【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_2O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_2O累积排放量降低了20.3%(P<0.05），而S和CS处理的N_2O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。

【目的】研究生物质炭对连续两年稻田土壤性质、水稻产量和痕量温室气体排放的影响,为合理施用生物质炭而促进水稻生产可持续的低碳发展提供科学依据。【方法】选择成都平原稻田,2010年布设了施氮与否(0与240 kg N.hm-2)下生物质炭土壤施用(0、20、40 t.hm-2)试验,连续两年观测土壤性质、水稻产量、土壤CH4和N2O排放的变化。【结果】施氮肥条件下,生物质炭连续两年对主要土壤肥力性质表现出改善效应,提高了土壤有机碳、全氮含量和pH,同时降低土壤容重,但对水稻产量影响不显著。生物质炭对CH4排放的影响依氮肥施用而异。不施氮肥下,施用生物质炭提高当季土壤CH4排放(20 t.hm-2用...

【目的】研究吉林省不同保护性耕作模式农田的温室气体的净排放。【方法】以吉林省玉米主产区农田4种保护性耕作模式(玉米留茬垄侧种植技术、玉米宽窄行交替休闲种植技术、玉米留茬直播种植技术和玉米灭高茬深松整地种植技术)为例,分别计算土壤固碳量、农田土壤温室气体排放量及农业物资投入造成的温室气体排放量,并系统计算其温室气体净排放。【结果】4种保护性耕作模式均提高了耕层土壤有机碳(SOC)的含量,其中,玉米宽窄行交替休闲种植技术(CT2)固碳潜力最大,土壤有机碳含量提高了1 955.07 kg C.hm-2.a-1,玉米留茬直播种植技术(CT3)固碳能力最小,仅提高了1 492.26 kg C.hm-2....

【目的】秸秆还田是培肥地力、增加土壤有机质和改善土壤结构的重要技术手段,但以往的研究表明秸秆还田会加速土壤温室气体的排放。本研究通过对秸秆不同还田深度下农田土壤温室气体排放特征和产量的研究,明确降低温室气体排放量的最佳还田深度,以期为合理利用秸秆、提高作物产量,实现农业可持续发展提供科学依据。【方法】采用大田微区试验,以玉米为供试作物,设置4个还田深度,采用静态箱-气相色谱法测定整个玉米生长季不同还田深度下温室气体(CO_2、CH_4、N_2O)的排放特征,产量及产量构成因素。试验共设5个处理,还田深度分别为0—10 cm(T1)、10—20 cm(T2)、20—30 cm(T3)和30—40 cm(T4),同时以不还田处理作为对照(CK)。【结果】(1)在整个玉米生长季CO_2和N_2O均表现为排放,CH_4表现为吸收。CO_2累积排放量为T3处理最高,较CK显著增加了28.6%,T4处理增加最少,较CK显著增加了17.1%(P<0.05),但T1与T4处理之间差异不显著;而N_2O的累积排放量T2处理为最高,与CK相比,累积排放量显著增加111.3%,T4处理增加最少,与CK相比显著增加了12.8%(PT4处理>T3处理>T1处理>T2处理,且各还田处理与CK之间差异显著(P<0.05)。(2)秸秆不同还田深度下,与对照相比,各处理玉米产量均显著增加,增产在5.6%—20.8%(PT3处理>T1处理>T4处理>CK处理,而GHGI表现为T2处理>T3处理>T1处理>CK处理>T4处理,表明与CK相比,各处理均增加了玉米季温室气体的综合增温潜势,而T4处理则降低了玉米季温室气体排放强度,说明秸秆深还至30—40 cm可在一定程度上缓解全球增温潜势。【结论】秸秆还田会显著增加CO_2和N_2O排放,降低对CH_4的吸收能力;秸秆深还至30—40 cm可相对降低综合增温潜势,降低温室气体排放强度,同时显著增加玉米产量。因此,为实现较高的玉米产量和较低的温室气体排放强度,秸秆深还至30—40 cm是较为合理的土壤改良培肥方式。

农业是温室气体排放的主要排放源之一,农业温室气体减排对全球温室气体排放具有重要贡献,研究农田温室气体净排放潜力亦具有重要现实意义。本文阐述了农田温室气体净排放的涵义,并归纳总结了耕作方式、施肥、水分管理、间套作等农业措施对农田土壤有机碳(SOC)含量、农田土壤N2O和CH4、农田生产物资的使用所造成的温室气体(主要为CO2、N2O和CH4)排放的影响,结果表明:保护性耕作总体能提高表层SOC含量,减少CH4排放,但减少农田土壤N2O排放的研究尚存在一定的争议,耕作方式亦影响投入,从而影响温室气体的排放;施肥(特别是配施)能提高SOC含量。施氮肥越多,N2O排放量越大,而CH4主要受有机物料的影...

