緩控釋氮肥對(duì)水稻田苗期ＣＯ２排放的影響

吳廣野　孫秀英

摘要：為提高肥料利用率和減少溫室氣體排放，以水稻為供試作物，采用對(duì)比試驗(yàn)的方法，研究緩控釋氮肥對(duì)土壤中CO2排放的影響。研究結(jié)果表明，緩控釋肥能夠滿(mǎn)足水稻整個(gè)生育期的氮肥需求，提高作物產(chǎn)量，降低水田CO2的排放量。

關(guān)鍵詞：緩控釋肥;CO2;試驗(yàn);水稻;排放量

中圖分類(lèi)號(hào)：S143.155? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? 文章編號(hào)：1674-1161（2020）04-0018-02

在水稻生長(zhǎng)過(guò)程中使用緩控肥，能夠緩解重施氮肥、肥料浪費(fèi)和施肥不平衡等問(wèn)題，滿(mǎn)足水稻生長(zhǎng)期的養(yǎng)分需求，提高水稻的產(chǎn)量和質(zhì)量。但增施肥料會(huì)使土壤呼吸量增加，其中氮肥是稻田溫室氣體排放的主要影響因素。近年來(lái)，溫室氣體CO2，CH4，N2O，NH3排放帶來(lái)的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題日益突出，且以CO2的影響較為顯著，約占總量的55%～60%。為此，采用對(duì)比試驗(yàn)的方法，研究緩控釋氮肥對(duì)土壤排放溫室氣體CO2的影響，為科學(xué)應(yīng)用新型緩釋化肥和減少溫室氣體排放提供數(shù)據(jù)支持。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試材料為水稻，品種是金粳優(yōu)11（港優(yōu)3）。緩控釋肥為中國(guó)農(nóng)科院自制的包膜氮肥，含氮量為44%。

1.2 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)田位于遼寧省瓦房店市三臺(tái)子村，插秧前的水稻田基本肥力見(jiàn)表1。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)共設(shè)置4個(gè)處理，分別為：全生育期不施氮肥（CK）;氮肥采用常規(guī)的尿素（N1）;氮肥采用綬控釋肥聚醚聚氨酯包膜尿素（N2）;氮肥采用緩控釋肥60%+普通尿素40%（N3）。

所有處理施用等量的氮磷鉀肥（CK處理無(wú)氮肥），均于插秧時(shí)一次性施入。每個(gè)處理3次重復(fù)，行距33 cm，穴距20 cm，每穴2～3秧。

1.4 測(cè)定方法

采用靜態(tài)暗箱-氣相色譜法測(cè)定CO2排放。采樣箱和底座由不銹鋼板制成，箱體尺寸為50 cm×50 cm× 50 cm，生育中期水稻株高增加后使用2個(gè)采樣箱。箱體表面依次用2～3 cm厚的海綿和鋁箔玻纖布粘好，側(cè)面打孔放置溫度計(jì)和采氣用的硅膠管。采樣箱內(nèi)部安裝風(fēng)扇，保證箱內(nèi)空氣流分布均勻。底座規(guī)格為50 cm×50 cm×20 cm，下端埋入土壤中，地表僅留U型凹槽。

水稻移栽前將采樣底座插入土層，每個(gè)小區(qū)埋一個(gè)底座并穩(wěn)定7 d后，選擇晴朗天氣（上午9︰00—11︰00）取樣，于施肥后的1，3，5，7 d連續(xù)采樣，之后每7 d采集2次氣體，共采集2周，累計(jì)采樣8次。采樣時(shí)，通過(guò)向底座凹槽注水密封，然后扣上采樣箱，用50 mL注射器每隔7 min采集一次氣體樣品，分別為0，7，14，21，28 min，同時(shí)記錄箱體內(nèi)的溫度。

1.5 數(shù)據(jù)處理

使用氣相色譜儀測(cè)定氣體樣品中的CO2含量。CO2排放通量采用直線(xiàn)回歸法計(jì)算，并用線(xiàn)性插值法估算累積排放量。氣體排放通量的計(jì)算公式為：

F=ρ×（V/A）×（ΔC/ΔT）×273/（273+θ）? ? ? ?（1）

式中：F為氣體通量，mg/（m2·h）;ρ為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的氣體密度，g/cm3;V為靜態(tài)箱實(shí)際體積，cm3;A為箱內(nèi)土壤表面積，m2;ΔC/ΔT為單位時(shí)間靜態(tài)箱內(nèi)的氣體濃度變化率，mg/（m2·h）;θ為采樣箱內(nèi)的平均溫度，℃。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對(duì)CO2排放通量的影響

在水稻生育的苗期，分別在水稻施肥后的第1，3，5，7，10，14，17，21 d采集氣體，不同處理的CO2排放通量如圖1所示。

從圖1中可以看出：在施肥后的第14 d，處理N1，N2，N3的CO2排放通量達(dá)到最高值，而處理CK的CO2排放通量最高值延后3 d左右，在第17 d達(dá)到最高值;施肥后7 d，各處理的CO2排放通量降到最低值，此后因苗期生長(zhǎng)發(fā)育而呼吸比較旺盛，CO2的排放通量又逐漸升高;在水稻施肥后的苗期，各處理CO2排放通量大小順序?yàn)椋篘3>N2>N1>CK。

2.2 不同處理對(duì)CO2累積排放量的影響

在水稻的整個(gè)苗期，CO2累積排放量的測(cè)定結(jié)果如圖2所示。

從圖2中可以看出：在水稻生育苗期，處理N1的CO2的累積排放量最高，為259 g/m3，而處理N3最低，僅為150 g/m3;N2的CO2累積排放量與處理CK接近，分別為212 g/m3和215 g/m3，低于處理N1而高于處理N3。

3 結(jié)論

試驗(yàn)研究結(jié)果表明：在水稻田的生育苗期，由于不同處理的施肥種類(lèi)不同，CO2的排放累積量也不同。在水稻生長(zhǎng)發(fā)育的初期，因?yàn)槠胀ǖ剩蛩兀┽尫诺妮^快，所以生長(zhǎng)發(fā)育較快，呼吸也最旺盛，因此CO2的排放通量也最高。而緩控釋的處理N2和N3由于前期氮肥釋放較少，所以CO2的排放通量低于普通氮肥（尿素）的施肥處理。這表明緩控釋肥是根據(jù)水稻生長(zhǎng)發(fā)育的需求釋放氮肥，不僅能夠滿(mǎn)足作物生長(zhǎng)發(fā)育需求，而且能夠降低水田溫室氣體CO2排放，改善農(nóng)田的生態(tài)環(huán)境。

參與文獻(xiàn)

[1] 邢曉鳴.高緩控釋肥種類(lèi)及施肥方式對(duì)水稻產(chǎn)量、稻田氨揮發(fā)及光合物質(zhì)生產(chǎn)的影響實(shí)現(xiàn)[D].南京：南京農(nóng)業(yè)大學(xué)，2015.

[2] 杜學(xué)初，譚德水，江麗華，等.河緩/控釋氮肥對(duì)主要糧食作物及環(huán)境影響研究進(jìn)展[J].農(nóng)學(xué)學(xué)報(bào)，2014，4（6）：27-31.

[3] 杜世宇，薛飛，吳漢卿，等.水氮耦合對(duì)設(shè)施土壤溫室氣體排放的影響[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2019，38（2）：476-484.

[4] 陳劍秋.幾種新型緩控釋肥工藝及養(yǎng)分釋放特征研究[D].濟(jì)南：山東農(nóng)業(yè)大學(xué)，2012.