趙清竹， 高 峰， 曹鐵華， 辛貴民， 王天龍， 傅民杰*

(1.延邊大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，吉林 延吉 133002；2.吉林省松原市氣象局，吉林 松原 138005；3.吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院，吉林 長(zhǎng)春 130000)

東北地區(qū)為我國(guó)粳稻的重要產(chǎn)區(qū)，獨(dú)特的氣候與水土資源使得該區(qū)生產(chǎn)的稻米品質(zhì)優(yōu)、口感好，聞名全國(guó)。然而由于該區(qū)域多為冷涼區(qū)，生育期短，積溫少，前期升溫慢，中期高溫持續(xù)期短，后期降溫快，低溫冷害時(shí)有發(fā)生，導(dǎo)致水稻產(chǎn)量不穩(wěn)，產(chǎn)量潛力發(fā)揮不足，甚至在冷害嚴(yán)重年份可造成水稻減產(chǎn)20%以上[1-3]。因此，如何在穩(wěn)產(chǎn)前提下實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)增收一直是冷涼區(qū)稻作生產(chǎn)關(guān)注的焦點(diǎn)[4]。耕作方式、水肥管理措施均會(huì)影響水稻生產(chǎn)，但近十幾年片面依賴(lài)旋耕和肥料投入導(dǎo)致了土壤耕層變淺、肥力失衡，嚴(yán)重影響了水稻生產(chǎn)效益及農(nóng)業(yè)生態(tài)。研究表明，栽培模式及田間管理措施對(duì)水稻產(chǎn)量有明顯影響，同時(shí)也是影響溫室氣體排放的關(guān)鍵[5-6]。旋耕及淺耕導(dǎo)致犁底層上升、有效耕層變薄、抑制根系生長(zhǎng)，根系難以吸收深土層養(yǎng)分，造成水稻生育后期倒伏以致減產(chǎn)[7-8]。間歇灌溉可提高水分利用率，有效防止倒伏，增產(chǎn)增收且減少耗水量[9-10]。氮肥施用量與施用比例為作物產(chǎn)量關(guān)鍵因素，對(duì)水稻產(chǎn)量具有重要影響，適時(shí)適量施肥對(duì)穩(wěn)產(chǎn)、增產(chǎn)具有積極影響[11-13]。水分與養(yǎng)分在作物生育過(guò)程中相互制約，水肥耦合技術(shù)在灌溉與施肥方式上合理配合，以水促肥、以肥調(diào)水，從而可達(dá)到增產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)的目的[14-15]。農(nóng)業(yè)溫室氣體(CO2、CH4和N2O)對(duì)溫室效應(yīng)的總貢獻(xiàn)率達(dá)到80%，人類(lèi)活動(dòng)是關(guān)鍵因子[16]。水稻田是主要的農(nóng)業(yè)用地，對(duì)溫室氣體排放有重要貢獻(xiàn)。迄今為止，關(guān)于冷涼稻作區(qū)土壤耕作與水肥耦合研究少有報(bào)道。該研究以冷涼區(qū)氣候條件為前提，將耕作措施與水肥管理措施進(jìn)行組合，分析耕作與水肥耦合措施對(duì)水稻產(chǎn)量及生態(tài)效應(yīng)的影響，探究適宜冷涼區(qū)水稻種植的栽培模式，以期為北方水稻種植提供有效抗逆豐產(chǎn)的栽培措施及理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地點(diǎn)位于吉林省延邊朝鮮族自治州龍井市延邊大學(xué)農(nóng)學(xué)教學(xué)試驗(yàn)基地(129°48′E，42°21′N(xiāo))，屬于中溫帶大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，年平均氣溫為5.6 ℃，極端最低氣溫-34.8 ℃。年平均降雨量549.3 mm，年平均日照時(shí)數(shù)2 429.1 h，5月初～7月下旬容易出現(xiàn)低溫，試驗(yàn)地土壤為草甸型水稻土，其基本理化性質(zhì)見(jiàn)表1。

表1 試驗(yàn)地基本理化性質(zhì)