【目的】农田中施用腐秆剂能否有效地促进秸秆腐解和养分释放,进而提高作物产量一直存在争议。在全国尺度上,整合分析腐秆剂田间施用的秸秆促腐和作物增产效果,探明不同气候和土壤状况、秸秆特征以及还田条件下腐秆剂施用对还田秸秆降解和作物产量的影响,为科学合理地使用腐秆剂提供指导。【方法】本研究利用整合分析的方法(meta-analysis),系统分析了2001—2019年公开发表的腐秆剂田间应用相关研究论文(共89篇,含腐秆剂促腐秸秆数据63条、腐秆剂提高作物产量数据207条),探讨了气候类型、还田条件、秸秆种类、还田初始碳氮比(C/N)、土壤pH和土壤有机质(SOM)含量等6方面因素对腐秆剂促腐和增产作用的影响。【结果】研究发现,与不施腐秆剂相比,施用腐秆剂总体上可有效促进还田秸秆的降解,但在温带大陆性气候地区,秸秆还田初始C/N≤15以及土壤为中性时,腐秆剂的促腐效应却不显著,效应值的范围分别为-0.010—0.716、-0.302—0.568和-1.01—0.475;还田条件、秸秆种类和SOM含量会显著影响腐秆剂的促腐作用强度。类似地,腐秆剂的田间施用对作物产量的作用总体也表现为显著提升,但在土壤为中性时腐秆剂的增产作用并不稳定,其效应值范围为-0.284—0.751;除了还田环境、SOM含量外,其余4方面因素均会显著改变腐秆剂的增产幅度。此外,线性拟合结果显示秸秆促腐率与作物增产率之间呈现显著正相关关系(R~2=0.307,P

设不添加秸秆和生物炭的对照(CK)、全量秸秆覆盖(S10)、半量秸秆覆盖(S5)、全量生物炭覆盖(B10)、半量生物炭覆盖(B5)和半量秸秆+半量生物炭覆盖(BS5)共6个处理，其中全量、半量覆盖量分别为11.6、5.8 t/hm~2，开展室内原状土培养试验，于20℃恒温培养箱中，预培养7 d后正式培养32 d，研究玉米秸秆及其生物炭覆盖对黄壤养分和温室气体排放的影响。结果表明：在短期的室内培养条件下，秸秆与生物炭覆盖对土壤有机质、全氮、碱解氮和有效磷的质量分数影响并不显著；BS5土壤pH显著高于S10和B5的；与CK相比，S10、S5和B5显著降低了土壤中速效钾质量分数；秸秆和生物炭覆盖均提高了土壤CO_2累积排放量，BS5的CO_2累积排放量显著高于CK和S10的；与CK相比，B5的CH_4累积排放量降低了93.39%，而BS5的CH_4累积排放量增加了21.50%；秸秆和生物炭添加均有降低N_2O累积排放量的趋势，其中秸秆或生物炭单独覆盖处理的N_2O累积排放量均为负值，即土壤由N_2O排放源转为汇，S10的N_2O累积排放量显著低于CK的，两者混合覆盖土壤虽有一定的降低效果，但仍为N_2O的排放源；所有处理均具有潜在温室效应，随秸秆或生物炭覆盖量增加全球增温潜势(GWP)呈下降趋势，以BS5的GWP最高，显著高于CK和S10的。可见，半量秸秆+半量生物炭覆盖导致的潜在温室效应最为明显，不利于生态环境的友好发展，在实践中应根据生产实际对秸秆的利用方式及使用量进行选择。

