻田温室气体产生机制与控制途径的研究,以实现稻田土壤固碳减排增汇和增产的共轭双赢作用。 相似文献
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不同秸秆还田年限对稻麦轮作系统温室气体排放的影响 总被引：4，自引：0，他引：4
为揭示稻麦轮作系统不同秸秆还田年限下温室气体排放特征及减排调控机制,本研究采用大田小区试验,考察了稻麦轮作不同秸秆还田年限[空白对照(CK)、常规处理秸秆不还田(NT)、1年秸秆还田(SR1)和5年秸秆还田(SR5)]对CH4、CO2和N2O 3种温室气体排放规律的影响,同时测定了土壤固碳量,估算了秸秆焚烧产生的温室气体排放量,综合计算了4种处理对全球变暖的贡献。试验结果表明,SR1和SR5均显著提升CH4和CO2的排放通量,分别高出NT、CK处理73.52%、309.49%和13.29%、13.06%;同时显著降低N2O排放通量,较NT降低29.68%和42.55%;但SR1和SR5之间温室气体排放通量差异不显著;与NT相比,SR1和SR5可以显著提高土壤固碳量517.9%和709.03%,SR5土壤固碳量高出SR1达30.93%;NT秸秆焚烧产生的全球气温变暖贡献为9 698.49 kg(CO2-eqv)·hm?2,比CK高126.98%。综合分析温室气体排放、土壤固碳以及秸秆焚烧3个因素,SR1全球升温贡献最低,显著低于NT 4.72%。短期全量秸秆还田有助于降低总体温室气体排放,长期进行秸秆还田后降低幅度会逐步减小。 相似文献
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对长江下游稻麦两熟农田生态系统2009—2010年的CH4和N2O排放以及土壤碳固定进行了分析,初步研究了秸秆还田对稻麦两熟高产农田净增温潜势的影响。结果表明,秸秆还田对稻麦两熟高产农田周年CH4和N2O排放总量、土壤碳固定量以及净增温潜势均有显著或极显著影响：秸秆还田条件下周年CH4、N2O排放总量分别为394 kg CH4.hm-2、2.39 kg N2O.hm-2,土壤碳固定量、净增温潜势分别为1.14 t C·hm-2、6383 kg CO2-equivalents·hm-2;较秸秆不还田增加CH4排放总量152%、减少N2O排放总量14%、增加土壤碳固定量531%、增加净增温潜势57%。以上结果表明,秸秆还田使短期内稻麦两熟高产农田的温室效应明显提高,但其长期效果如何还有待观测。 相似文献
4.
二氧化碳（CO2）和甲烷（CH4）是重要的温室气体,研究免耕稻田CO2和CH4排放有助于评价稻田免耕技术对全球气候变化及碳循环的影响。本文通过运用静态箱技术和田间原位碱液吸收法研究了免耕稻田土壤CO2和CH4的排放规律和排放量,及其稻田碳（C）的收支状况。研究表明,施肥提高了CH4排放,而不影响CO2的排放;免耕显著影响稻田CH4排放,而CO2的排放不受耕作影响。对稻田C收支及平衡的分析表明,施肥提高了稻田系统C的输入,同时,相对于翻耕处理,免耕处理表现为大气C的“汇”,表明了稻田免耕能将更多的碳累积于农田土壤碳库中,有利于提高稻田生态系统在减缓气温上升过程中所发挥的作用。 相似文献
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不同耕作措施下双季稻田生态系统碳循环及其生态服务价值 总被引：1，自引：0，他引：1
耕作方式对稻田碳循环有着较大的影响。采用田间试验方法,研究了秸秆还田条件下,不同耕作措施双季稻田碳循环及其生态服务价值,为稻田生态服务价值计算及土壤固碳潜力评价提供依据。试验于湖南省宁乡县进行,通过静态箱法测定翻耕秸秆还田（CT）、旋耕秸秆还田（RT）、免耕秸秆还田（NT）稻田CH4及CO2排放,根据美国橡树岭国家生态实验室得出的碳折算系数计算各项农资投入的碳释放。结果表明：（1）机械操作造成的碳排放为CT〉RT〉NT,免耕分别比翻耕和旋耕碳减排61．69、35．70bC·hm^-2;（2）含碳农资碳减排对于稻田碳减排具有较大作用,其中减少含碳农资投入对于免耕碳减排作用最大;（3）免耕促进了稻田土壤碳固定,稻田生态系统总体碳固定为NT〉CT〉RT;（4）采用免耕、减少含碳农资投入有利于固碳及增加稻田生态系统服务价值。本研究得出免耕秸秆还田有利于减少碳排放及增加稻田生态系统生态服务价值,建议长江中下游双季稻区采用以免耕秸秆还田为主的保护性耕作。 相似文献
