再生稻干濕交替灌溉與根區分層施氮減少溫室氣體排放

丁紫娟，徐洲，田應兵，劉凱文，張丁月，朱建強，侯俊,2*

再生稻干濕交替灌溉與根區分層施氮減少溫室氣體排放

丁紫娟1，徐洲1，田應兵1，劉凱文1，張丁月1，朱建強1，侯俊1,2*

（1.長江大學農學院/濕地生態與農業利用教育部工程研究中心，湖北 荊州 434025；2.安徽六國化工股份有限公司，安徽 銅陵 244023）

【】探明再生稻優化灌溉與根區分層施氮下溫室氣體排放與產量的綜合響應。基于靜態暗箱–氣相色譜法對再生稻進行溫室氣體排放的田間原位觀測，設置2種灌溉模式（常規灌溉和干濕交替灌溉）和5個施肥處理（不施氮，CK；農民常規分次施氮，FFP；一次性根區5cm淺施控釋尿素，RF1；一次性根區10 cm深施控釋尿素，RF2；一次性根區5 cm和10 cm分層施控釋尿素，RF3），研究了再生稻優化灌溉與根區分層施氮對溫室氣體排放和產量的綜合影響。①常規灌溉模式下，RF1、RF2處理和RF3處理在全生育期的CH4、N2O和CO2排放量比FFP處理分別降低了49%～76%、55%～81%和57%～69%（<0.05），干濕交替模式下CH4、N2O和CO2排放量比FFP處理分別降低了52%～77%、52%～73%和 61%～75%（<0.05）。②3種溫室氣體所引起的GWP（以CO2計，kg/hm2），干濕交替下FFP、RF1、RF2處理和RF3處理的GWP量與常規灌溉相比分別降低了3%、10%、13%和11%（<0.05）。③2種灌溉模式下RF3處理再生稻產量較FFP處理分別顯著提高了7%和11%。再生稻根區分層施用控釋尿素在提高產量的同時對溫室氣體具有減排作用，而且干濕交替模式節水、增加再生稻產量，也具有一定的減排作用，因此分層施氮與干濕交替協同是實現再生稻種植的輕簡化操作的可行措施。

再生稻；灌溉模式；根區施肥；溫室氣體；全球增溫潛勢（GWP）

0 引 言

【研究意義】CH4、N2O和CO2是3種典型的溫室氣體[1]，據FAO報道每年全球水稻種植區的土壤溫室氣體排放量超過525 Tg CO2-eq，中國的水稻種植每年產生的溫室氣體排放量也很高，超過111 Tg CO2-eq[2]。大量的溫室氣體排放使得全球變暖的形勢加劇，稻田作為溫室氣體的重要排放源，降低稻田溫室氣體的排放已成為重要的研究課題[3]。

【研究進展】施肥是影響稻田溫室氣體排放的重要因素，合理施肥也是保證水稻產量的重要措施，但農民的常規表面撒施會導致肥料利用率低，最終進入大氣造成了一系列的環境問題，例如，Schütz等[4]試驗顯示，肥料表面施用后CH4排放量明顯增加；Yano等[5]研究表明，灌溉前施用氮肥增加了N2O的排放量。再生稻是在頭季稻收割后，利用稻樁腋芽分化，重新生長再收獲一季的水稻。再生稻具有生育期長、省時、省工等特點，其水肥管理有別于一季稻和雙季稻[6]。根區一次性施肥通過提高根區高濃度養分能達到養分與作物吸收和利用的相對平衡[7]，促進了輕簡化生產。然而，再生稻生育時期長達180 d，普通的尿素不能滿足水稻全生育期氮素需要，因此再生稻根區施肥需要氮肥品種的優化。氮肥施入水稻根系周圍，土壤局部養分濃度過高對水稻前期幼苗存在高濃度毒害風險，根區施肥要避免高濃度氮素的燒苗[8]，而控釋尿素能持續提供氮素，既保證再生稻的長生育期的吸收利用[9]，也能通過持續的養分釋放控制氮素濃度不至于過高而造成燒根。此外，根區的最佳深度的判斷有爭議，劉曉偉等[7]認為中稻根區最佳施肥深度為10 cm；Wu等[10]認為根區側5 cm條件下深12 cm的氮效率與深7 cm相比在早稻上差異不顯著，而在晚稻上前者比后者顯著提高27%。因此施肥深度要與水稻根系相適應。