常規(guī)施肥：N∶P2O5∶K2O(130∶70∶80)，氮肥：基肥75%+返青肥10%+分蘗肥10%+穗肥5%，磷肥和70%鉀肥做底肥，30%鉀肥做分蘗肥施用。

減氮施肥：N∶P2O5∶ K2O(110∶70∶80)，氮肥：基肥75%+返青肥10%+分蘗肥10%+穗肥5%，磷肥和70%鉀肥做底肥，30%鉀肥做分蘗肥施用。

增氮施肥：N∶P2O5∶K2O(150∶70∶80)，氮肥：基肥75%+返青肥10%+分蘗肥10%+穗肥5%，磷肥和70%鉀肥做底肥，30%鉀肥做分蘗肥施用。

常流水灌溉：插秧后保持常流水灌溉(5～10 cm)，生育期無(wú)曬田，9月8日斷水。

耐冷灌溉：返青期水深保持至苗高2/3；分蘗期水深<5 cm；有效分蘗終止期排水曬田4～5 d；隨后灌溉保持水深7～10 cm； 抽穗前15 d開(kāi)始保持水深>15 cm；抽穗期～黃熟期水深保持1～3 cm。9月8日斷水。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與田間管理

水稻品種選用適宜當(dāng)?shù)胤N植的香型優(yōu)質(zhì)中晚熟品種吉宏6號(hào)。秧齡35 d，5月25日移栽，行距×株距為30 cm×17 cm，每穴3株苗，9月27日收獲。試驗(yàn)共設(shè)置4種耕作與水肥耦合管理措施組合模式，每種模式設(shè)置3次重復(fù)，每次重復(fù)面積不低于300 m2。各模式具體信息見(jiàn)表2。其中，對(duì)照(CK)為當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶(hù)常規(guī)采用的栽培模式。稻田病蟲(chóng)草害防治措施均采用農(nóng)戶(hù)常規(guī)方式。

表2 耕作、水、肥措施組合模式

1.3 測(cè)定項(xiàng)目

1.3.1 水稻農(nóng)藝性狀調(diào)查與測(cè)定

水稻農(nóng)藝性狀調(diào)查指標(biāo)包括株高、葉齡、分蘗數(shù)及葉色(SPAD值)，各模式每個(gè)重復(fù)定點(diǎn)調(diào)查5穴。自6月4日開(kāi)始每15 d調(diào)查1次。同時(shí)自6月19日開(kāi)始，每15 d取樣1次調(diào)查水稻地上干物質(zhì)重及葉面積。各模式每個(gè)重復(fù)在每次取樣時(shí)選擇具有代表性的稻株3穴，除去根部，分為葉、莖、穗(抽穗后)分別測(cè)定。干物質(zhì)測(cè)定時(shí)先105 ℃殺青30 min，再80 ℃烘干至樣品恒重，冷卻至室溫后測(cè)重。

1.3.2 產(chǎn)量及構(gòu)成因素測(cè)定

在水稻成熟后各模式每個(gè)重復(fù)分別取2穴，用于測(cè)定產(chǎn)量構(gòu)成要素(有效穗數(shù)、穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率及千粒重)。同時(shí),各模式取3個(gè)連續(xù)20穴測(cè)定實(shí)際產(chǎn)量(按14%標(biāo)準(zhǔn)水分折算)。

1.3.3 溫室氣體采集與測(cè)定

溫室氣體采集與測(cè)定采用靜態(tài)暗箱-氣相色譜法。靜態(tài)暗箱材質(zhì)為PVC圓柱管，分為3部分，箱體外徑25.0 cm(箱壁厚2 mm)，高50.0 cm。箱蓋內(nèi)徑25.3 cm，高5 cm，可嵌套在箱體上。為防止漏氣，接口部分用膠帶密封。箱蓋上安裝數(shù)顯溫度計(jì)、采氣閥和電源接頭，箱蓋內(nèi)安裝風(fēng)扇，以確保采樣時(shí)箱內(nèi)氣體濃度均勻。另取一份箱蓋材料，將其頂部切割出內(nèi)徑24.8 cm的圓孔(孔徑與箱體內(nèi)徑相同)，將其提前安置于稻田采氣點(diǎn)，作為箱底，每次采樣時(shí)，將箱體固定于箱底上，防止對(duì)土壤擾動(dòng)，影響試驗(yàn)結(jié)果。

