劉 芳，李天安,2，樊小林

(1 華南農(nóng)業(yè)大學(xué) 廣東省高校環(huán)境友好型肥料工程技術(shù)研究中心，廣東 廣州 510642；2 西安詠春生態(tài)環(huán)境有限公司，陜西 西安 710024)

控釋肥和覆草旱種對晚稻稻田CH4和N4O排放的影響

劉 芳1，李天安1,2，樊小林1

(1 華南農(nóng)業(yè)大學(xué) 廣東省高校環(huán)境友好型肥料工程技術(shù)研究中心，廣東 廣州 510642；2 西安詠春生態(tài)環(huán)境有限公司，陜西 西安 710024)

【目的】 明確覆草旱種和控釋肥對稻田CH4和N2O排放通量、累積排放量、溫室效應(yīng)及排放強(qiáng)度的影響，探討稻田溫室氣體減排的有效措施，為水稻的科學(xué)栽培提供理論依據(jù)?！痉椒ā?采用田間試驗，用靜態(tài)箱法采集氣體，研究常規(guī)水田(對照)、覆草旱種稻田和覆草旱種控釋肥稻田CH4和N2O日排放通量的變化規(guī)律及稻田CH4和N2O的累積排放量、溫室效應(yīng)和排放強(qiáng)度的變化?！窘Y(jié)果】 常規(guī)水田CH4排放主要集中在苗期、分蘗初期和最大分蘗期，持續(xù)時間為35 d；覆草旱種稻田和覆草旱種控釋肥稻田CH4排放則主要集中在苗期和分蘗初期，持續(xù)時間均為15 d，二者的CH4累積排放量顯著低于常規(guī)水田，僅為常規(guī)水田的20.00%和17.98%。常規(guī)水田僅在烤田期有少量N2O排放；覆草旱種稻田N2O排放集中在最大分蘗期，持續(xù)時間為10 d，累積排放量顯著高于常規(guī)水田；覆草旱種控釋肥稻田N2O排放集中在分蘗初期，持續(xù)時間為7 d，累積排放量與常規(guī)水田無顯著差異，但顯著低于覆草旱種稻田。覆草旱種對稻田CH4和N2O的全球增溫潛勢和排放強(qiáng)度無影響，但覆草旱種結(jié)合施用控釋肥能顯著降低稻田CH4和N2O的增溫潛勢和排放強(qiáng)度，與常規(guī)水田相比分別減少了77.66%和76.47%?！窘Y(jié)論】 覆草旱種配施控釋肥是明顯減少稻田溫室效應(yīng)的有效措施，是一種科學(xué)的水稻種植模式。

控釋肥；覆草旱種；晚稻；CH4；N2O

甲烷(CH4)和氧化亞氮(N2O)是兩種重要的溫室氣體，CH4和N2O的增溫潛勢分別為CO2的 23 和 296 倍[1]。全球范圍內(nèi)，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)排放的CH4和N2O 分別占人類活動造成的CH4和N2O排放總量的 50% 和 60%[2]，其中灌溉稻田CH4排放量占大氣甲烷總來源的9%～19%[1]。中國農(nóng)業(yè)源溫室氣體占全國溫室氣體排放總量的17%[3]。據(jù)統(tǒng)計，2007 年，中國農(nóng)田N2O排放量達(dá)到 288.4 Gg，其中化學(xué)氮肥投入的貢獻(xiàn)份額達(dá)77.64%[4]。

緩/控釋肥料不僅可以提高作物產(chǎn)量及其肥料利用率[5-6]，還能影響作物生長期田間CH4和N2O的排放。盆栽和室內(nèi)培養(yǎng)試驗表明，緩釋氮肥、包膜控釋肥可以顯著降低無作物土壤的N2O排放量[7-9]。大田試驗表明，緩釋尿素/包膜尿素能顯著減少黑土玉米地/夏玉米季N2O的排放[10-11]，但增加了黑土稻田CH4的排放量[10]；控釋肥可以有效抑制小麥生長季[12]、常規(guī)稻田[13-14]N2O的排放量，但促進(jìn)了常規(guī)稻田CH4排放[15]。