设不添加秸秆和生物炭的对照(CK)、全量秸秆覆盖(S10)、半量秸秆覆盖(S5)、全量生物炭覆盖(B10)、半量生物炭覆盖(B5)和半量秸秆+半量生物炭覆盖(BS5)共6个处理，其中全量、半量覆盖量分别为11.6、5.8 t/hm~2，开展室内原状土培养试验，于20℃恒温培养箱中，预培养7 d后正式培养32 d，研究玉米秸秆及其生物炭覆盖对黄壤养分和温室气体排放的影响。结果表明：在短期的室内培养条件下，秸秆与生物炭覆盖对土壤有机质、全氮、碱解氮和有效磷的质量分数影响并不显著；BS5土壤pH显著高于S10和B5的；与CK相比，S10、S5和B5显著降低了土壤中速效钾质量分数；秸秆和生物炭覆盖均提高了土壤CO_2累积排放量，BS5的CO_2累积排放量显著高于CK和S10的；与CK相比，B5的CH_4累积排放量降低了93.39%，而BS5的CH_4累积排放量增加了21.50%；秸秆和生物炭添加均有降低N_2O累积排放量的趋势，其中秸秆或生物炭单独覆盖处理的N_2O累积排放量均为负值，即土壤由N_2O排放源转为汇，S10的N_2O累积排放量显著低于CK的，两者混合覆盖土壤虽有一定的降低效果，但仍为N_2O的排放源；所有处理均具有潜在温室效应，随秸秆或生物炭覆盖量增加全球增温潜势(GWP)呈下降趋势，以BS5的GWP最高，显著高于CK和S10的。可见，半量秸秆+半量生物炭覆盖导致的潜在温室效应最为明显，不利于生态环境的友好发展，在实践中应根据生产实际对秸秆的利用方式及使用量进行选择。

农田是CO2,CH4和N2O三种温室气体的重要排放源,在全球范围内农业生产活动贡献了约14%的人为温室气体排放量,以及58%的人为非CO2排放,不合理的农田管理措施强化了农田温室气体排放源特征,弱化了农田固碳作用。土壤碳库作为地球生态系统中最活跃的碳库之一,同时也是温室气体的重要源/汇。研究表明通过采取合理的农田管理措施,既可起到增加土壤碳库、减少温室气体排放的目的,又能提高土壤质量。农田土壤碳库除受温度、降水和植被类型的影响外,还在很大程度上受施肥量、肥料类型、秸秆还田量、耕作措施和灌溉等农田管理措施的影响。本文通过总结保护性耕作/免耕,秸秆还田,氮肥管理,水分管理,农学及土地利用变化等农田...

【目的】分析不同施肥处理对土壤理化性质、N_2O的排放特征及小麦产量的影响,以期为旱作雨养农田化肥合理施用以及降低温室气体排放提供科学依据。【方法】2016-2018年,以始于1990年的陕西杨凌"国家黄土肥力与肥料效益监测基地"冬小麦/夏休闲体系长期肥料定位试验为基础,对其中6个处理((1)不施肥(CK)、(2)单施氮肥(N)、(3)氮肥与钾肥配施(NK)、(4)磷肥与钾肥配施(PK)、(5)氮肥与磷肥配施(NP)、6)氮肥、磷肥与钾肥配施(NPK))进行研究,测定不同处理土壤样品理化性质、N_2O排放特征以及小麦产量,并就N_2O排放总量与土壤理化性质的关系进行了冗余(RDA)分析。【结果】不同处理对土壤理化性质影响有差异,其中NP和NPK处理土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、无机氮(铵态氮(NH_4~+-N)和硝态氮(NO_3~--N))、微生物量碳(MBC)、微生物量氮(MBN)含量均明显高于其他处理,而土壤pH显著下降。2016-2017和2017-2018年不同处理的土壤N_2O排放总量分别为0.48～1.31和0.41～1.18 kg/hm~2,其中施氮处理(NK、NP和NPK)的土壤N_2O排放总量均显著高于CK;土壤N_2O排放总量平均值表现为NPK>NP>NK>N>PK>CK。所有施氮处理中,NPK处理的N_2O排放系数平均值最高,达0.59%,显著高于其他处理。2016-2017和2017-2018年,所有施肥处理小麦产量均显著高于CK,其中NP和NPK处理的小麦产量均较高。6个处理中,N处理的土壤N_2O排放强度平均值最高,显著高于其他处理;CK、NK和NPK处理次之,且三者之间差异不显著; NP和PK处理均较低,且两者之间差异不显著。RDA分析结果表明,土壤N_2O排放总量与土壤理化性质的相关性由大到小表现为TN>NO_3~--N>SOC>NH_4~+-N>MBN>MBC。【结论】对于土娄土区雨养农田而言,长期氮、磷肥配施(NP)或者氮、磷、钾肥配施(NPK)可显著提高土壤肥力和小麦产量以及N_2O排放总量,是研究区较好的施肥方式。

