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毕业论文

英文翻译

原文标题 Wheat straw management affects CH4 and N2O emissions from rice fields

译文标题 秸秆施用对稻田氧化亚氮和甲烷排放的影响及其机制研究

秸秆施用对稻田氧化亚氮和甲烷排放的影响及其机制研究

Jing Ma ,Erdeng Ma Hua Xu ,Kazuyuki Yagi bZucong Cai a

1.中国科学院土壤科学研究所土壤与可持续农业国家重点实验室，北京东路71号，南京210008

2.日本筑波305-8604,Kannondai, 3-1-3, bNational Institute of Agro-Environmental Sciences, Tsukuba 305-8604

3..中国科学院研究生院，北京100049

摘要：2004年至2006年在江苏省进行了为期3年的CH4田间试验和稻田N2O排放的影响，不同的麦秸管理措施之前水稻种植。麦秆还田、无秸秆还田、混合均匀还田、埋秸秆还田五种方法试验采用沟渠覆盖和条带覆盖。混合均匀是最重要的区内常见的管理方法。结果表明，与无秸秆相比，秸秆利用率均匀其中CH4排放显著增加3.9-10.5倍，N2O排放显著减少

1 - 78%。填埋秸秆产生的甲烷排放量与均匀填埋秸秆产生的甲烷排放量相当，埋设秸秆的N2O排放量为均匀埋设的94-314%。相比之下,混合均匀后，沟渠复盖和条带CH4排放量分别降低了23% - 32%和32%沟渠覆盖N2O排放增加1.4-3.7倍，沟渠覆盖N2O排放增加5.1倍在带状覆盖。在水稻生长季节，N2O的排放量与N2O相比可以忽略不计排放甲烷。沟渠覆盖与埋设之间籽粒产量无显著差异秸秆秸秆，混合均匀，无秸秆。与无秸秆相比，粮食增产27%在带状覆盖。基于这些结果，提出了小麦秸秆还田的最佳管理措施小麦秸秆条带覆盖是小麦秸秆部分或全部覆盖于田间的一种还田方式稻田CH4排放，水稻产量不下降。

1.引言

甲烷(CH4)和一氧化二氮(N2O)是强温室具有全球变暖潜势(GWP) 25倍和298倍的气体分别大于100-上的二氧化碳(CO2)年的地平线(政府间气候变化专门委员会，2007年)。此外，CH4还会影响其化学性质和氧化能力大气中N2O的增加是一个重要因素在平流层臭氧损耗。

稻田已被确定为重要来源之一占大气CH4的15% - 20%全球总人为CH4排放(Sass和Fisher, 1997;奥拉克等，2001)。最近的一些实验已经证明了这一点大量的N2O从稻田中排放，这可能归因于氮肥和水的共同作用管理(Cai et al.， 1997;陈等，1997;Nishimura et al .,2004;Yu et al.， 2004)。以满足日益增长的全球需求粮食、大米的产量可能会在面积和强度上增加CH4和N2O的排放量。京都议定书诞生了2005年生效，将二氧化碳之后的CH4和N2O列为温室气体

应该控制的气体。因此，迫切需要建立减少CH4和N2O排放的技术和实践在保持或增加水稻产量的同时，从稻田中获取。中国有1300万公顷的稻麦种植面积，主要集中在长江流域的四个省，即江苏，安徽、湖北、四川(郑，2000)。农作物生产不可避免地会产生大量秸秆残留物。返回作物秸秆还田是我国大力推荐的一种还田措施增加土壤肥力和土壤有机碳储存(Singh et al.，2004;Tirol-Padre等，2005)。然而，常见的做法是将作物秸秆均匀地混入表层土壤提供了一个来源的C，这已被证明是显着增强CH4排放(Watanabe et al.， 1995;Singh et al.， 1996;Cai, 1997;邹等，2005)，N2O排放略有降低(Bronson等1997;邹等，2005)，来自稻田。因此，这是可能的既能维持土壤生产力，又能减少CH4和N2O的排放。对新鲜作物秸秆的适当管理可以实现这些目标。除了合并小麦秸秆的常见做法均匀地埋入表土中，将麦秸平行埋好免耕沟渠是另一种还田方式。水稻种植前的秸秆(Han et al.， 1992;钟等，2003;

然而，其对CH4和N2O排放的影响据我们所知，还没有报道过。Yan等(2005)报道称，CH4的平均季节性流量在增加对有机物增加的反应是对数的，而不是线性的。因此，把稻草集中成行稻田整体上可以减少稻田CH4的排放，相比之下，一层平铺的稻草。此外,以前的

