科研产出
干湿交替灌溉模式在湖南稻区适用性及其甲烷减排潜力评估
《农业工程学报 》 2022 EI 北大核心 CSCD
摘要：减排技术适用性评估的缺失，限制了区域水稻生产精准减碳政策的制定和中国双碳战略相关体系的完善。该研究通过对湖南水稻生产现状分析和干湿交替灌溉甲烷（CH4）减排技术区域适用性评估，力求为湖南水稻主产区提供精准的丰产减排水分管理措施。收集2016—2019年湖南水稻生产数据及各地市多年（1960—2017年）气象数据，利用基于稻田水分平衡模型的干湿交替灌溉技术适用性评估方法并结合地理信息系统工具，评估了该方法在湖南稻区的适用性及其加权CH4减排潜力。结果表明：2016—2019年湖南水稻播种面积略有下降，其中早、晚稻播种面积且单季稻播种面积逐年增加；而水稻单产稳步增加，单季稻4a内年均单产为7259kg/hm~2，比双季早、晚稻分别高21.68%、13.19%。在湖南省地市和县区两级层面上，干湿交替灌溉适用性均具有显著的时间和空间差异，市、县两级层面上，相比早稻和中稻，晚稻更适宜实施干湿交替灌溉。针对水稻生育期，早稻季生长后期干湿交替灌溉适宜性较高，单季稻生长中、后期适宜性更好，而晚稻除分蘖期，其余生育期均适合执行干湿交替灌溉技术。干湿交替灌溉技术在湖南稻区有较大的减排潜力（51.16%），考虑适用性情景的干湿交替灌溉（Alternate Wetting and Drying,AWD）加权减排量达49.36万t，占全国稻田CH4排放的5.54%。在确保稻谷供应的基础上，因时因地制宜的实施动态的干湿交替灌溉精准调控技术，是湖南水稻生产低碳转型高质量发展的关键举措。
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厢作免耕下生态种养对稻田CH4和N2O排放的影响
《农业环境科学学报 》 2021 北大核心 CSCD
摘要：为明确厢作免耕养鸭、养鱼模式对双季稻田CH4、N2O排放量及其增温潜势（GWP）和温室气体排放强度（GHGI）的影响,了解稻田厢作免耕养殖的温室气体排放情况,本研究设置厢作免耕养鸭（W-RD）、厢作免耕养鱼（W-RF）、厢作免耕（W-CK）、平作翻耕养鸭（F-RD）、平作翻耕养鱼（F-RF）和平作翻耕（F-CK）6个处理进行大田对比试验,采用密闭静态箱法收集CH4和N2O的排放量,探究双季早晚稻田CH4和N2O的累积排放量、GWP和GHGI。结果表明:早稻CH4累积排放量在分蘖末期-孕穗期阶段排放最多,晚稻CH4累积排放量主要集中在返青-分蘖末期阶段,相对于晚稻,早稻CH4排放量占双季稻总排放量的61.60%～77.00%。早稻和晚稻的N2O累积排放量均在分蘖末期-孕穗期阶段排放最多,W-CK处理N2O累积排放量最高为7.85 kg·hm-2,F-RF处理最低为2.64 kg·hm-2,且W-CK与F-RF处理达到显著差异;厢作免耕各处理早晚稻累积N2O排放的CO2当量均显著高于平作翻耕各处理,且厢作免耕与平作翻耕各处理均显著低于CK处理。双季稻全球增温潜势（总GWP）和双季稻温室气体排放强度（总GHGI）均以F-CK处理最高(总GWP为25 258.08 kg·hm-2,总GHGI为4 501.41 kg CO2-eq·kg-1),以W-RF处理最低(总GWP为14 819.94 kg·hm-2,总GHGI为2 322.83 kg CO2-eq·kg-1),W-RF处理总GWP和总GHGI分别低于F-CK处理41.33%、48.40%,均达到显著差异。双季水稻总产量中W-RF和F-RF处理显著高于其他处理,W-RF和F-RF处理周年水稻总产量分别为13.36、13.20 t·hm-2。综上所述,厢作免耕养鱼模式（W-RF）与其他处理相比既可保证水稻高产又可降低GWP和GHGI,而厢作免耕养鸭模式（W-RD）对稻田温室气体排放的影响还需要进一步研究。
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稻油不同轮作模式对农田甲烷和氧化亚氮排放的影响
《环境科学 》 2020 北大核心 CSCD
摘要：以南方稻区不同轮作模式为研究对象,采用静态箱-气相色谱法研究水稻-油菜轮作处理的甲烷(CH4)和氧化亚氮(N2O)排放特征,并估算稻田增温潜势(GWP)和温室气体排放强度(GHGI).结果表明,双季稻田、一季中(晚)稻田、油菜地和休闲地CH4平均排放量分别为135.25, 55.64、 5.05和1.89 kg·hm-2,稻季CH4排放占不同轮作周年CH4排放的91.8%~98.5%,稻田土壤水溶性有机碳与CH4排放呈显著正相关,常规晚稻稻田CH4排放比杂交晚稻高18.7%(P<0.05);双季稻田、一季中(晚)稻田、油菜地和休闲地N2O平均排放量分别为0.94、 0.64、 1.38和0.24 kg·hm-2,油菜地的N2O排放占周年排放的57.2%~70.2%,双季稻和一季稻处理的冬闲农田N2O排放占周年排放的17.8%和30.6%,杂交稻和常规稻稻田N2O排放无显著性差异;双季稻-冬闲和双季稻-油菜的GWP处理高于稻-油和稻-冬闲处理,稻季排放CH4的GWP占轮作周年GWP排放的71.2%~90.9%; GHGI以稻-稻-油菜最高,稻-油和稻-冬闲处理较低,综合环境效益和经济效益,建议南方稻区选择杂交晚稻-油菜的种植模式,有利于南方多熟制稻田的温室气体减排.