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耕作措施对双季稻田CH4与N2O排放的影响 总被引：4，自引：8，他引：4
随着全球气温的不断升高,温室气体减排成为研究的热点。该文旨在研究不同耕作措施下双季稻田CH4及N2O排放特征及其消长关系,为稻田温室气体减排及土壤固碳潜力评价提供依据。试验在湖南省宁乡县进行,通过静态箱法测定翻耕秸秆还田（CT）、旋耕秸秆还田（RT）、免耕秸秆还田（NT）的稻田CH4及N2O排放。结果表明：CH4排放主要来自于晚稻田,翻耕、旋耕和免耕晚稻田CH4排放分别占研究时段CH4排放的69%,67%,73%;各处理冬闲季CH4排放均不到研究时段排放量1%,冬闲CH4排放量为RT＞CT＞NT,差异显著;N2O排放时间变异性较大,早稻稻田N2O排放量为RT＞NT＞CT,晚稻稻田N2O排放量为NT＞RT＞CT,冬闲期各处理稻田N2O均为负排放;从研究时段排放量分析,翻耕秸秆还田有利于减少N2O排放,免耕秸秆还田有利于减少CH4排放;CH4与N2O排放呈显著负相关,冬闲季稻田CH4与N2O排放相关性不显著。总之,NT减少了CH4排放,虽N2O排放略有增加,但CH4与N2O引发的综合温室效应有所减弱。 相似文献
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本文研究了不同秸秆还田年限（2 年和13 年）和还田量（0、1.6 、3.2和4.8 t/hm2）对稻田CH4和N2O排放、土壤固碳速率和净温室效应的影响。结果表明：稻田CH4排放量在第2年和第13年均随秸秆还田量的增加呈线性增加，但第13年单位秸秆还田量对CH4排放的平均促进效应比第2年降低3%；各处理N2O排放量在第2年无显著差异，第13年显著促进N2O排放55% ~ 171%，且随秸秆还田量的增加呈线性增加；土壤固碳速率在第2年随秸秆还田量的增加呈线性增加，但第13年下降80% ~ 84%，且各处理间无显著差异；净温室效应随秸秆还田量的增加呈线性增加，但从第2年到第13年经历了从汇到源的过程，这说明秸秆还田量对净温室效应的影响受还田年限调控，其增加的温室效应逐步完全抵消了土壤固碳的减排效益，加剧了全球气候变暖。因此，稻田在长期秸秆还田条件下是一个重要的碳源，亟待优化秸秆还田技术，进一步固碳减排，以实现农业可持续发展。 相似文献
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《农业环境与发展》2016,(6)
秸秆还田和氮肥施用是影响稻田土壤固碳潜力和温室气体排放的重要农作措施。通过研究油菜秸秆全量还田并配合施入不同量氮肥(150、225、300 kg·hm~(-2)和375 kg·hm~(-2))对稻田土壤固碳量和温室气体排放的影响,评估综合增温潜势,对分析秸秆还田配施氮肥对稻田固碳效果有重要作用。结果表明,与单施氮肥和单施秸秆处理相比,秸秆还田配施氮肥显著增加土壤固碳量,秸秆配施氮肥处理固碳量最高值为147.74 kg·hm~(-2),比单施氮肥处理平均高出38%。在降低温室效应方面,与单施氮肥相比,秸秆配施氮肥处理显著降低N_2O的累积排放量;与单一秸秆还田处理相比,秸秆配施氮肥处理显著提高水稻产量,降低CO_2的累积排放量,但在一定程度上增加了CH_4的排放。秸秆配施氮肥处理的温室气体强度和综合温室效应分别为0.372、5 394.22 kg CO_2-eq·hm~(-2),显著低于单施氮肥处理的0.630、9 339.94 kg CO_2-eq·hm~(-2),以及单一秸秆还田处理的0.816、9 872.2 kg CO_2-eq·hm~(-2),因此,秸秆还田配施氮肥是降低温室气体排放强度、减缓净温室效应的有效措施。 相似文献
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保护性耕作对温室效应的影响 总被引：15，自引：2，他引：13
农业是非常重要的温室气体排放源,而不合理的农田管理措施强化了农田排放源的特征,同时弱化了吸收汇的作用。保护性耕作对温室效应的影响来自两方面,一方面是免耕减少了农田CO2排放,对CH4和N2O排放的影响不明确;另一方面是秸秆还田以后部分秸秆C以气体形式释放进入大气,增加了农田CO2、CH4排放,但秸秆还田相对其他用途提高了土壤固碳潜力,减少了总的温室气体排放量。通过耕作与秸秆管理对温室气体排放资料的整理分析,指明保护性耕作是一种有利于减少温室效应的农田管理措施,为保护性耕作的温室效应研究提供借鉴。 相似文献
10.