由于淡水資源的日益緊缺及南方的季節(jié)性干旱，水稻節(jié)水灌溉技術(shù)、旱種技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生并日臻完善。水稻節(jié)水灌溉或旱種由于改變了水稻的生態(tài)環(huán)境，因此降低了稻田CH4排放總量[16-20]。然而，另一方面旱種稻田氮素硝化作用增強(qiáng)，其結(jié)果為氮素的反硝化提供了充足的氮源，因而增加了N2O排放量[19-20]。若在旱種稻田進(jìn)行地表覆蓋薄膜或秸稈，則可以有效抑制N2O排放量的增加[19]?？梢姡竟?jié)水旱種雖可節(jié)水和減少CH4排放，但是卻增加了N2O排放。

鑒于緩控釋肥有減排N2O的作用，而覆蓋旱種則有減排CH4的作用，故設(shè)想將2種減排措施結(jié)合共同用于種植水稻，即將覆蓋旱種和控釋肥同時實施于水稻種植， CH4和N2O減排效果如何，對此國內(nèi)外尚少見報道。為此，本試驗在華南地區(qū)研究控釋肥與覆草旱種相結(jié)合的種植措施對旱種稻田CH4和N2O排放量的影響及其溫室效應(yīng)，以探討稻田溫室氣體減排的有效措施，為水稻的科學(xué)栽培提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗設(shè)計

試驗地設(shè)在華南農(nóng)業(yè)大學(xué)試驗農(nóng)場。試驗共設(shè) 3 個處理，分別為常規(guī)水田處理、覆草旱種處理、覆草旱種控釋肥處理，每處理 3 次重復(fù)。小區(qū)面積為 72 m2(12 m×6 m)，隨機(jī)排列。常規(guī)水田和覆草旱種 2 個處理的氮肥為尿素、磷肥為過磷酸、鉀肥為氯化鉀，N、P2O5、K2O 施用量分別為180，90和90 kg/hm2，磷鉀肥以基肥一次施入。常規(guī)水田處理中，氮肥按基肥∶分蘗肥∶孕穗肥=4∶3∶3施用;覆草旱種處理中，稻田氮肥以基肥∶分蘗肥∶孕穗肥=3∶4∶3施用；覆草旱種控釋肥處理中，所施肥料為釋爾富包膜控釋肥(17-9-8)，釋放期為 3 個月，以基肥一次施入，氮肥用量同其他 2 個處理，為 180 kg/hm2。

供試土壤為赤紅壤發(fā)育的水稻土，其基本理化性狀為：有機(jī)質(zhì) 27.01 g/kg，全氮 0.89 g/kg，全磷 0.97 g/kg，速效氮 29.00 g/kg，速效磷 37.48 g/kg，速效鉀 29.95 g/kg，土壤飽和含水量為 33.08%，pH為 5.70。

供試水稻為“豐華占”，生育期 110 d。水稻種植密度為 0.25 m×0.15 m。08-01移栽，移栽后第 14天為分蘗初期，第 28 天為最大分蘗期，第 42 天為孕穗期，第 56 天為抽穗期，第 70 天為灌漿乳熟期，第 84 天為蠟熟期，第 101 天為成熟期。08-21施分蘗肥，09-11追施孕穗肥，11-08收獲。

常規(guī)水田除在烤田期間(08-28-09-01)和收獲前 2 周內(nèi)停止灌水外，其余時間田間保持3～5 cm水層。在旱種稻田，通過安裝在 20 cm土層的張力計監(jiān)測土壤水勢，當(dāng)張力計讀數(shù)大于 50 kPa時，計量灌溉井水 2～3 t/小區(qū)。當(dāng)降雨致旱種稻田積水時，排水并記錄排水量。水稻整個生育期日降雨量見圖1。覆草旱種稻田移栽前排水，無明水移栽，移栽后第2天覆蓋水稻秸稈，覆蓋量為 4 860 kg/hm2。

圖1 水稻整個生育期的日降雨量

1.2 CH4和N2O的采集與測定

稻田CH4和N2O采用靜態(tài)箱法采集[21]。氣體樣品的采集裝置是頂部安裝小型電風(fēng)扇的長×寬×高=50 cm×60 cm×90 cm的有機(jī)玻璃氣罩和50 cm×60 cm×20 cm的不銹鋼底座構(gòu)成的靜態(tài)取樣箱。底座在水稻移栽前埋入10～15 cm土層并固定，底座上有凹槽，采樣時凹槽注水以使取樣箱和底座密閉。