樣品采集時(shí)，各模式設(shè)3次重復(fù)，各箱體間距2 m以上。每隔10 d采樣1次，采樣時(shí)間為上午9:00-11:00，每次采樣時(shí)長(zhǎng)為30 min，即在30 min時(shí)間段內(nèi)每隔15 min(0、15和30min)用密封性能良好的注射針管通過(guò)采氣閥從箱中抽取30 mL氣體，注入棕色真空氣體采集瓶(容量為30 mL)，每箱共采集3個(gè)氣體樣品，低溫保存，運(yùn)回后完成室內(nèi)測(cè)定。同時(shí)，記錄水深、水面上箱體高度、箱內(nèi)溫度、土壤不同深度溫度[0 cm(T0)、地下5 cm(T5)、地下10 cm(T10)]以及空氣溫度。

氣體樣品測(cè)定采用島津2010型(日本SHIMADZU)氣相色譜儀。每個(gè)樣品分別測(cè)定計(jì)算CO2、CH4和N2O濃度。CO2檢測(cè)器FID，檢測(cè)器溫度200 ℃，柱溫35 ℃，載氣流速400 mL/min；CH4檢測(cè)器FID，檢測(cè)器溫度180 ℃，柱溫75 ℃，載氣流速400 mL/min；N2O檢測(cè)器ECD，檢測(cè)器溫度300 ℃，柱溫65 ℃，載氣流速400 mL/min。

土壤表面溫室氣體(CO2、CH4和N2O)通量采用如下公式計(jì)算：

式中，F(xiàn)為單位時(shí)間單位面積靜態(tài)箱內(nèi)某一溫室氣體的質(zhì)量變化；ρ為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下被測(cè)氣體的密度；V為箱內(nèi)氣體體積；A為箱子覆蓋面積；P為采樣點(diǎn)的大氣壓；T為采樣時(shí)的絕對(duì)溫度；P0和T0分別為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的標(biāo)準(zhǔn)大氣壓和絕對(duì)溫度；dc1/dt為采樣時(shí)氣體濃度隨時(shí)間變化的直線斜率。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析均應(yīng)用SPSS 20.0軟件包，模式間各測(cè)定指標(biāo)的差異顯著性采用單因素方差分析法(One-way，ANOVA)，多重比較采用Duncan法。文中圖表制作采用Excel 2003。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同栽培模式對(duì)水稻生育動(dòng)態(tài)的影響

由表3可知，水稻分蘗期各栽培模式水稻株高無(wú)顯著差異，但自拔節(jié)期(7月19日)開(kāi)始株高長(zhǎng)勢(shì)呈現(xiàn)顯著差異，其中，T3與CK模式的株高相似且顯著高于T1。水稻抽穗后(8月18日)4種模式株高109.5～118.6 cm，其中，CK模式的水稻最高，T1與T3次之，T2模式最低。

表3 4種栽培模式水稻農(nóng)藝性狀

4種栽培模式除7月4日與8月3日外，各測(cè)試期葉齡差異顯著，T1、T2與T3模式葉齡增長(zhǎng)速率均高于CK模式，其中，以T3模式最為明顯，表現(xiàn)出生長(zhǎng)優(yōu)勢(shì)。

不同模式水稻莖蘗動(dòng)態(tài)均隨著生育進(jìn)程表現(xiàn)出先增加后降低的變化趨勢(shì)。7月19日4種模式水稻分蘗數(shù)均到達(dá)峰值。末次調(diào)查結(jié)果顯示T3模式分蘗數(shù)最多，T2與T1次之，CK分蘗數(shù)最少。CK、T1、T2與T3各模式成穗率分別為65.9%、67.1%、68.6%和68.4%，可見(jiàn)傳統(tǒng)農(nóng)戶(hù)栽培模式下水稻無(wú)效分蘗較多，成穗率偏低。