采用静态箱-气相色谱法,于2010年7月(夏季)、2011年3月(冬季)进行了不同沼液施用量对土壤二氧化碳(CO2),甲烷(CH4)和氧化亚氮(N2O)气体排放影响的研究。试验期间,沼液施用设为大量施沼液(夏季为28.36 g.m-2,冬季为1.94 g.m-2),正常施沼液(夏季为9.45 g.m-2,冬季为0.65 g.m-2)和不施沼液等3个水平。结果表明:①夏季或冬季,处理对土壤二氧化碳排放影响均不显著。②夏季沼液施用8 h内,处理间对土壤甲烷排放具极显著差异(P

【目的】通过探究生物炭、双氰胺（DCD）及二者联合施用对设施土壤温室气体（N_2O、CO_2和CH_4）排放的综合效应，为设施蔬菜生产体系的温室气体减排和绿色发展提供科学依据。【方法】以设施小油菜（Brassica campestris L.）田为研究对象，设置不施氮（CK）、传统施氮（CN）、推荐施氮（RN）、推荐施氮+生物炭（RNB）、推荐施氮+DCD(RND）和推荐施氮+生物炭+DCD(RNBD)6个处理。分析不同处理下土壤温室气体的排放特征，以及排放强度（GHGI）和全球增温潜势（GWP）的差异。【结果】与CN相比，推荐施氮条件下各处理（RN、RNB、RND和RNBD）的小油菜产量降低2.9%—29.3%，但在推荐施氮条件下，生物炭+DCD联合施用处理（RNBD）则使小油菜产量增加了34.4%，生物炭和DCD在小油菜增产方面表现出协同效果（P0.05）。【结论】相同尿素施用量条件下，推荐施氮配施生物炭或双氰胺对小油菜产量影响不大，但二者联合配施可显著促进小油菜增产，并可在一定程度上降低温室气体累积排放与全球增温潜势，但二者配合施用的效果并不优于推荐施氮与双氰胺配施的处理。

【目的】明确大田等氮量条件下,有机肥替代化肥对玉米农田土壤温室气体(N_2O和CO_2)排放及其增温潜势的影响,为稳定作物产量、减少化肥投入、减少氮肥流失、提高氮肥利用效率提供理论依据。【方法】2018和2019年大田采用静态箱-气相色谱法,以不施肥(CK)为对照,比较等氮量条件下常规单施化肥(NPK)、有机肥替代30%(化学肥料180 kg N·hm~(-2)+有机肥90 kg N·hm~(-2),NPKM30)、有机肥替代50%(化学肥料135 kg N·hm~(-2)+有机肥135 kg N·hm~(-2),NPKM50)对夏玉米生育期土壤N_2O和CO_2排放的影响,并估算玉米季农田温室气体排放量、全球增温潜势(global warming potential,GWP)和农业碳足迹(carbon footprint)。【结果】等氮量条件下NPK、NPKM30和NPKM50处理间的玉米籽粒产量没有显著差异。玉米整个生育期土壤N_2O排放通量呈动态变化,且3个施肥处理的N_2O排放通量均高于对照。与NPK相比,NPKM30处理两年N_2O累积排放量均值增加5.22%,而NPKM50处理降低7.92%。玉米生育期N_2O累积排放量占土壤全氮的12.91?—18.74?。3个施肥处理间CO_2排放通量的季节变化趋势基本一致,变幅为74.53—367.04 mg·m~(-2)·h~(-1)。施肥显著增加CO_2累积排放量,与NPK相比,NPKM30和NPKM50处理两年CO_2累积排放量均值分别增加0.91%和5.79%;GWP分别增加2.07%和2.10%。与NPK处理相比,NPKM30处理的温室气体排放强度(GHGI)和单位产量碳足迹降低2.46%和1.43%,而NPKM50处理增加3.37%和1.43%。【结论】部分有机肥替代化肥能够增加玉米田土壤温室气体排放量和全球增温潜势,但能够保持玉米产量稳定,同时有效降低温室气体排放强度和单位产量碳足迹,综合考虑玉米产量和生态效益,有机肥替代30%(NPKM30)是实现玉米稳产减肥减排较为理想的有机肥替代化肥比例。