水分管理也是影響稻田溫室氣體排放的另一個關鍵因素，其中干濕交替灌溉對溫室氣體減排和作物產量提高具有顯著效果[11-12]。例如，袁偉玲等[13]研究表明，干濕交替灌溉能顯著降低稻田CH4排放量。傅志強等[14]研究表明，在相同的施氮水平下，干濕交替灌溉有利于溫室氣體減排和降低全球增溫潛勢，干濕交替灌溉下二季綜合降低了稻田溫室氣體增溫潛勢41%～54%。【切入點】目前，有關水分管理、施肥技術和二者結合對稻田溫室氣體排放的研究報道較多[14]，但關于根區分層施氮及其優化灌溉對溫室氣體減排潛力的影響尚未報道。【擬解決的關鍵問題】因此，本試驗以再生稻為對象，研究典型灌溉模式下根區分層施氮對溫室氣體排放的影響，以期為再生稻輕簡化生產及減少溫室氣體排放提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 研究地點描述

試驗地位于荊州市長江大學試驗站（N30°23′46.68″，E112°29′7.71″），試驗于2019年4月開始，該區域屬于北亞熱帶農業氣候帶。土壤為湖泊成因的偏黏性潴育型水稻土，耕作層土壤基本性狀為：土壤pH值6.27，土壤全氮1.26 g/kg、全磷0.51 g/kg、全鉀9.51 g/kg、堿解氮78.61 mg/kg、速效磷20.75 mg/kg、速效鉀95.51 mg/kg、有機質為22.31 g/kg。試驗期間當地的日平均氣溫和日降水量變化見圖1。最高溫出現在7月，為32.3 ℃；最低溫出現在4月，為12.2 ℃。試驗期間降水量主要集中在5—7月，其中6月的降水量最多達到188.8 mm。

圖1 試驗期間日平均氣溫和日降水量的變化

1.2 試驗設計

本研究共設5個處理：①對照（CK，不施氮）；②農民常規分次施氮（FFP）；③一次性根區5 cm淺施控釋尿素（RF1）；④一次性根區10 cm深施控釋尿素（RF2）；⑤一次性根區5 cm和10 cm分層施控釋尿素（RF3）。設置2種典型水分管理模式分別為常規灌溉（CF）和干濕交替灌溉（AWD）。每個處理3次重復，小區面積25 m2（5 m×5 m），隨機區組排列。小區間作25 cm 寬、15 cm高的田埂并覆蓋塑料薄膜防止串肥。農民常規施肥處理先撒入基肥，然后灌水耙田插秧，頭季中稻施氮量為180 kg/hm2，其中40%作基肥（4月21日），30%作分蘗肥（5月9日），30%作穗肥（7月1日），頭季稻收獲期前（8月8日）和收獲后（8月20日）均施50 kg/hm2作為催芽肥和促苗肥。處理3、處理4和處理5中的控釋尿素采用樹脂包膜尿素（靜水25 ℃拋物線形曲線釋放，釋放期150 d，由國家緩/控釋肥工程技術研究中心提供）。根區淺施是偏水稻根系側5 cm、深5 cm一次性施氮；根區深施是偏水稻根系側5 cm、深10 cm一次性施氮；根區分層施是偏水稻根系側5 cm，且在深5 cm和深10 cm同時1次施氮，施氮量各50%。根區一次施肥采用穴施，步驟是：在無流動水的小區插好秧苗后以水稻為交叉點，用內徑2 cm的空心管在水稻行垂直方向二側各5 cm處，垂直壓入5 cm或10 cm或分層壓孔洞，將氮肥沿鋼管內壁倒入底部，迅速取出鋼管并用泥漿將洞填實，保證施肥位置在水稻行的同一側，并且2個施肥點間的距離等同于水稻間距（18 cm）。除CK不施氮肥外，所有處理的頭季稻N、P2O5和K2O用量分別為280、150和180 kg/hm2，磷肥為過磷酸鈣（含P2O512%），鉀肥為氯化鉀（含K2O 60%），且所有磷鉀肥作為基肥插秧前1次施用。收獲期留茬高度30 cm。水稻品種為宜優673（湖北種子公司提供），密度為22.2萬株/hm2（行間距30 cm×18 cm）。