水稻整個生長期每天采樣 1 次，在箱體與底座密閉0，10，20和 30 min時，用帶有三通閥的 60 mL注射器采集氣體樣品。氣體采集后，測定大氣壓強(qiáng)和箱內(nèi)氣溫、水層高度。采樣時間為06:00-08:00。CH4和N2O濃度用裝配十通閥和六通閥及不銹鋼前置柱(Porapac Q，1.0 m)的反吹系統(tǒng)的氣相色譜(ThermoFisher TRACE 2000)儀測定。標(biāo)準(zhǔn)氣體(國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研究中心)為 CH4和N2O 2 種氣體的混合氣，其中N2O為0.314×10-6mol/mol，CH4為9.67×10-6mol/mol，填充氣為N2。氣體樣品采用外標(biāo)一點法進(jìn)行質(zhì)量控制，12 h內(nèi)完成檢測。

1.3 數(shù)據(jù)處理

CH4和N2O排放通量的計算公式為[9,22]：

F=ρ×H×Δc/Δt×273/( 273 +T)。

(1)

式中：F為CH4和N2O排放通量，mg/(m2·h)；ρ為CH4和N2O在 0 ℃、1.013 3×105Pa大氣壓力下的氣體密度，g/L；H為采樣箱的高度(90 cm)與基座內(nèi)水面到基座上水槽下平面的高度(h)之和，cm；t為取樣時間，min；c為t取樣時間時CH4和N2O的測定濃度值，mL/m3;Δc/Δt為單位時間密閉箱內(nèi)CH4和N2O濃度的變化量；T為不同取樣時間(0，10，20，30 min)密閉箱內(nèi)的溫度，℃。

稻田CH4和N2O累積排放量由實測值推算，累積排放量的計算公式[13,15,23]為：

(2)

Fi=F(X)i×24。

(3)

式中：Yi為生長期id內(nèi)的累計排放量，kg/hm2；Fi為生長期內(nèi)第i天的平均排放通量F(X)i與時間(24h)的乘積，即當(dāng)天的累積排放量。

根據(jù)每天測定的氣體排放通量，用上述累積排放量的計算公式，可以計算出水稻生育期中任意一天CH4和N2O排放通量及其累積排放量，也可以用來計算水稻生長過程中某個生長階段內(nèi)CH4和N2O的累積排放量。

根據(jù)各溫室氣體在不同時間尺度上的相對全球增溫潛勢(Globalwarmingpotential，GWP)，按100年尺度計算，CO2換算系數(shù)為1，CH4和N2O換算系數(shù)分別為23和296，可計算2種溫室氣體排放的CO2當(dāng)量(Carbondioxideequivalent，CDE)，有：

TCDE=CDECH4+CDEN2O。

(4)

式中：TCDE為CH4和N2O排放量的CO2當(dāng)量，以CO2計，單位為kg/hm2;CDECH4、CDEN2O分別為CH4、N2O的CO2當(dāng)量，單位均為kg/hm2。

Timothy等[24]給出稻田溫室氣體排放強(qiáng)度(GHGI)的計算公式為：

GHGI=TCDE/水稻產(chǎn)量。

(5)

式中：GHGI為溫室氣體排放強(qiáng)度，kg/(kg·年)。

根據(jù)GHGI值的相對大小，可判斷各處理的綜合溫室效應(yīng)。

試驗數(shù)據(jù)處理及圖表制作采用Excel2003，多重比較采用SASV8進(jìn)行，顯著性檢驗采用Duncan’s法。

2 結(jié)果與分析

2.1 控釋肥和覆草旱種對稻田CH4排放通量的影響

2.1.1 稻田CH4的日排放通量 控釋肥和覆草旱種對稻田CH4日排放通量的影響如圖2所示。

圖2 控釋肥和覆草旱種對稻田CH4日排放通量的影響

由圖2可見，在水稻的整個生育期，常規(guī)水田CH4排放通量較高，且集中在移栽后的前35d；覆草旱種和覆草旱種控釋肥稻田CH4排放集中在移栽后的前15d，后期幾乎沒有CH4排放。常規(guī)水田的CH4在移栽后的第8天和第22天出現(xiàn)了2個明顯的排放峰，排放通量分別為 24.25 和 36.63mg/(m2·h)；從第28天烤田開始到水稻收獲，常規(guī)水田再無明顯CH4排放峰，但CH4排放通量穩(wěn)定在3～4mg/(m2·h)。覆草旱種稻田CH4的排放峰出現(xiàn)在移栽后的第7 天和第12 天，其排放通量分別為17.28 和23.02mg/(m2·h)，均低于常規(guī)水田的排放峰。覆草旱種控釋肥稻田CH4排放峰出現(xiàn)在移栽后的第12天，排放通量為23.01mg/(m2·h)，小于常規(guī)水田的排放峰。

