不同施肥處理方式對(duì)稻田甲烷排放的影響

李廣灝+汪子貂++邱征++馬志帥++楊威

摘 要：該文利用“靜態(tài)箱-氣相色譜法”，以安徽省巢湖典型圩區(qū)稻田為研究對(duì)象，研究了不同施肥處理方式對(duì)稻田溫室氣體甲烷排放的影響實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明：（1）不同施肥處理方式下，稻田的甲烷排放量規(guī)律性基本一致，其季節(jié)生長(zhǎng)排放規(guī)律呈現(xiàn)“三峰型”；（2）單季水稻田甲烷排放總量次序?yàn)椋撼Ｒ?guī)施肥>優(yōu)化施肥>空白。（3）甲烷排放主要集中水稻生長(zhǎng)的分蘗和孕穗揚(yáng)花期，在水稻分蘗期是甲烷排放速率達(dá)到最高峰。（4）在保證水稻產(chǎn)量不減的情況下優(yōu)化施肥可對(duì)水稻田甲烷減排27.1%。

關(guān)鍵詞：稻田；溫室氣體；甲烷；施肥；影響

中圖分類號(hào) S511 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-7731（2016）01-54-02

氣候變化是當(dāng)今全球面臨的重大挑戰(zhàn)，人類社會(huì)生產(chǎn)生活引起的溫室氣體排放是全球氣候變暖的主要原因，大氣中CO2、CH4和N2O是最重要的溫室氣體，對(duì)溫室效應(yīng)的貢獻(xiàn)率占了近80%。隨著全球?qū)夂蜃兓年P(guān)注度越來(lái)越高，農(nóng)業(yè)源溫室氣體排放成為全球溫室氣體研究的又一個(gè)熱點(diǎn)。本文以巢湖典型圩區(qū)稻田為研究對(duì)象，通過分期監(jiān)測(cè)稻田溫室氣體甲烷排放，研究不同施肥處理方式下稻田溫室氣體甲烷的排放規(guī)律，綜合不同施肥處理方式對(duì)水稻產(chǎn)量的影響，尋求減少農(nóng)田溫室氣體排放量的方法與措施，以助于為溫室氣體減排、改善人類生存環(huán)境、維護(hù)生態(tài)均衡以及減少氣候變化預(yù)測(cè)的不確定性提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況 實(shí)驗(yàn)時(shí)間為2014年5～10月，實(shí)驗(yàn)地位于安徽巢湖市西宋村。巢湖圩區(qū)所在的長(zhǎng)江中下游地區(qū)，是受季風(fēng)影響的典型亞熱帶地區(qū)。本研究在巢湖湖濱設(shè)置試驗(yàn)田，以大田條件下的稻田為研究對(duì)象，按“淹水—中期烤田—淹水”種植普遍采用水分管理模式。

1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 實(shí)驗(yàn)處理施肥情況，分為有機(jī)無(wú)機(jī)混合處理（優(yōu)化施肥）、施用有機(jī)肥（常規(guī)施肥）、空白（對(duì)照）項(xiàng)不同實(shí)驗(yàn)處理方式。本項(xiàng)目以采用固定箱-氣相色譜法來(lái)采集、測(cè)定稻田中的溫室氣體，以得到控制主要溫室氣體的排放通過對(duì)CH4、N2O和CO23種典型溫室氣體排放的長(zhǎng)期連續(xù)觀測(cè)，分析稻田溫室氣體排放的時(shí)間變化規(guī)律；并結(jié)合環(huán)境參數(shù)的分析測(cè)試和記錄，探討各個(gè)影響因子特別是灌溉及降雨引起的干濕交替以及施肥管理等對(duì)溫室氣體排放的影響，以期完善稻田溫室氣體排放研究。

1.3 研究方法 溫室氣體排放（吸收）通量測(cè)定采用的方法是“靜態(tài)箱-氣相色譜法”，工作原理是用特制采樣箱罩在一定面積的土壤及其植物上方，并隔絕箱內(nèi)外氣體的自由交換，測(cè)定箱內(nèi)空氣中被測(cè)溫室氣體隨時(shí)間的變化，并據(jù)此計(jì)算得到該氣體的交換通量。計(jì)算公式如下：