2種典型水分管理模式是常規灌溉和干濕交替灌溉：①常規淹灌（CF），三葉一心期后始終保持田面水3～5 cm左右（控制水位）的淺水層，僅收獲前10 d自然落干以方便收獲，頭季和再生季的其他整個生育期不曬田；②干濕交替灌溉（AWD），再生稻整個生育期中，三葉一心期后將稻田一次性灌溉至田面水深30～50 mm，待其自然落干至表土以下100 mm左右（土壤質量含水率為田間持水率的80%左右），再次灌溉至30～50 mm，如此循環，如遇降水過程，實時排水維持田面水深30～50 mm，水稻揚花期，維持田面水深30～50 mm的1周。僅頭季和再生季的收獲前10 d自然落干。

表1 根區施控釋尿素方案

注 1）指頭季氮肥用量為180 kg/hm2，基肥、分蘗肥、穗肥比為40%∶30%∶30%，頭季稻收獲期前7～10 d和收獲后2 d分別施催芽肥和促苗肥50 kg/hm2；2）指除CK外，所有施肥處理移栽期施用，氮用量280 kg/hm2，其中根區分層施肥是指在側根5 cm深5 cm和深10 cm同時1次施氮，施氮量各140 kg/hm2。

1.3 氣體采集與分析

全生育期的CH4、N2O和CO2采用靜態暗箱法采集[15]。在采集氣體的同時用電子溫度計測量箱體內外溫度。采樣頻次為每10天1次，每次采樣時間在09:00—11:00進行，時長約為30 min，間隔10 min采樣1次，共采集4個氣樣。氣樣采集完畢后帶回實驗室于24 h內分析完畢或保存在儲氣袋中，用氣相色譜儀（SHIMADZU GC-14B，日本島津）進行分析。氣體的排放通量采用式（1）計算，并通過內插累加法求得頭季、再生季和全生育期的CH4、N2O和CO2排放總量，計算式為：

式中：為溫室氣體的排放通量（mg/（m2·h））；為采樣頂箱高度（cm）；為采樣頂箱內溫度（℃）；為采樣地區的大氣壓（Pa）；0為標準狀況下的大氣壓（Pa）；為被測氣體的密度（g/cm3）；dc/dt為采樣期間采樣箱內氣體的濃度變化速率。排放通量為正表示排放，反之為吸收。

全球增溫潛勢[16]用于衡量對于CO2的輻射指數。的計算式為：

=?(CO2)+28·?(CH4)+265·?(N2O)，（2）

式中：?(CO2)為CO2的排放當量（CO2-eq）；?(CH4)為CH4的排放量（kg）；?(N2O)為N2O的排放量（kg）。

1.4 產量測定

分別于頭季和再生季水稻成熟時，各小區單打單收，風干計產。

1.5 數據分析

所有數據采用Excel 2019進行整理和作圖。采用 SPSS 18.0對所有數據進行統計分析，用LSD比較各處理間的差異顯著性（<0.05）。

2 結果與分析

2.1 CH4排放通量

CH4排放通量如圖2所示（圖中虛線表示頭季水稻的收獲時間，下同）。從圖2（a）可以看出，與CK相比，FFP處理的CH4排放通量均有不同程度的增加。與FFP處理相比，根區施肥處理RF1、RF2和RF3的CH4排放通量均有不同程度的降低，RF1和RF2處理在5月20日出現1次排放峰值，排放通量分別為2.10和2.08 mg/(m2·h)；RF3處理則一直維持在較低水平，再生季之后（8月20日）穩定維持較低水平。圖2（b）可知，AWD中CH4排放通量相比于CF沒有較大的峰值波動，RF1和RF2處理在6月10日和30日均呈現雙峰型排放且接近于FFP；RF3處理僅在6月10日出現了1次小的排放峰值，排放通量為1.63 mg/(m2·h)，隨后3種根區施肥處理均逐漸降低。所有施肥處理在再生季（8月20日后）逐漸降低，隨后趨于平穩。