2.1.2 稻田CH4的排放峰及累積排放量 表1 為不同處理稻田甲烷的排放峰及累積排放量。由表1可見，無論是常規(guī)水田還是覆草旱種的2個處理，CH4的排放主要集中在水稻的營養(yǎng)生長期，其中常規(guī)水田為苗期、分蘗初期和最大分蘗期，排放峰持續(xù)時間為35d；而覆草旱種和覆草旱種控釋肥稻田的CH4排放峰均出現(xiàn)在水稻的苗期和分蘗初期，持續(xù)時間僅為15d。常規(guī)水田CH4排放峰的持續(xù)時間顯著長于覆草旱種和覆草旱種控釋肥稻田，且CH4峰期排放量也顯著增加，其中常規(guī)水田CH4的峰期排放量為147.79kg/hm2，覆草旱種和覆草旱種控釋肥稻田的峰期排放量分別為37.03和33.89kg/hm2。

表1 控釋肥和覆草旱種對稻田CH4排放峰及累積排放量的影響Table 1 Effects of CRF and straw mulching upland rice on CH4 emission peak and cumulative emission

注：同列數(shù)據(jù)后標(biāo)不同小寫字母者表示差異顯著(P<0.05)。下表同。

Note:Differentlowercaselettersineachrowindicatesignificantdifference(P<0.05).Thesamebelow.

由表1還可知，覆草旱種和覆草旱種控釋肥稻田CH4累積排放量顯著低于常規(guī)水田，僅為常規(guī)水田的 20.00%和17.98%，控釋肥施用與否對覆草旱種稻田CH4累積排放量無明顯影響。常規(guī)水田的CH4峰期排放量的貢獻(xiàn)率(即占總累積排放量的比例)為 72.53%，而覆草旱種和覆草旱種控釋肥稻田CH4峰期排放量的貢獻(xiàn)率分別為90.86%和92.48%?？梢姼采w旱種可以改變稻田的水分狀況，進(jìn)而有效抑制CH4峰期排放量和累積排放量。

2.2 控釋肥料和覆草旱種對稻田N2O排放通量的影響

2.2.1 稻田N2O的日排放通量 控釋肥和覆草旱種對稻田N2O日排放通量的影響見圖3。由圖3可見，覆草旱種和控釋肥對稻田N2O的日排放通量有顯著影響。常規(guī)水田除在烤田期(水稻移栽后28～34d)有少量的N2O排放外，其他淹水期幾乎無N2O排放，甚至出現(xiàn)N2O吸收現(xiàn)象。覆草旱種稻田N2O在移栽第 24 天后出現(xiàn)了排放峰，排放通量為7.34mg/(m2·h)，同時在第 17，43和52 天也有N2O排放，可見稻田水環(huán)境的改變促進(jìn)了N2O排放。但覆草旱種控釋肥稻田僅在移栽后的第 15 天出現(xiàn)了N2O排放峰，且峰值遠(yuǎn)小于覆草旱種稻田，僅為0.75mg/(m2·h)。由此可以推斷，雖然水稻旱種能導(dǎo)致N2O日排放通量的增加，但是改施控釋肥料后，N2O日排放通量增幅顯著小于常規(guī)肥料。

2.2.2 稻田N2O的排放峰及累積排放量 控釋肥及覆草旱種對稻田N2O的排放峰及累積排放量的影響見表2。由表2可見，在水稻生長季中，常規(guī)水田無明顯的N2O排放峰；覆草旱種稻田在水稻最大分蘗期出現(xiàn)了持續(xù)10d的N2O排放峰，N2O峰期排放量為6.42kg/hm2；覆草旱種控釋肥稻田的N2O排放峰較覆草旱種稻田有所提前，其排放峰出現(xiàn)在水稻分蘗初期，且排放時間縮短，持續(xù)時間僅為7d，且N2O峰期排放量顯著降低，為0.57kg/hm2，僅為覆草旱種峰期排放量的8.88%。