移栽初期(6月4日)T2 模式水稻葉片SPAD值較高，返青較快，中期各模式葉綠素值無(wú)顯著差異。末次調(diào)查結(jié)果顯示，T1、T2與T3葉綠素值均高于CK，表明T1、T2和T3模式葉片衰老速度相對(duì)較慢，為高產(chǎn)打下基礎(chǔ)。

葉面積指數(shù)4個(gè)模式均呈先升高后下降趨勢(shì)，8月3日各模式均達(dá)生育期葉面積指數(shù)最高值。但測(cè)試末期各模式葉面積指數(shù)未呈現(xiàn)顯著差異。4種栽培模式地上部干物質(zhì)積累量隨著生育進(jìn)程的推進(jìn)而逐漸增加，分蘗期(7月4日)開(kāi)始地上干物質(zhì)積累速率明顯增快，黃熟期(9月18日)達(dá)測(cè)試期干物質(zhì)積累最高值。黃熟期地上干物質(zhì)積累量以T3模式最高，T2，T1和CK模式顯著低于T3。

2.2 不同栽培模式對(duì)水稻產(chǎn)量的影響

由表4可知，與CK相比,其它3種栽培模式理論產(chǎn)量均有不同程度提高，其中T3模式產(chǎn)量最高，T2與T1次之。T1、T2與T3模式理論產(chǎn)量分別為9 783.0、11 394.6和11 827.0 kg/hm2，分別較CK提高9.4%、27.5%和32.3%。T1、T2與T3模式理論實(shí)際分別為8 792.7、9 484.0和9 770.8 kg/hm2，分別較CK提高8.3%、16.8%和20.4%。水稻產(chǎn)量構(gòu)成因素中，每穴穗數(shù)與每穗實(shí)粒數(shù)的差異為增產(chǎn)主要原因，其中，T1、T2與T3模式每穴穗數(shù)較CK分別增加12.1%、19.0%和29.3%；每穗實(shí)粒數(shù)較CK分別增加3.1%、10.2%和7.9%。

表4 4種栽培模式水稻構(gòu)成因素及產(chǎn)量Table 4 Yield components and yield of four modes in rice cultivation

2.3 不同栽培模式對(duì)稻田土壤CO2排放通量的影響

由圖1可知，水稻整個(gè)生育期中CO2均為正排放。4種模式CO2季節(jié)性排放動(dòng)態(tài)趨勢(shì)表現(xiàn)基本一致，均表現(xiàn)出雙峰模式，且具有明顯的季節(jié)性排放特征。緩苗期各模式CO2排放通量較低且無(wú)顯著差異，分蘗期4種模式CO2排放通量開(kāi)始出現(xiàn)差異性。4種模式首個(gè)排放高峰發(fā)生在分蘗期(7月4日)，CK與T1模式同為當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶(hù)水肥模式，排放通量為323.7 mg·m-2·h-1與452.2 mg·m-2·h-1，明顯高于T2(82.5 mg·m-2·h-1)與T3(137.9 mg·m-2·h-1)模式?？梢?jiàn)，當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶(hù)施肥模式明顯提高了水稻分蘗期CO2排放量。各種模式第2次排放高峰均在黃熟期，黃熟期排水后(9月16日)達(dá)到排放高峰后又迅速下降。生育后期(9月6日～9月27日)4種栽培模式CO2排放通量間無(wú)顯著差異。

圖1 生育期4種栽培模式CO2排放通量變化

2.4 不同栽培模式對(duì)稻田土壤CH4排放通量的影響

由圖2可知，各模式全生育期CH4排放動(dòng)態(tài)表現(xiàn)不同。其中，CK模式CH4排放通量最高值出現(xiàn)在水稻生育前期(6月14日)，緩苗期～分蘗中期(6月4日～7月4日)CK模式CH4排放通量多顯著高于其他3種模式，且此后一直處于較低排放水平，未出現(xiàn)明顯排放高峰。T1、T2與T3模式CH4排放均呈現(xiàn)3峰模式，且T1與T3模式CH4排放趨勢(shì)較為相似，3次排放高峰分別依次出現(xiàn)在分蘗初期(6月4日)、拔節(jié)孕穗期(7月25日)與收獲期(9月27日)。T2模式首次與第2次排放高峰與T1、T3一致，而末次排放高峰出現(xiàn)在乳熟期(8月16日)， 且T2模式乳熟期(8月16日～8月27日)一直維持在較高排放水平，明顯高于其它3個(gè)模式。可見(jiàn)，T2模式明顯增加了乳熟期CH4排放通量。黃熟期(9月16日)～收獲期(9月27日)4種模式CH4排放通量均接近零排放。