黄淮海区域每年生产作物秸秆约2.3亿t,为探讨秸秆不同还田方式对该区主要农田土壤温室气体周年排放的影响,以秸秆不还田(CK)作为对照,设置秸秆直接还田(CS)、秸秆-菌渣还田(CMS)和秸秆过腹还田(CGS)3种还田方式,通过田间小区试验,采用静态箱-气相色谱法,研究了秸秆不同方式还田下小麦-玉米轮作制农田土壤周年温室气体(CO2、N2O和CH4)的排放特征。结果表明,秸秆不同还田方式影响小麦-玉米轮作制农田土壤周年温室气体的排放强度和累计排放量,但不能改变其源/汇功能。秸秆不同还田方式下,农田土壤均为CO2和N2O的排放源,CH4的汇。与CK相比,CS和CGS处理均增加周年CO2和N2O累计排放量,CMS处理则与之相反;3种还田方式均降低周年CH4累计吸收量。秸秆不同还田方式也显著影响温室气体的综合增温潜势(GWP),小麦-玉米轮作制农田土壤周年GWP在3个时间尺度(20a、100a和500a)上,均表现为CGS>CS>CK>CMS,且不同处理间差异显著(P<0.05),即在秸秆-菌渣还田方式下,农田土壤周年GWP最低。因此,可采取秸秆-菌渣还田方式,以降低该区域农田土壤温室气体的综合增温潜势,减缓全球变暖。 相似文献
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不同耕作措施下小麦–玉米轮作农田温室气体
交换及其综合增温潜势 总被引：13，自引：7，他引：6
研究不同耕作措施下小麦-玉米轮作农田N_2O、CO_2和CH4等温室气体的综合增温潜势,有助于科学评价农业管理措施在减少温室气体排放和减缓全球变暖方面的作用,为制定温室气体减排措施提供依据。基于2001年开始的位于华北太行山前平原中国科学院栾城农业生态系统试验站的不同耕作与秸秆还田方式定位试验,应用静态箱/气相色谱法于2008年10月冬小麦播种时开始,连续两个作物轮作年动态监测了秸秆整秸覆盖免耕播种(M1)、秸秆粉碎覆盖免耕(M2)、秸秆粉碎还田旋耕(X)、秸秆粉碎还田深翻耕(F)和无秸秆还田深翻耕(CK,代表传统耕作方式)5种情况下冬小麦-夏玉米轮作农田土壤N_2O、CO_2和CH4排放通量,并估算其排放总量。试验期间同步记录每项农事活动机械燃油量、灌溉耗电量、施肥量,依据燃油、耗电和单位肥料量的碳排放系数统一转换为等碳当量,测定作物产量、地上部生物量,估算农田碳截存量,根据每个分支项对温室效应的作用估算了5个处理的综合增温潜势。结果表明,华北小麦-玉米轮作农田土壤是N2O和CO2的排放源,是CH4的吸收汇,每年M1、M2、X、F和CK农田土壤N2O排放总量依次为2.06 kg(N_2O-N)·hm~(-2)、2.28 kg(N_2O-N)·hm~(-2)、2.54 kg(N_2O-N)·hm~(-2)、3.87 kg(N2O-N)·hm~(-2)和2.29 kg(N2O-N)·hm~(-2),CO_2排放总量依次为6904 kg(CO_2-C)·hm~(-2)、7 351 kg(CO2-C)·hm~(-2)、8 873 kg(CO_2-C)·hm~(-2)、9 065 kg(CO2-C)·hm~(-2)和7 425 kg(CO2-C)·hm~(-2),CH4吸收量依次为2.50 kg(CH4-C)·hm~(-2)、1.77 kg(CH4-C)·hm~(-2)、1.33 kg(CH4-C)·hm~(-2)、1.38 kg(CH4-C)·hm~(-2)和1.57kg(CH4-C)·hm~(-2)。M1和M2处理农田生态系统综合增温潜势(GWP)均为负值,表明免耕情况下农田生态系统为大气的碳汇,去除农事活动引起的直接或间接排放的等当量碳,每年农田生态系统净截留碳947~1 070 kg(C)·hm~(-2);其他处理农田生态系统的GWP值均为正值,表明温室气体是由系统向大气排放,CK、F和X每年向大气分别排放等当量碳3 364 kg(C)·hm~(-2)、989 kg(C)·hm~(-2)和343 kg(C)·hm~(-2)。故华北小麦-玉米轮作体系中,秸秆粉碎还田旋耕是最优化的耕作措施,其温室效应相对较低,而又能保证较高的经济产量。 相似文献
12.
针对宁夏引黄灌区稻田施氮严重过量现象,在宁夏引黄灌区的青铜峡稻田,采用静态箱-气相色谱法,通过田间试验研究常规施氮（N300）、优化施氮（N240）和不施氮（N0）对水稻不同生育期CO2、CH4和N2O通量以及稻田增温潜势（GWP）的影响。结果表明：CO2排放主要在水稻灌浆和成熟期,CH4排放主要发生在水稻孕穗期,而N2O排放关键期在水稻的分蘖和拔节期。与N0处理相比,施氮能显著增加稻田CO2、CH4和N2O排放通量以及稻田GWP;常规施氮处理中CO2、CH4和N2O的累积排放量分别为18446.87、146.57 kg C·hm-2和2.93 kg N·hm-2;为期一年的优化施氮没有显著增加水稻生育期内稻田CO2排放,但使灌区稻田CH4和N2O排放分别显著降低了24.42%和36.28%。总的来看,为期一年的优化施氮使宁夏引黄灌区稻田GWP显著降低了26.70%。未来应结合土壤有机碳氮形态和含量变化以及土壤微生物技术,分析长期优化施氮对土壤温室气体通量的影响机制。 相似文献