由表2可知，覆草旱種稻田N2O累積排放量為8.65kg/hm2，顯著高于常規(guī)水田(0.62kg/hm2)及覆草旱種控釋肥稻田(0.83kg/hm2)，為常規(guī)水田的14 倍及覆草旱種控釋肥稻田的10 倍，而后二者之間無明顯差異。覆草旱種稻田峰期N2O排放量的貢獻(xiàn)率(即占總累積排放量的比例)為74.23%，覆草旱種控釋肥稻田峰期N2O排放量的貢獻(xiàn)率為 68.69%?？梢姾捣N導(dǎo)致N2O排放量增加，原因為旱種稻田水分下降，硝化作用增強(qiáng)，為氮素的反硝化作用即N2O排放提供了充足的氮源。而控釋肥養(yǎng)分釋放緩慢，不會造成土壤硝態(tài)氮的積累，因而覆草旱種控釋肥稻田N2O排放不會顯著增加。

圖3 控釋肥和覆草旱種對稻田N2O日排放通量的影響Fig.3 Effects of CRF and straw mulching upland rice on N2O fluxes

表2 控釋肥及覆草旱種對稻田N2O排放峰及累積排放量的影響Table 2 Effects of CRF and straw mulching upland rice on N2O emission peak and cumulative emission

2.3 稻田CH4和N2O的全球增溫潛勢及溫室效應(yīng)

全球增溫潛勢是評價溫室氣體對氣候變化影響的相對能力的一個參數(shù)，是某一給定物質(zhì)在一定時間積分范圍內(nèi)與CO2相比而得到的相對輻射影響值。進(jìn)一步探討控釋肥和覆草旱種對稻田CH4和N2O的全球增溫潛勢的影響，結(jié)果見表3。

表3 控釋肥和覆草旱種對CH4和N2O溫室效應(yīng)的影響Table 3 Effects of CRF and straw mulching upland rice on greenhouse effect of CH4 and N2O

由表3可知，覆草旱種和控釋肥處理對CH4和N2O增溫潛勢的影響并不相同。無論是覆草旱種稻田還是覆草旱種控釋肥稻田，CH4全球增溫潛勢均顯著下降。與常規(guī)水田相比，覆草旱種稻田N2O的全球增溫潛勢顯著增加，而覆草旱種控釋肥稻田則無明顯變化。與常規(guī)水田相比，覆草旱種稻田CH4和N2O的全球增溫潛勢無顯著差異，而覆草旱種控釋肥稻田CH4和N2O的全球增溫潛勢和氣體排放量強(qiáng)度則顯著降低，其TCDE和GHGI較常規(guī)水田分別減少77.66%和76.47%。由此可見，常規(guī)水田改為覆草旱種后，雖然N2O排放產(chǎn)生的溫室效應(yīng)有所增加，但由于CH4排放產(chǎn)生的溫室效應(yīng)明顯降低，所以覆草旱種稻田總溫室效應(yīng)與常規(guī)水田相比無顯著差異。若覆草旱種稻田施用控釋肥后，由于其排放N2O的溫室效應(yīng)接近于常規(guī)水田，因此其全球增溫潛勢總體上顯著降低。