研究报告了减少水稻CH4排放的方法领域，包括从有氧运动中获得的有机修正堆肥秸秆(Yagiet al.， 1997;(Wassmann et al.， 2004)，在冬季作物种植季节引入作物秸秆代替

水稻生长季节(Lu et al.， 2000;徐等，2000)，以及水稻秸秆免耕栽培在水稻表面的应用

(Chareonsilp et al.， 2000;Harada et al.， 2005)。这些结果表明，新鲜秸秆可以减少CH4的排放暴露在光照和氧化条件下。在本研究中，我们采用了五种小麦秸秆施用方法在2004年至2006年种植水稻之前，同时进行了CH4和N2O排放的测量。我们的目标是否量化了CH4和N2O的排放量受各种因素的影响麦秸管理规范。

2. 材料和方法

2.1。现场场地及实验设计在中国江苏省进行了两项实地研究。在在2004年和2005年的季节里，田地里种了一种水稻油田位于中国江苏省宜兴市大埔镇(31170N,119540E).对试验田土壤进行分类作为类型化Epiaquepts(美国农业部分类1975)，与土壤性质为初始pH (H2O) 6.23，总c1.26%，总n0.13%。在2006年，由于土地征用，田间试验转移到江苏省句容市兴乡镇的一处稻田省,中国(31580N,119180E).稻田的土壤是分类为类型Haplaquepts(美国农业部分类法1975)。土壤pH值(H2O)为5.9，总C和总N分别为0.82%和0.11%。这两块地以前是在水稻和冬小麦轮作的双套种制度下耕种的。大米和采用稻麦轮作制生产小麦秸秆去除或应用于随后的作物。的收获水稻秸秆在3.75 t ha1干重条件下在大埔进行表面处理并于兴乡镇迁址之初前期小麦的季节。收获的麦秸被切碎了约0.1 m长，然后应用于两个字段在水稻移栽。

研究了小麦秸秆还田的五种方法一式三份，随机分组设计。五种方法为(一)不施麦杆(不施麦杆);(2)沟渠是否填满了农田的土壤，麦秸是否铺好了均匀地覆盖于田间，耙入0.1 m表土(均匀)结合);麦秸均匀地埋在沟渠里覆盖0.02 m土壤至田间水平，免耕(埋草);(四)沟渠深度减半

在原有土壤深度的基础上，均匀覆盖麦秸在抬高的沟渠上，最终高度为0.06米高于田面，则为麦秸地膜免耕(沟渠覆盖)0.02 m土壤;和沟渠填满了田地一级的土壤和麦秸在3米长的地块上均匀覆盖，宽0.25 m，高0.1 m，麦秸地膜为覆盖0.02米土壤，免耕(带状覆盖)。然后在稻谷季节，麦秸除无秸秆外均在处理在田地里均匀地结合，重新建立了排水沟。这些沟渠长16米，宽0.25米，宽0.14米；大浦镇深1.8米，长3米，宽0.25米，新乡镇深0.1米，间距1米，没有稻草,均匀。2004年采用秸秆还田和埋秸秆还田方式，共7种沟渠里填满了麦秸，每复制一块埋草。2005年，采用沟渠覆盖代替埋秸秆，因为埋秸秆的CH4排放不是

低于2004年的平均合并比例假设。六条沟渠每条都填满了麦秸2005年沟渠复盖小区。五种方法2006年开始回收麦秸。小麦草埋设在两处，每处重复埋设秸秆地、沟渠2006年覆盖和带状覆盖。实验设置表1显示了两个站点。

2.2采样和测量

同时监测甲烷和N2O通量静态室技术。通量室(0.5 m长0.5米宽1米高)覆盖了六座山的水稻稻田内，与种植密度室(山间距)0.25米0.17米，每山3株幼苗)是否与在房间外面。房间的塑料底座在水稻移植前安装在所有地块，并保留在那里直到收割水稻。可移动木板路(2米长)在稻季开始时设置，以避免土壤扰动在采样和测量过程中。气体样品采集于施肥后10天，每隔2-3天施用一次，4 - 3天施用一次5天间隔，直到最后2个月水稻生长时为7天

使用采样间隔。每个燃烧室四个气体样本每隔10分钟用18ml真空瓶收集每抽样日上午8时至12时。与均匀混合处理相反，小麦秸秆在每个重复的地块掩埋秸秆，沟渠覆盖和带材