圖2 不同處理CH4排放通量

2.2 N2O排放通量

N2O排放通量如圖3所示，從圖3（a）可以看出，FFP處理下N2O排放通量的變化趨勢與其他4種處理存在明顯差異。FFP處理呈明顯雙峰型排放，峰值分別出現在5月10日和7月20日，分別較CK增加了25%和20%。而RF2和RF3處理沒有明顯排放高峰。3種根區施肥處理在其他時期均保持相近且無較大的波動。4種施肥處理在再生季（8月20日后）均保持穩定并逐漸降低。圖3（b）中FFP處理只出現了1次排放高峰（7月20日），排放通量為46.73 μg/(m2·h)。3種根區施肥處理的全生育期N2O排放通量變化范圍比較穩定且與CK接近，進入再生季（8月20日后），所有處理的N2O開始下降且維持在較低水平。

圖3 不同處理N2O排放通量

2.3 CO2排放通量

CO2排放通量如圖4所示，不同處理均在頭季水稻分蘗期出現CO2排放峰值，圖4（a）和圖4（b）中RF1、RF2處理和RF3處理的排放通量分別是130.98～167.95 mg/(m2·h)和113.49～144.07 mg/(m2·h)分別比FFP處理減少10%～30%和23%～39%。隨后2種灌溉模式直到頭季收獲前都保持平穩排放水平，FFP處理在再生季（8月20日后）明顯下降，隨后與其他處理接近后所有處理排放通量趨于0。

圖4 不同處理CO2排放通量

2.4 3種溫室氣體的累積凈排放量

表2為不同根區施肥與灌溉模式下3種溫室氣體的累積凈排放量。對于CH4而言，2種灌溉模式的排放均表現為FFP處理>RF1處理>RF2處理>RF3處理>CK，AWD模式下5種處理的排放量與CF模式相比均不同程度降低了9%～27%；不同施肥和灌溉模式下N2O的累積凈排放量較小，僅為微弱的排放源，5種施肥處理間在頭季、再生季和全生育期均存在顯著性差異（<0.05）。CO2表現為較強的排放源，排放量主要集中在頭季，與FFP處理相比，CF模式下CK、RF1、RF2處理和RF3處理在全生育期CO2凈排放量分別顯著降低了57%～86%；在AWD模式下，分別顯著降低了61%～83%。

2.5 再生稻產量及3種溫室氣體的全球增溫潛勢GWP

表3為不同根區施肥與灌溉模式下再生稻產量及生育期內3種溫室氣體的全球增溫潛勢。在頭季的CF模式下，施肥FFP、RF1、RF2、RF3處理較CK增產43%～57%，3種根區施控釋尿素較FFP處理增產了1%～10%，且RF3處理顯著高于FFP處理，不同施肥處理的頭季產量表現為RF3處理>RF2處理>RF1處理>FFP處理>CK；再生季各施肥處理間無顯著性差異。在頭季的AWD模式下，FFP、RF1、RF2、RF3處理較CK增產了44%～64%，根區施肥RF2和RF3處理較FFP處理分別顯著提高了頭季產量10%和14%，再生季各施肥處理間無顯著性差異。與CF模式相比，AWD模式下各處理均提高了全生育期產量0.2%～6%。

表2 3種溫室氣體的累積凈排放量

注 1）CF是常規灌溉，AWD是干濕交替；2）同一列不同字母表示在5%水平上差異顯著，*表示相同施肥處理在不同灌溉模式CF和AWD之間5%水平上差異顯著（檢驗），下同。

表3 再生稻產量及3種溫室氣體的全球增溫潛勢（GWP)

由表3可知，不同灌溉模式下不同施肥處理的在各生育期均差異顯著。相對于CF，全生育期常規施肥處理（FFP）和根區施肥處理（RF1、RF2處理和RF3處理）在AWD的均有所減小，其減幅為3%～13%。在CF模式下，全生育期CK、RF1、RF2處理和RF3處理分別比FFP處理降低了53%～87%，AWD模式下分別降低了56%～86%。這表明干濕交替灌溉對于根區施肥處理有一定的減排作用，相同灌溉條件下根區施肥處理與FFP處理相比均能減少，表現為FFP處理>RF1處理>RF2處理>RF3處理>CK。