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有机肥等碳施用对稻田甲烷和氧化亚氮排放的影响（英文）
《Agricultural Science & Technology 》 2018
摘要：为研究有机肥等碳施入稻田对温室气体排放的影响,设置猪粪、鸡粪和稻草分别与化肥混施处理,利用静态箱法-气相色谱仪监测稻田甲烷(CH_4)和氧化亚氮(N_2O)排放通量并进行分析。结果表明,化肥处理(CF)CH_4季节排放总量为271.47 kg/hm~2,猪粪(PM)、鸡粪(CM)和稻草(RS)处理的CH_4排放分别比CF处理增加50.61、260.22和602.82 kg/hm~2;CF处理N_2O排放为1.22 kg/hm~2,PM、CM和RS处理的N_2O排放分别比CF处理减少23.6%(P<0.05)、31.7%(P<0.05)和30.9%(P<0.05);CH_4季节排放通量与土壤Eh值呈极显著负相关关系,与土壤温度呈极显著正相关关系;肥料中被167 mmol/L高锰酸钾氧化的有机碳(ROC_(167))显著影响稻田CH_4排放,与稻田CH_4总量的相关系数为0.872(P<0.05)。施有机肥处理水稻平均产量比CF处理增加6.8%;不同有机肥中,以PM处理的增温潜势和温室气体排放强度最小,与不施肥和CF处理无显著性差异。可见,猪粪能较好的协调环境与产量之间的关系,并含有低含量的ROC_(167),是值得推荐的施肥方式。
关键词： 稻田 甲烷 氧化亚氮 土壤Eh值 易氧化有机碳 温室气体排放强度
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不同有机肥对稻田温室气体排放及产量的影响
《农业工程学报 》 2018 EI 北大核心 CSCD
摘要：为研究有机肥施入稻田对温室气体排放的影响,设置猪粪、鸡粪和稻草分别与化肥混施处理,利用静态箱法-气相色谱仪监测稻田甲烷(CH_4)和氧化亚氮(N_2O)排放通量并进行分析。研究结果表明,化肥处理(CF)CH_4季节排放为202.1、279.9和332.5 kg/hm~2,与猪粪(PM)无显性差异,明显低于鸡粪(CM)和稻草(RS)处理;CF处理N_2O排放总量最高,与有机肥处理无显著性差异;CH_4季节排放通量与土壤Eh值呈极显著负相关关系,与土壤温度呈极显著正相关关系;肥料中不同活性有机碳质量分数为18.4~114.5 g/kg,肥料中被167 mmol/L高锰酸钾氧化的有机碳(ROC167)与稻田CH_4排放总量呈显著正相关关系(相关系数为0.872,P<0.05);施有机肥第三年水稻平均产量比CF处理增加14.3%(P<0.05);不同有机肥中,以PM处理的增温潜势和温室气体排放强度最小,与不施肥和CF处理无显著性差异,猪粪的ROC167含量低,能较好的协调环境与产量之间关系,是值得推荐的有机肥种类。
关键词： 土壤 温室气体 甲烷 有机肥 稻田 氧化亚氮 Eh值
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不同稻草还田模式下双季稻田周年CH_4排放特征及温室效应
《农业环境科学学报 》 2015 北大核心 CSCD
摘要：采用静态箱-气相色谱法对南方双季稻田稻季无草翻耕冬季休闲(CK)、周年稻草焚烧还田翻耕(BST)、稻季稻草覆盖免耕冬季高桩(SNTH)、稻季稻草覆盖免耕冬季翻埋(SNTB)和稻季稻草翻耕还田冬季稻草翻埋(STB)5种稻草还田模式下双季稻田周年CH4排放进行观测,分析双季稻田周年CH4排放特征及其温室效应,旨在探索双季稻田CH4减排最佳的稻草还田方式及土壤耕作调控技术模式。结果表明:早、晚稻季CH4排放总量分别占全年CH4排放总量的43.9%和52.1%,冬闲季CH4排放比例很小,仅为4.0%;稻草还田显著增加了周年CH4排放总量(P<0.05),增加幅度为25.9%~92.8%(P<0.05),与STB处理相比,SNTH处理和SNTB处理均能显著降低CH4排放(P<0.05);不同稻草还田处理周年CH4温室效应大小顺序为:STB>BST>SNTB>SNTH>CK。可以看出,双季稻田稻季稻草覆盖免耕还田、冬季翻埋稻草还田或留桩还田能显著减缓因稻草直接还田CH4排放引起的温室效应,在南方双季稻区是一项可行的CH4周年减排的稻草还田调控技术模式。