F=ρ×H×△C/△t×273/（273+T）×106

式中：F為溫室氣體排放通量，單位為mg·m-2·h-1，ρ為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下溫室氣體的密度，單位為kg·m-3，H為密閉箱高度，單位為m，△C/△t為單位時(shí)間密閉箱內(nèi)溫室氣體濃度的變化量，一般氣體濃度以體積比計(jì)，所以此項(xiàng)單位為h-1，T為密閉箱內(nèi)溫度，單位為℃。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥處理方式對(duì)水稻生長(zhǎng)季甲烷排放通量的影響 試驗(yàn)結(jié)果如圖1，在不同施肥措施的處理下，稻田的甲烷排放量規(guī)律性基本一致，其季節(jié)生長(zhǎng)排放規(guī)律呈現(xiàn)“三峰型”，第一個(gè)峰值出現(xiàn)在7月12日前后第一次施肥過后；第二峰值出現(xiàn)是在烤田前后；第三個(gè)峰值在水稻移栽后2個(gè)月左右施入穗肥后。

由此可知，巢湖地區(qū)單季稻田的甲烷排放主要集中在第一次施肥過后、烤田前后、施入穗肥后。在孕穗期的時(shí)候由于追肥的原因，土壤中甲烷菌的基質(zhì)比較多，并且在這段時(shí)間降水較多，水稻田內(nèi)甲烷氧化菌的活性不足，故甲烷的排放量在這一時(shí)期仍讓處于較高的狀態(tài)。

2.2 不同施肥處理方式對(duì)單季稻田甲烷排放總量的影響 如圖2所示，單季水稻田甲烷排放總量次序?yàn)椋撼Ｒ?guī)施肥>優(yōu)化施肥>空白。在不影響水稻產(chǎn)量的情況下，優(yōu)化施肥處理的甲烷排放總量相比于常規(guī)施肥處理減少了27.1%。由此可見，優(yōu)化施肥對(duì)于減少水稻田甲烷的排放是一種很好的減排措施，對(duì)減少大氣中的甲烷排放具有重要意義。

2.3 不同施肥處理方式對(duì)水稻產(chǎn)量的影響 由圖3可以看出，常規(guī)施肥和優(yōu)化施肥的水稻產(chǎn)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于空白處理的水稻產(chǎn)量，且優(yōu)化施肥相比于常規(guī)施肥其產(chǎn)量基本一致，在保證水稻產(chǎn)量不減的情況下優(yōu)化施肥可對(duì)水稻田甲烷減排27.1%。

3 結(jié)論與討論

（1）巢湖地區(qū)的單季稻田的甲烷排放主要集中水稻生長(zhǎng)的分蘗和孕穗揚(yáng)花期，在水稻分蘗期是甲烷排放速率達(dá)到最高峰。在孕穗期的時(shí)候由于追肥的原因，土壤中甲烷菌的基質(zhì)比較多，并且在這段時(shí)間降水較多，水稻田內(nèi)甲烷氧化菌的活性不足，故甲烷的排放量在這一時(shí)期仍讓處于較高的狀態(tài)。因此對(duì)甲烷減排研究有重要作用。

（2）單季水稻田甲烷排放總量次序?yàn)椋撼Ｒ?guī)施肥>優(yōu)化施肥>空白。由此可見優(yōu)化施肥對(duì)于減少水稻田甲烷的排放是一種很好的減排措施，對(duì)減少大氣中的甲烷排放具有重要意義。

（3）優(yōu)化施肥相比于常規(guī)施肥其產(chǎn)量基本一致，在保證水稻產(chǎn)量的情況下優(yōu)化施肥可對(duì)水稻田甲烷減排27.1%，對(duì)甲烷減排有積極作用。

參考文獻(xiàn)

[1]黃耀.地氣系統(tǒng)碳氮交換：從實(shí)驗(yàn)到模型[M].北京：氣象出版社，2003.

[2]王明星.中國(guó)稻田甲烷排放[M].北京：科學(xué)出版社，2001：83-172.

[3]秦曉波，李玉娥，萬(wàn)運(yùn)帆，等.耕作方式和稻草還田對(duì)雙季稻田CH4和N2O排放的影響[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2014，30（11）：216-224.

（責(zé)編：張宏民）