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有机农业发展的低碳机理分析 总被引：1，自引：0，他引：1
温室气体排放引起的全球气候变暖是人类关注的环境热点问题之一。本文从农业生态系统影响全球变暖的主要温室气体(CO2、N2O 和CH4)的产生和排放出发, 探讨有机农业在生产减排和土壤固碳方面的机理。研究发现相对于常规农作而言, 有机农业在减排和固碳方面具有很大优势和潜力; 然而, 从长期来看, 通过土壤固碳减少大气温室气体的排放不是无限制的, 到一定程度后会达到一个平衡。因此, 更多的有效固碳途径和管理措施有待于进一步研究。同时, 从低碳理念出发, 强调中国加强有机农业环境效益研究的必要性。 相似文献
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为了探讨玉米秸秆不同还田方式对麦田温室气体排放的影响,通过田间试验,设玉米秸秆不还田(CK)、玉米秸秆直接还田(CS)、玉米秸秆过腹还田(CGS)和玉米秸秆转化为食用菌基质,出菇后菌渣还田(CMS)4个处理,利用静态箱-气相色谱法测定了玉米秸秆不同还田方式下,麦田温室气体(CO_2、N_2O和CH_4)的排放特征。结果表明:玉米秸秆不同还田方式下,麦田温室气体通量均具有明显的季节变化,且排放量不同。在小麦生长季,CO_2和N_2O均表现为排放,其排放量为CKCGSCSCMS;甲烷表现为吸收,其吸收量为CSCGSCKCMS,且不同处理间差异显著(P0.05)。从温室气体综合增温潜势(GWP)来看,在20、100年和500年3个时间尺度上,仅玉米秸秆不同还田方式这一环节,GWP均表现为:CSCGSCKCMS,也就是说秸秆直接还田,显著增加麦田温室气体的全球增温潜势,其次是玉米秸秆过腹还田方式,而秸秆-菌渣还田则降低了麦田温室气体的全球增温潜势。从减少温室气体排放角度,推荐秸秆-菌渣还田方式。该研究结果可为秸秆合理利用和温室气体减排提供基础数据。 相似文献
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Degradability of black carbon and its impact on trace gas fluxes and carbon turnover in paddy soils 总被引：2，自引：0，他引：2
Christian Knoblauch Arina-Ann Maarifat Stephan M. Haefele 《Soil biology & biochemistry》2011,43(9):1768-1778
Rice paddy soils are characterized by anoxic conditions, anaerobic carbon turnover, and significant emissions of the greenhouse gas methane. A main source for soil organic matter in paddy fields is the rice crop residue that is returned to fields if not burned. We investigated as an alternative treatment the amendment of rice paddies with rice residues that have been charred to black carbon. This treatment might avoid various negative side effects of traditional rice residue treatments. Although charred biomass is seen as almost recalcitrant, its impact on trace gas (CO2, CH4) production and emissions in paddy fields has not been studied. We quantified the degradation of black carbon produced from rice husks in four wetland soils in laboratory incubations. In two of the studied soils the addition of carbonised rice husks resulted in a transient increase in carbon mineralisation rates in comparison to control soils without organic matter addition. After