圖2 生育期4種栽培模式CH4排放通量變化

2.5 不同栽培模式對(duì)稻田土壤N2O排放通量的影響

整個(gè)測(cè)試周期4種模式稻田N2O排放通量變化格局表現(xiàn)不同，生育初期4種模式N2O排放通量差異較小，隨著水稻生育進(jìn)程的發(fā)展，開(kāi)始出現(xiàn)較大波動(dòng)，且無(wú)明顯規(guī)律性(圖3)。其中，CK模式N2O排放呈3峰模式，首次峰值出現(xiàn)在分蘗中期(6月24日)，達(dá)25.4 μg·m-2·h-1；第2次峰值發(fā)生在分蘗末期(7月14日)，達(dá)29.6 μg·m-2·h-1；末次峰值出現(xiàn)在黃熟期，達(dá)13.9 μg·m-2·h-1。T1模式生長(zhǎng)季N2O排放趨勢(shì)呈雙“W”形式，無(wú)連續(xù)性上升或下降，但測(cè)試末期N2O排放通量較前期呈上升趨勢(shì)，最高排放通量出現(xiàn)在收獲期(9月27日)，達(dá)30.8 μg·m-2·h-1。T2模式N2O排放通量呈明顯3峰模式，首次與末次排放峰出現(xiàn)時(shí)期與CK相同，第2次排放峰值出現(xiàn)在拔節(jié)孕穗期(8月5日)。T3模式N2O整個(gè)測(cè)試期無(wú)負(fù)排放，也是波動(dòng)最小模式，波動(dòng)范圍1.7～22.0 μg·m-2·h-1。

圖3 生育期4種栽培模式N2O排放通量變化

2.6 不同栽培模式3種溫室氣體累計(jì)排放量

由圖4可知，盡管4種栽培模式間CO2累計(jì)排放量無(wú)顯著差異。但T1、T2和T3栽培模式CO2累計(jì)排放量較CK分別提高9.4%、26.4%和2.3%。T1、T2和T3栽培模式CH4累計(jì)排放量較CK分別提高-6.7%、12.2%和-17.6%。T1、T2和T3栽培模式N2O累計(jì)排放總量較CK分別提高51.0%、78.8%和63.1%。其中，CK與T1同為農(nóng)戶(hù)水肥模式，可見(jiàn)相同水肥施肥條件下，深翻耕作會(huì)提高稻田 CO2和 N2O溫室氣體生育期累計(jì)排放量。T2與T3為相同的深翻與灌溉模式，但施N量不同，此2種模式的溫室氣體排放量不同，說(shuō)明施N肥也同樣影響3種溫室氣體排放。另外，除T1與T3模式CH4積累排放量外，生育期T1、T2和T3模式3種溫室氣體累計(jì)排放量較CK均有所增加。