2004年地膜覆盖集中在7个沟渠，6个地膜2005年，和2006年的两条沟渠或地膜。两个室安装在每个复制小区，监测CH4和N2O的通量埋草、沟渠地膜、条带地膜处理。A室覆盖着沟渠或地膜，或覆盖着一些田地在它的一侧，B室覆盖着两个相邻沟渠或地膜之间的田地。测量了甲烷和N2O的通量通过B室(FB)是那些非沟渠或非覆盖通过A室(FA)测量的面积为沟渠和非沟渠的平均值或覆盖层和非覆盖层的平均值。因为沟渠或护根物只占面积的一半a室埋草甲烷和N2O通量，沟渠覆盖和条带覆盖的平均通量图的整个面积乘以相应的面积和沟渠和非沟渠的通量或覆盖层和非覆盖层的通量。用气相色谱仪对气体浓度进行了分析(岛津GC-14B，日本)配备火焰电离用于CH4分析的检测器和用于N2O的电子捕获检测器分析。甲烷和N2O的通量由线性测定每次采样时(0,10,20和)气体浓度的增加关闭腔室30分钟)，并根据面积进行调整房间的容积。总CH4和N2O排放量为计算如下:

其中Di表示天数，Fi表示测量到的通量第i个采样间隔，n是采样间隔的个数。

监测CH4和N2O通量时，土壤Eh为0.1 m同时使用pt电极测量深度(日本Hirose Rika株式会社)和氧化还原潜能带有参考电极的仪表(Toa pn -41)。在埋草,沟渠覆盖和条带覆盖，土Eh在or 0.1 m深度同时测定了秸秆埋设区之间的距离。野外水层深度是人工测量的。大米粮食产量是由每个复制1平方米的面积决定的绘图并调整到14%的含水率。

2.3 统计分析采用SPSS 10.0软件进行统计分析适用于Windows (SPSS Inc.， Chicago)。最小显著性差异检验是否用于比较每种治疗方法之间的方法的一年。均值标准差的计算采用微软Excel 2003软件。

3.结果

3.1 甲烷我们发现了相似的时间趋势，但振幅不同覆盖秸秆不同地区CH4通量和土壤Eh值，

沟渠覆盖和带状覆盖地块(图1a-c)。在水稻生长的三个季节，CH4通量和土壤Eh的测定

非沟渠区和非覆盖区值差异不显著与没有吸管的不同(图1a-c)。CH4的平均通量2004年埋草沟中CH4 m2 h1为38.30 mg2006年是37。06毫克CH4 m2 h1，是6和4倍分别均匀合并。2004年和2006年，土壤Eh埋沟中秸秆的减少速度快于均匀埋沟水稻移植后合并(图1a,c)。平均甲烷沟渠覆盖层通量为111.70 mg CH4 m2 h12005年是19.49 mg CH4 m2 h1 2006年是4到2倍分别均匀地混合。在这两个季节，土壤啊沟渠覆盖的地膜价值不显著不同于水稻移植后均匀组合(图1b,c)。2006年，CH4的平均通量为13.74 mgCH4 m2 h1在条状地膜覆盖中，约为条状地膜覆盖的1.5倍均匀合并。土壤Eh值在条带地膜覆盖中的应用与均匀合并没有显著差异吗2006年水稻移植后(图1c)。混合均匀排放的甲烷约为无秸秆排放的3.9-10.5倍(表2)CH4的发射量在两组间有显著差异填埋秸秆，拌匀(表2)混合均匀后，CH4的排放量减少了23-32%沟渠覆盖和条带覆盖各占32%(表2)。

3.2 一氧化二氮的N2O通量也出现了类似的时间变化不同地区在埋草、沟渠覆盖和条带覆盖地(图2a-c)。然而，N2O的排放是不同的在这些区域之间(图2a-c)。和CH4一样，N2O在非沟渠和非覆盖区无显著差异从那些没有稻草的人(图2a-c)。一氧化二氮在沟里流动2004年平均埋草量为7.12 mg N2O-N m2 h14.81 mg N2O-N m2 h1在2006年，只有51%和57%分别均匀合并。一氧化二氮在2005年沟渠覆盖平均覆盖量为2.99 mg N2O-N m2 h12006年是18。62 mg N2O-N m2 h1, 1。2和2。2倍分别均匀合并。平均N2O通量为59.47 mg N2O-N m2 h1，大约是均匀混合的7倍。总N2O排放量随小麦埋藏位置的不同而变化秸秆(表2).与无秸秆相比，led混合均匀N2O排放量减

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