【目的】探究不同水氮调控下鲜食葡萄园土壤N_2O、CO_2和CH_4 3种温室气体的排放特征及其增温潜势,以期了解水氮调控对温室气体排放的贡献,旨在筛选出更为合理的水氮调控管理模式,从而为减缓葡萄园温室气体排放,促进葡萄产业可持续生产提供科学依据和技术参考。【方法】于2017年4—12月,选择在河北省葡萄主产区—昌黎,以鲜食葡萄‘红地球’为供试葡萄品种,通过田间小区设置传统水氮、移动水肥、优化水氮和优化水氮+DMPP(3,4-二甲基吡唑磷酸盐,一种新型的硝化抑制剂) 4个处理,采用密闭静态箱-气相色谱法对鲜食葡萄园土壤3种温室气体(N_2O、CO_2和CH_4)排放量进行监测,比较其综合增温潜势差异,并测定葡萄产量。【结果】N_2O排放通量施肥后呈现单峰趋势,在施肥灌水后的1—2 d出现峰值。氮肥能显著提高土壤N_2O排放通量,与传统水氮相比,减氮控水处理能降低73.03%—88.19%的N_2O平均排放通量,达到显著性差异(P0.05)。在整个试验期间,各处理土壤N_2O排放总量从高到低依次是传统水氮、优化水氮、移动水肥和优化水氮+DMPP,分别为3.90、2.83、2.76和2.65 kg·hm~(-2),排放系数介于0.58%—0.67%。与传统水氮处理相比,减氮控水处理(移动水肥、优化水氮和优化水氮+DMPP)可使N_2O总排放累积量降低27.56%—32.09%;各处理土壤CO_2和CH_4的累积排放量,分别为传统水氮(3 816.05 kg·hm~(-2)、0.060 g·hm~(-2)),移动水肥(3 387.33 kg·hm~(-2)、-0.075 g·hm~(-2)),优化水氮(3 410.95 kg·hm~(-2)、-0.036 g·hm~(-2))和优化水氮+DMPP(3 412.06 kg·hm~(-2)、-0.030 g·hm~(-2))。减氮控水处理可分别使CO_2排放累积量降低10.59%—11.23%,CH_4总排放累积量降低150.23%—224.38%。结合葡萄产量,减氮控水处理葡萄产量较传统水氮处理增加8.81%—19.35%,其中以优化+DMPP处理增幅最大,且比优化水氮和移动水肥处理也高出9.69%和2.25%。【结论】与传统水氮相比,优化水氮+DMPP处理土壤N_2O、CO_2和CH_4累积排放量分别降低了32.09%、10.59%和150.23%,总GWP降低了12.82%,实现了葡萄园温室气体减排,同时可使葡萄产量增加19.35%,达到了经济与环境双赢,综合评价为本研究中最佳水氮调控措施。

为解决规模养殖废弃物超排引起环境污染严重且资源大量浪费的问题,采用静态箱-气相色谱法,研究猪粪、沼液替代化肥条件下稻田CH4和N2O排放特征,并运用全球增温潜势(GWP)的方法对稻田CH4和N2O排放的温室效应进行估算。研究结果表明:与常规施肥相比,尽管猪粪替代化肥措施均显著(P<0.05)降低稻田N2O排放,但以100%或50%猪粪替代化肥处理仍显著(P<0.05)增加了稻田GWP及单位产量的GWP,分别提高了385.5%、218.2%和422.4%、228.4%,主要是由于猪粪替代化肥处理不仅改变了CH4排放规律,还显著增加了(P<0.05)稻田CH4排放。而采用100%或50%沼液替代化...