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稻田土壤还原性物质特征及与甲烷排放的关联性分析
《农业现代化研究 》 2014 北大核心 CSCD
摘要：以南方稻田土壤的定位试验为研究对象,选取其中的五种不同施肥(无肥、化肥、猪粪+化肥、鸡粪+化肥、稻草+化肥)处理,监测了水稻生长期间土壤活性还原性物质、活性有机还原性物质、亚铁(Fe2+)含量、土壤Eh值和甲烷(CH4)排放的动态变化,分析还原性物质与CH4排放的关系。结果表明,水稻生长前期稻田CH4排放通量、土壤活性还原性物质、活性有机还原性物质和Fe2+含量均较高,并随水稻生长呈逐渐下降的趋势;而土壤Eh在水稻整个生育期介于-238至118 mv之间,且为水稻生长前期低,后期高。施用有机肥后的土壤活性还原性物质和Fe2+含量比化肥处理平均分别增加了13%和11%,而土壤Eh值则低于无肥和化肥处理。相关分析表明,CH4排放通量与土壤中活性还原性物质、Fe2+均呈极显著正相关关系,而与土壤Eh呈极显著负相关关系。通过逐步回归分析进一步表明,土壤中Fe2+含量显著影响稻田CH4排放,控制稻田土壤中Fe2+含量有利于稻田CH4的减排。
关键词： 稻田 甲烷 土壤活性还原性物质 亚铁(Fe2+) 土壤Eh值
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不同外源有机碳对稻田甲烷排放和易氧化有机碳的影响
《农业现代化研究 》 2013 北大核心 CSCD
摘要：本文以猪粪、鸡粪和稻草等外源有机碳与水稻土混合淹水培养,监测其甲烷排放动态,并采用高锰酸钾氧化法进行易氧化有机碳分组,研究其甲烷排放、土壤易氧化有机碳组分之间的动态相关性,旨在弄清土壤易氧化有机碳组分之间的相互转化关系及其与甲烷排放的关系。结果表明,稻田土壤与外源有机碳混合淹水培养极显著增加了CH4排放,其中,土+稻草处理的CH4排放量(178.8 kg/hm2)较对照(纯土处理)增加达265.2%(P<0.01),土+鸡粪处理和土+猪粪处理分别增加了127.3%(P<0.01)和95.3%(P<0.01);外源有机碳的添加增加了土壤中易氧化有机碳AOC3.33、AOC16.7-3.33、AOC33-16.7和AOC167-33的含量,且土壤极易氧化有机碳AOC3.33和AOC16.7-3.33关联性较强,且总体上分别与CH4排放通量呈极显著动态相关(P<0.01);有机碳AOC33-16.7和AOC167-33之间,以及分别与AOC3.33、AOC16.7-3.33、CH4排放通量之间动态相关性较差。可见,淹水条件下易氧化有机碳AOC3.33和AOC16.7-3.33极显著影响稻田土壤CH4排放。
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免耕条件下稻草还田方式对温室气体排放强度的影响
《农业工程学报 》 2012 EI 北大核心 CSCD
摘要：为探讨免耕条件下的稻草高茬和覆盖还田对双季稻田温室气体排放强度(GHGI)的影响,该研究利用静态箱-气相色谱法,对免耕稻草不还田(NWS)、免耕高茬还田(HN)和免耕覆盖还田(SN)3处理稻田GHGI进行了连续2a的观测。结果表明,在各处理水稻产量差异不显著时,双季稻田的GHGI主要由温室气体排放量决定;在稻草用量相同的情况下,2种稻草还田方式均增加了稻田的GHGI,且高茬还田的增加幅度大于覆盖还田,说明高茬还田增强了温室气体通过水稻体内通气组织传输的能力。在20和100a尺度上,甲烷的GHGI均远大于氧化亚氮,在20a尺度上,早稻各处理甲烷的GHGI平均为N2O的109倍,晚稻为14倍,而在100a尺度上,这个倍数有所下降,分别只有35倍和3.77倍,可见,减少甲烷排放是减缓稻田温室气体排放强度的首要目标。在等稻草量的前提下,相比留高茬还田,覆盖还田能有效控制稻田GHGI。该研究可为中国华中地区双季稻田碳增汇和温室气体减排研究提供参考。
