不同施肥處理方式對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“靜態箱-氣相色譜法”，以安徽省巢湖典型圩區稻田為研究對象，研究了不同施肥處理方式對稻田溫室氣體甲烷排放的影響實驗。結果表明：（1）不同施肥處理方式下，稻田的甲烷排放量規律性基本一致，其季節生長排放規律呈現“三峰型”；（2）單季水稻田甲烷排放總量次序為：常規施肥>優化施肥>空白。（3）甲烷排放主要集中水稻生長的分蘗和孕穗揚花期，在水稻分蘗期是甲烷排放速率達到最高峰。（4）在保證水稻產量不減的情況下優化施肥可對水稻田甲烷減排27.1%。

關鍵詞：稻田；溫室氣體；甲烷；施肥；影響

中圖分類號 S511 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2016）01-54-02

氣候變化是當今全球面臨的重大挑戰，人類社會生產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，對溫室效應的貢獻率占了近80%。隨著全球對氣候變化的關注度越來越高，農業源溫室氣體排放成為全球溫室氣體研究的又一個熱點。本文以巢湖典型圩區稻田為研究對象，通過分期監測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律，綜合不同施肥處理方式對水稻產量的影響，尋求減少農田溫室氣體排放量的方法與措施，以助于為溫室氣體減排、改善人類生存環境、維護生態均衡以及減少氣候變化預測的不確定性提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 研究區概況 實驗時間為2014年5～10月，實驗地位于安徽巢湖市西宋村。巢湖圩區所在的長江中下游地區，是受季風影響的典型亞熱帶地區。本研究在巢湖湖濱設置試驗田，以大田條件下的稻田為研究對象，按“淹水—中期烤田—淹水”種植普遍采用水分管理模式。

1.2 實驗設計 實驗處理施肥情況，分為有機無機混合處理（優化施肥）、施用有機肥（常規施肥）、空白（對照）項不同實驗處理方式。本項目以采用固定箱-氣相色譜法來采集、測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CH4、N2O和CO23種典型溫室氣體排放的長期連續觀測，分析稻田溫室氣體排放的時間變化規律；并結合環境參數的分析測試和記錄，探討各個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）通量測定采用的方法是“靜態箱-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，并隔絕箱內外氣體的自由交換，測定箱內空氣中被測溫室氣體隨時間的變化，并據此計算得到該氣體的交換通量。計算公式如下：

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為標準狀態下溫室氣體的密度，單位為kg·m-3，H為密閉箱高度，單位為m，△C/△t為單位時間密閉箱內溫室氣體濃度的變化量，一般氣體濃度以體積比計，所以此項單位為h-1，T為密閉箱內溫度，單位為℃。

2 結果與分析

2.1 不同施肥處理方式對水稻生長季甲烷排放通量的影響 試驗結果如圖1，在不同施肥措施的處理下，稻田的甲烷排放量規律性基本一致，其季節生長排放規律呈現“三峰型”，第一個峰值出現在7月12日前后第一次施肥過后；第二峰值出現是在烤田前后；第三個峰值在水稻移栽后2個月左右施入穗肥后。

由此可知，巢湖地區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。在孕穗期的時候由于追肥的原因，土壤中甲烷菌的基質比較多，并且在這段時間降水較多，水稻田內甲烷氧化菌的活性不足，故甲烷的排放量在這一時期仍讓處于較高的狀態。

2.2 不同施肥處理方式對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為：常規施肥>優化施肥>空白。在不影響水稻產量的情況下，優化施肥處理的甲烷排放總量相比于常規施肥處理減少了27.1%。由此可見，優化施肥對于減少水稻田甲烷的排放是一種很好的減排措施，對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水稻產量的影響 由圖3可以看出，常規施肥和優化施肥的水稻產量遠遠高于空白處理的水稻產量，且優化施肥相比于常規施肥其產量基本一致，在保證水稻產量不減的情況下優化施肥可對水稻田甲烷減排27.1%。

3 結論與討論

（1）巢湖地區的單季稻田的甲烷排放主要集中水稻生長的分蘗和孕穗揚花期，在水稻分蘗期是甲烷排放速率達到最高峰。在孕穗期的時候由于追肥的原因，土壤中甲烷菌的基質比較多，并且在這段時間降水較多，水稻田內甲烷氧化菌的活性不足，故甲烷的排放量在這一時期仍讓處于較高的狀態。因此對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為：常規施肥>優化施肥>空白。由此可見優化施肥對于減少水稻田甲烷的排放是一種很好的減排措施，對減少大氣中的甲烷排放具有重要意義。

（3）優化施肥相比于常規施肥其產量基本一致，在保證水稻產量的情況下優化施肥可對水稻田甲烷減排27.1%，對甲烷減排有積極作用。

參考文獻

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（責編：張宏民）