almost three years, between 4.4% and 8.5% of the black carbon added was mineralised to CO2 under aerobic and anaerobic conditions, respectively. The addition of untreated rice husks resulted in a strong increase in carbon mineralisation rates and in the same time period 77%-100% of the added rice husks were mineralised aerobically and 31%-54% anaerobically. The 13C-signatures of respired CO2 gave a direct indication of black carbon mineralisation to CO2. In field trials we quantified the impact of rice husk black carbon or untreated rice husks on soil respiration and methane emissions. The application of black carbon had no significant effect on soil respiration but significantly enhanced methane emissions in the first rice crop season. The additional methane released accounted for only 0.14% of black carbon added. If the same amount of organic carbon was added as untreated rice husks, 34% of the applied carbon was released as CO2 and methane in the first season. Furthermore, the addition of fresh harvest residues to paddy fields resulted in a disproportionally high increase in methane emissions. Estimating the carbon budget of the different rice crop residue treatments indicated that charring of rice residues and adding the obtained black carbon to paddy fields instead of incorporating untreated harvest residues may reduce field methane emissions by as much as 80%. Hence, the production of black carbon from rice harvest residues could be a powerful strategy for mitigating greenhouse gas emissions from rice fields. 相似文献
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水肥管理对稻田CH4排放及其全球增温潜势影响的评估 总被引：6，自引：1，他引：6
甲烷(CH_4)是主要温室气体之一,对全球增温的作用仅次于二氧化碳(CO_2)。稻田是CH_4的重要排放源,减少稻田CH_4排放对减缓气候变暖具有直接效应。为此,掌握稻田CH_4排放的规律和特征对控制和减少稻田CH_4排放尤为重要。为了解稻田温室气体排放的主要影响因子及影响程度,估算稻田温室气体全球增温潜势,寻求农田减排措施,我们通过收集已发表的文献建立了稻田CH_4排放的数据库,采用析因分析与回归分析方法对稻田CH_4日排放量和全球增温潜势特征和可能的影响因子进行了分析。结果表明,稻田CH_4日排放量和增温潜势均随土壤有机质背景含量的升高而增加,不同类型稻田CH_4日排放量大小依次为:双季稻晚稻双季稻早稻单季稻稻麦轮作晚稻;晚稻田CH_4的增温潜势大于早稻田。不同肥料处理条件下,稻田CH_4日排放量表现为:秸秆还田配施有机肥化学氮肥≈生物炭。控制灌溉水量可降低稻田CH_4的综合增温潜势,表现为:持续淹水晒田干湿交替控制灌溉。研究结果说明,稻田CH_4的产生与排放过程受土壤有机质含量、肥料管理和水分管理以及轮作制度等多种因素的共同影响,应依据不同土壤条件和种植制度,适当调整肥水管理,以减少稻田温室气体排放,降低其增温潜势。 相似文献