3 討 論

3.1 稻田CH4排放的影響因素及覆草旱種控釋肥稻田的CH4排放

CH4是厭氧條件下土壤有機(jī)物在甲烷細(xì)菌作用下的產(chǎn)物。稻田CH4的排放是CH4產(chǎn)生和CH4氧化綜合作用的結(jié)果，取決于CH4的產(chǎn)生及其氧化作用的相對強(qiáng)弱。土壤水分[17]、土壤有機(jī)物[25]和土壤溫度[26]等因素均影響CH4的排放。在同一類型土壤中，土壤水分、溫度和肥料是CH4產(chǎn)生和排放的關(guān)鍵影響因素。水稻節(jié)水灌溉，土壤通透性增加，產(chǎn)生的CH4被大量氧化，故CH4排放量降低[20,26-29]。稻田覆草一方面可以降低稻田土壤溫度，減少CH4的排放[23]；另一方面覆蓋的稻草可能分解成為土壤有機(jī)質(zhì)，增加了CH4產(chǎn)生的底物，從而促進(jìn)CH4的產(chǎn)生和排放。秦曉波等[30]在早晚稻上 2 年的研究表明，免耕條件下覆草稻田CH4的排放較不覆草略有增加或顯著增加。本研究結(jié)果表明，旱種結(jié)合覆草處理稻田的CH4累積排放量較常規(guī)水田顯著降低80%。李曼莉等[19]、Kreye等[20]的研究結(jié)果也有相同的結(jié)論，其可能原因是覆蓋的稻草降解較慢，稻草降解增加的CH4排放量遠(yuǎn)低于旱種及覆草時溫度下降導(dǎo)致的CH4的減排量。

關(guān)于施用緩/控釋肥或抑制劑對稻田甲烷排放影響的研究結(jié)果尚存在一定差異。梁巍等[10]、李方敏等[15]研究發(fā)現(xiàn)，稻田施用控釋肥或長效尿素后，CH4排放增加。Li等[31]發(fā)現(xiàn)，在基肥、分蘗肥和孕穗肥中施加氰醌和雙氰胺均可減少CH4的排放。而周禮愷等[32]研究發(fā)現(xiàn)，在未施麥秸粉即碳源不足時，施用脲酶抑制劑氫醌與硝化抑制劑雙氰胺可使CH4排放總量減少1/2，而施用麥秸粉即碳源充足時，二者對CH4排放無影響。本研究結(jié)果表明，覆草旱種控釋肥稻田與覆草旱種稻田CH4累積排放量無顯著差異，與周禮愷等[32]施用抑制劑的研究結(jié)果一致，但兩者的CH4累積排放量顯著小于常規(guī)水田。究其原因是覆草旱種顯著降低了CH4的排放量所致[19-20]，而在本研究條件下，覆草旱種稻田CH4排放與是否施用控釋肥無關(guān)。

3.2 稻田N2O排放的影響因素及覆草旱種控釋肥稻田的N2O排放

N2O是稻田氮素硝化與反硝化作用的中間產(chǎn)物，水分是其重要影響因素之一。灌溉方式影響稻田土壤水分狀況及微生物的硝化反硝化作用，進(jìn)而間接導(dǎo)致稻田N2O排放量的差異。已有研究結(jié)果表明，水稻節(jié)水灌溉或旱種會增加N2O的排放量[19-20,26,29,33]，而在旱種稻田地表覆蓋薄膜或秸稈，卻可以有效抑制N2O的產(chǎn)生[27]，但排放量仍顯著大于水田[19-20]。本研究結(jié)果也得到了同樣的結(jié)果，即覆草旱種稻田在水稻分蘗期的N2O排放量顯著增加，N2O累積排放量顯著大于常規(guī)水田。

3.3 覆草旱種控釋肥稻田的溫室效應(yīng)

水稻覆草旱種時，灌溉用水量顯著減少，節(jié)水率可達(dá)22.8%[34]。本研究結(jié)果表明，雖然覆草旱種稻田的N2O累積排放量有所增加，但CH4累積排放量卻明顯降低，故其增溫潛勢和排放強(qiáng)度與常規(guī)水田無顯著差異。可見從節(jié)水和溫室效應(yīng)兩方面考慮，水稻覆草旱種是較理想的水稻栽培模式之一。而常規(guī)水稻栽培過程施用的是水溶性肥料，養(yǎng)分損失率大，肥料利用率低，在一定程度上會污染水體和大氣。相比之下，控釋肥料養(yǎng)分釋放緩慢，肥料利用率高，特別是反硝化作用產(chǎn)生的N2O排放量明顯降低，因此覆草旱種控釋肥稻田CH4和N2O的增溫潛勢和排放強(qiáng)度均顯著降低。綜上所述，水稻覆草旱種施用控釋肥料是明顯減少稻田溫室效應(yīng)的有效措施，是一種科學(xué)的水稻種植模式。