圖4 水稻生育期4種栽培模式的3種溫室氣體累積排放通量

3 討論

3.1 栽培模式對(duì)水稻生育期農(nóng)藝性狀的影響

生育期農(nóng)藝性狀是評(píng)價(jià)水稻生長(zhǎng)的重要指標(biāo)，且與產(chǎn)量關(guān)系密切。如胡遠(yuǎn)富[17]研究發(fā)現(xiàn)，水稻高產(chǎn)需增加分蘗及加深中后期葉色。物質(zhì)積累與分配過(guò)程是水稻產(chǎn)量形成的實(shí)質(zhì)，提高生物量是實(shí)現(xiàn)水稻高產(chǎn)栽培的主要途徑，且干物質(zhì)積累量與產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)[18-19]，凌啟鴻等[20]也發(fā)現(xiàn)，提高產(chǎn)量的關(guān)鍵在于提高抽穗至成熟期的物質(zhì)積累。該試驗(yàn)結(jié)果顯示，T1、T2和T3模式與CK相比，顯示出生育性狀優(yōu)勢(shì)，具體表現(xiàn)為葉齡增長(zhǎng)速率快，莖蘗數(shù)峰值與成穗率高，葉片衰老速度慢，測(cè)試末期葉面積指數(shù)值也相對(duì)較大，且較高干物質(zhì)積累量為產(chǎn)量的增加奠定了基礎(chǔ)。

3.2 栽培模式對(duì)水稻產(chǎn)量及構(gòu)成因素的影響

產(chǎn)量構(gòu)成因素間相互協(xié)調(diào)是水稻獲得高產(chǎn)的關(guān)鍵[21]，有研究認(rèn)為，水稻產(chǎn)量隨有效穗數(shù)和穗粒數(shù)增加而增高[22]。該研究結(jié)果顯示，T1、T2和T3栽培模式與當(dāng)?shù)貍鹘y(tǒng)農(nóng)戶(hù)栽培方式(CK)相比，產(chǎn)量均有明顯增加，但增產(chǎn)幅度有所差異。這3種模式增科的主要原因在于增加單穴有效穗數(shù)與每穗實(shí)粒數(shù)(表4)。CK與T1模式同為農(nóng)戶(hù)施肥灌水方式，但T1模式為深翻栽培，產(chǎn)量比CK增長(zhǎng)9.5%。深翻加深了稻田耕作層，促進(jìn)了水稻根系的生長(zhǎng)，使地上部植株生長(zhǎng)健壯[23]?？紫閯傺芯拷Y(jié)果也表明，深耕促進(jìn)了水稻產(chǎn)量的提高[24]。施肥與灌水模式為水稻增產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)[25]，該試驗(yàn)T2與T3模式在深翻措施基礎(chǔ)上對(duì)施肥與灌水模式進(jìn)行了調(diào)整，且產(chǎn)量也隨之增長(zhǎng)。水稻對(duì)氮肥需求量最大，并且延邊地區(qū)7月中旬后容易出現(xiàn)低溫冷害天氣，造成減產(chǎn)，該研究發(fā)現(xiàn)，深翻和施肥、灌溉措施耦合可有效促進(jìn)水稻生育前期早生快發(fā)，中期曬田減少無(wú)效分蘗，并且深水灌溉措施在低溫時(shí)期可穩(wěn)定土壤溫度，使水稻免于低溫天氣影響，起到穩(wěn)產(chǎn)作用。

3.3 不同栽培模式對(duì)稻田土壤3種溫室氣體季節(jié)性排放的影響

CO2生長(zhǎng)季排放通量與作物生長(zhǎng)有關(guān)，并且受植物根系呼吸作用的影響。一方面，植物通過(guò)光合作用固定大氣中的CO2,另一方面，植物和土壤的呼吸作用向大氣釋放CO2。土壤表觀呼吸主要來(lái)自于植物根系的自養(yǎng)呼吸和根際呼吸，以及土壤有機(jī)碳的異養(yǎng)分解[26-27]，是稻田土壤CO2排放主要途徑。周群研究了2個(gè)水稻品種不同栽培模式稻田CO2排放通量變化趨勢(shì)，結(jié)果顯示2品種間變化趨勢(shì)不同，但單個(gè)品種不同栽培模式間CO2排放通量變化趨勢(shì)基本一致[28]。該研究發(fā)現(xiàn)，4種栽培模式稻田CO2排放通量變化趨勢(shì)極為相似，說(shuō)明稻田CO2排放通量變化趨勢(shì)受季節(jié)性變化影響，但不同耕作措施和水肥耦合作用會(huì)導(dǎo)致CO2排放的差異。4種栽培模式共同CO2排放最高峰與黃熟期對(duì)應(yīng)，分析認(rèn)為這與此期稻田已經(jīng)排水，土壤通氣性增加，導(dǎo)致好氧微生物活動(dòng)加劇所致。

