烤田和脲酶/硝化抑制剂施用时间对稻田CH4和N2O排放的影响

来源 :中国科学院研究生院 中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lpt207
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甲烷(CH4)和氧化亚氮(N2O)是仅次于二氧化碳(CO2)的两种重要的温室气体,稻田作为大气CH4和N2O排放的重要来源备受关注,对稻田CH4和N2O排放规律及减排措施的探索是当前的研究热点。本文通过盆栽试验、大田试验及室内同步的培养实验,探讨了水稻生长期有无秸秆施入条件下烤田开始时间和烤田持续时间、脲酶/硝化抑制剂施用时间对间隙灌溉稻田CH4和N2O排放的影响,以及间隙灌溉对稻田CH4排放的影响机理,旨在寻求CH4和N2O综合温室效应最小的稻田管理模式,为控制稻田温室气体排放、缓解全球变暖、促进气候友好型低碳农业发展提供重要理论依据。   稻田水分管理影响水稻生长期CH4和N2O排放的季节变化。间隙灌溉条件下,N2O排放集中在水分变化剧烈的烤田及随后复水期,CH4排放峰值则出现在烤田开始后的短暂时间内;持续淹水条件下,N2O排放峰值出现在施肥后且土壤温度较高时,CH4排放通量主要受土壤Eh的影响。受烤田开始时间及烤田持续时间的影响,水稻生长期CH4和N2O季节排放总量分别为28.6~64.1kgCH4hm-2和1.71~6.30kg N2O-N hm-2;随着烤田开始时间的推迟,水稻移栽后持续淹水时间增长,CH4排放量逐渐升高,而N2O排放量依次降低。与正常烤田相比,延长烤田处理CH4和N2O排放的综合温室效应最低,但降低23%的水稻产量。水稻移栽后30天左右进行正常烤田,不仅一定程度上降低CH4和N2O排放引起的综合温室效应,而且显著提高水稻产量。   秸秆施入条件下,水稻生长期CH4和N2O季节排放总量分别为206~469kgCH4 hm-2和1.33~2.88kg N2O-N hm-2。施入3.2 t hm-2秸秆处理的CH4排放量是不施秸秆处理的5~9倍,N2O排放量比不施秸秆处理减少19~42%。秸秆施入时,与正常烤田相比,水稻移栽后提前烤田降低7~20%综合温室效应,且不影响水稻产量。延长烤田处理的水稻产量最低,低于正常烤田处理的6~8%。对间隙灌溉稻田而言,秸秆施入时提前烤田为值得推荐的烤田模式。   脲酶抑制剂氢醌(hydroquinone,HQ)和硝化抑制剂双氰胺(dicyandiamide,DCD)与氮肥混合施用能同时降低稻田CH4和N2O排放。受DCD或HQ/DCD施用时间的影响,水稻生长期CH4和N2O排放总量分别为25.0~43.4 kg CH4 hm-2和1.73~5.19kgN2O-N hm-2。水稻移栽前与基肥混施DCD或HQ/DCD可以降低21~35%的CH4排放总量和8~19%的N2O排放总量;调节DCD或HQ/DCD施用时间至分蘖期(烤田前)显著降低30~56%的N2O排放总量,同时降低5~12%的CH4排放总量;推迟DCD或HQ/DCD施用时间至水稻抽穗期对CH4和N2O排放影响不大。与基肥混施脲酶/硝化抑制剂显著降低稻田CH4排放,而水分变化剧烈的烤田前施用脲酶/硝化抑制剂显著降低N2O排放通量。与不施HQ/DCD的对照处理相比,水稻分蘖期施用DCD或HQ/DCD可提高18~30%水稻产量。对间隙灌溉稻田,推迟HQ/DCD施用时间至水分变化剧烈的烤田前且与分蘖肥混施是一项值得推广的稻田脲酶/硝化抑制剂施用模式。   稻田水分管理通过影响CH4产生潜力和CH4氧化潜力而影响稻田CH4排放通量。室内培养条件下,无论间隙灌溉还是持续淹水,水稻生长期稻田土壤产CH4潜力变化模式相似;烤田期间及后期干湿交替阶段,间隙灌溉的CH4氧化潜力明显高于持续淹水。烤田前,两处理土壤CH4产生潜力和氧化潜力的大小及其季节变化趋势一致,使得两处理CH4排放通量的大小及其季节变化趋势一致;烤田后,持续淹水处理土壤CH4产生潜力明显大于间隙灌溉处理,而CH4氧化潜力明显低于间隙灌溉处理,导致CH4排放通量显著高于间隙灌溉处理。田间原位观测试验中,间隙灌溉和持续淹水处理CH4排放通量分别为0.71~4.07 mgCH4 m-2h-1和0.79~15.6 mg CH4 m2h-1。对间隙灌溉稻田土壤,降低CH4产生潜力和提高CH4氧化潜力可能是烤田降低稻田再淹水后CH4排放量的主要原因。   土壤性质是影响稻田CH4和N2O排放的重要因素之一。土壤Eh与稻田CH4排放的季节变化呈显著负相关;土壤温度显著影响稻田N2O排放通量,而对CH4排放通量的影响程度因是否存在其它制约因子而异。
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