4 結(jié) 論

覆草旱作和施用控釋肥料均可顯著降低稻田CH4的排放峰及累積排放量，其累積排放量僅為常規(guī)水田的20.00%和17.98%。覆草旱種促進(jìn)了稻田N2O的排放，N2O峰期排放量和累積排放量均顯著增加，其中累積排放量為常規(guī)水田的14倍；若覆草旱種結(jié)合施用控釋肥，則可顯著抑制覆草旱種導(dǎo)致的N2O排放量的增加，N2O累積排放量接近常規(guī)水田水平。覆草旱種對CH4和N2O的總增溫潛勢和排放強(qiáng)度無顯著影響，但覆草旱種結(jié)合施用控釋肥則能顯著降低其全球增溫潛勢和排放強(qiáng)度，二者較常規(guī)水田分別減少77.66%和76.47%。綜合考慮灌溉用水、溫室效應(yīng)，水稻覆草旱種結(jié)合施用控釋肥料是明顯減少稻田溫室效應(yīng)的有效措施，是一種理想的水稻種植模式。

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Effects of controlled release fertilizer and straw mulching upland rice on CH4and N2O emissions from late rice field

LIU Fang1,LI Tian-an1,2,FAN Xiao-lin1

(1GuangdongProvincialUniversityEngineeringandTechnologyResearchCenterofEnvironmentFriendlyFertilizer,SouthChinaAgricultureUniversity,Guangzhou,Guangdong510642,China;2Xi’anYongchunEcologicalEnvironmentConstructionCompanyLimited,Xi’an,Shaanxi710024,China)

【Objective】 This study specified the effect of controlled release fertilizer (CRF) and straw mulching upland rice (MUR) on CH4and N2O fluxes,cumulative emissions,greenhouse effect and emission intensity of late rice field to explore effective measures for mitigating greenhouse gas emissions and planting rice scientifically.【Method】 Three treatments,traditional paddy rice (PR),straw mulching upland (MU), and straw mulching upland fertilized with controlled release fertilizer (MUCRF) were designed with three replicates for each treatment for the farm of South China Agriculture University.Closed-chamber technique was conducted to collect CH4and N2O fluxes from PR,MU and MUCRF treated fields every day after rice transplanting to compare their contributions to global warming.【Result】 CH4emission of PR concentrated in seedling stage,initial tillering stage and maximum tillering stage with the duration of 35 days.CH4emissions of MU and MUCRF concentrated in seedling stage and initial tillering stage with the duration of 15 days.CH4cumulative emissions of MU and MUCRF were significantly lower than that of PR with ratios of 20.00% and 17.98%.Little N2O was emitted from PR at the stage of drying paddy in sunshine.However,N2O emission of MU concentrated in maximum tillering stage and the emission peak last for 10 days.Its N2O cumulative emissions were higher than that of PR.N2O emission of MUCRF concentrated in initial tillering stage and the emission peak last for 7 days.There was no difference in N2O cumulative emissions between MUCRF and PR.However,N2O cumulative emissions of MUCRF were lower than that of MU.MU had no significant difference on global warming potential and greenhouse gas emission intensity,but combined MU and CRF decreased global warming potential and greenhouse gas emission intensity significantly by 77.66% and 76.47%,respectively.【Conclusion】 Straw mulching upland fertilized with CRF was an effective measure to significantly reduce the greenhouse effect of rice field and a scientific mode for rice cultivation.

controlled release fertilizer;straw mulching upland rice;late rice;CH4emission;N2O emission

時間:2015-09-09 15:41

10.13207/j.cnki.jnwafu.2015.10.013

2014-03-17

國家自然科學(xué)基金項目(39970420，30871594，31071857)；國家基金與德國DFG合作項目；國家“十二五”科技支撐計劃項目(2011BAD11B04)；廣東高校工程技術(shù)研究中心建設(shè)項目(GCZX-A100)

劉 芳(1978-)，女，江蘇徐州人，助理研究員，碩士，主要從事植物營養(yǎng)與施肥研究。 E-mail:liufang-7578@scau.edu.cn

樊小林(1958-)，男，陜西咸陽人，教授，博士生導(dǎo)師，主要從事植物營養(yǎng)與施肥、肥料學(xué)研究。 E-mail:xlfan@scau.edu.cn

S145.6;S181.3

A

1671-9387(2015)10-0094-09

網(wǎng)絡(luò)出版地址:http://www.cnki.net/kcms/detail/61.1390.S.20150909.1541.026.html