目前認(rèn)為CH4排放的主要人為源是水稻田[29]。該研究發(fā)現(xiàn)，4種栽培模式稻田CH4排放通量動(dòng)態(tài)趨勢(shì)與峰值出現(xiàn)時(shí)期不盡相同，但各模式稻田CH4排放峰值大多出現(xiàn)在水稻分蘗初期、拔節(jié)期以及乳熟期，這與前人試驗(yàn)結(jié)果相似[30-31]。另外，該研究還發(fā)現(xiàn)，水稻生育末期CH4排放通量明顯降低，收獲期接近零排放，分析認(rèn)為這與生育末期水稻停止生長(zhǎng)發(fā)育，稻田排水落干使土壤通透性增加，抑制產(chǎn)甲烷菌的活動(dòng)，此時(shí)稻田產(chǎn)生的少量CH4被活躍的好氧甲烷氧化菌利用而不會(huì)排放到大氣中有關(guān)。

農(nóng)田N2O的排放由土壤微生物活動(dòng)產(chǎn)生，是硝化作用與反硝化過(guò)程的產(chǎn)物[29]。稻田N2O排放特征規(guī)律復(fù)雜。研究表明，稻田N2O排放受耕作方式、土壤溫度、通氣性、水分狀況、有機(jī)質(zhì)含量與組成、土壤質(zhì)地與結(jié)構(gòu)等關(guān)鍵因素影響[32]。土壤溫度與水分條件是影響稻田N2O排放的重要因素，且土壤N2O排放速率隨土壤溫度的升高而增加[33]。Khalil等通過(guò)對(duì)我國(guó)南方水稻田中N2O排放特性的測(cè)定發(fā)現(xiàn)水稻田很少釋放N2O，而且部分為負(fù)排放,平均排放通量為-1.0 μgN·m-2·h-1[27]。該試驗(yàn)結(jié)果與之相似，除T3模式外，其它3種模式均出現(xiàn)部分負(fù)排放特征，但不同的是平均排放通量為正排放，原因可能與南北水稻種植土壤質(zhì)地、栽培時(shí)間及氣候等存在差異有關(guān)。

該研究結(jié)果顯示，T1與T2模式稻田CH4生長(zhǎng)季累計(jì)排放量較CK減少。除此之外，各模式3種溫室氣體生長(zhǎng)季累計(jì)排放量與CK相比均有所增加。并且相同水肥管理下，深翻增加了CO2與N2O累計(jì)排放量，相同耕作及灌溉條件下，氮肥施用量與施肥時(shí)期亦會(huì)影響稻田3種溫室氣體累計(jì)排放量。分析認(rèn)為，稻田深翻及水肥管理耦合措施的變化，改變了耕作層深度、影響微生物活動(dòng)和土壤水分及溫度以及水稻生長(zhǎng)狀況。這些原因?qū)Φ咎餃厥覛怏w累計(jì)排放量均存在不同程度影響。

4 結(jié)論

1) 稻田深翻及水肥耦合措施可優(yōu)化冷涼區(qū)水稻生育期農(nóng)藝性狀從而提高水稻產(chǎn)量。

2) 深翻+減氮施肥+耐冷灌溉模式(T2)增產(chǎn)同時(shí)有效地使冷涼區(qū)水稻抗逆、耐冷達(dá)到穩(wěn)產(chǎn)的目的。深翻+增氮施肥+耐冷灌溉(T3)模式優(yōu)化了施肥體系，產(chǎn)量最高，較CK增產(chǎn)32.3%。

3) CO2與CH4生育期排放通量動(dòng)態(tài)變化具有季節(jié)性，N2O生育期排放通量動(dòng)態(tài)變化則與季節(jié)性無(wú)密切相關(guān)。

4) 水肥條件相同時(shí)，深翻可增加CH4與N2O生長(zhǎng)季累計(jì)排放量；同為深翻栽培與耐冷灌溉條件下，增施氮肥會(huì)增加3種溫室氣體生長(zhǎng)季累計(jì)排放量。