3 討 論

3.1 不同根區施肥與灌溉模式對CH4排放的影響

農業措施中施肥方式是影響溫室氣體排放的因素之一，Schütz等[4]在意大利的試驗結果表明尿素施用對CH4排放的影響很大程度上取決于施肥方式，當尿素深施時，農田的CH4排放量明顯低于尿素的表面施用，這與本試驗中的研究結果一致。肥料的施用方式能夠影響CH4的排放量，其原因可能是，稻田土壤中CH4的氧化發生在土壤與水的交界面以及水稻的根部氧化區域，與氮肥深施相比，氮肥的表面撒施產生的NH4+競爭CH4的氧化導致CH4的排放增加[17]，反之則會減少。水稻為淺根系作物，根系集中分布于0～10 cm土壤中，研究證明[18]分層施肥能夠供應水稻在不同時期對養分的需求，2層肥料處于5～10 cm的水平，氮肥施用位置遠離水面，與大氣接觸機會少，進而減少了NH4+向上揮發，從而增加CH4在水土界面的氧化作用，CH4排放也相應減少。控釋尿素是本研究中影響溫室氣體排放又一個因素，研究[3]結果顯示樹脂包膜控釋尿素減排效果最高為56.2%，控釋肥本身對CH4減排效果顯著，其主要原因是控釋肥能夠根據水稻的生長需養量緩慢釋放氮素，NH4+量減小，其競爭CH4的氧化作用也減小[17]，CH4的排放減小。

與CF模式相比，AWD模式下的CH4排放要相對平穩且沒有較高的峰值。不同灌溉模式影響CH4排放[19]，其機理是水分影響土壤氧化還原電位，淹水模式可造成厭氧環境，CH4由CH4菌產生而來，而CH4菌需要在厭氧條件下生長，淹水形成厭氧環境促進CH4菌大量繁殖產生大量CH4。在干濕交替模式下，土壤表層經常暴露在空氣中，土壤的氧化還原電位提高，破壞了產CH4菌的生長環境，所以在此模式下CH4的排放量相對減少。

3.2 不同根區施肥與灌溉模式對N2O排放的影響

本試驗中，CF模式下FFP處理在第1次施肥后和第3次施肥后出現了2次N2O的排放峰值；AWD模式下FFP處理也在第3次施肥后出現了1次排放峰值，這可能是由于速效氮肥的施用為硝化和反硝化作用提供了充足的底物，導致N2O的排放升高，此外，速效氮肥施用促使了根系分泌物增加，從而使微生物活性增強，最終導致N2O的排放明顯增加[5]。采用合理的施肥措施（施肥量、施肥方式和肥料類型等）是減少N2O排放的重要因素，李鑫等[20]研究顯示不同的施肥方式對N2O排放的影響差異較大，肥料深施土壤10 cm中N2O的排放量最小，而常規的表面撒施對N2O的排放量最大，這與本試驗的研究結果一致，其原因主要有3個：一是深施氮肥可使肥料在深層土壤中聚集，從而降低表層土壤中的氮質量濃度，有效降低銨態氮向氨氣的轉化率和氮肥的硝化速率，二是根區施肥通過促進植物吸收提高肥料利用率間接降低土壤中N2O的排放[21]，三是控釋尿素本身也能減少N2O的排放。控釋尿素能緩慢釋放養分，NH4+和NO3?質量濃度降低影響土壤硝化與反硝化作用，降低微生物活動進而達到了減排N2O的效果[22]。RF1、RF2和RF3處理為一次性施肥，沒有追肥增加，所以根區以外土壤中的NH4+和含NO3-量就可能比FFP處理低，當土壤中的含氮量低時會影響土壤中生成N2、N2O和其他氮氧化物氣體，從而有效地減少了N2O的排放[23]。稻田土壤N2O排放主要集中在水分變化劇烈的階段[24]。本研究中AWD模式下的整體N2O排放趨勢與CF模式相近，這與成臣等[25]的結果類似。

3.3 不同根區施肥與灌溉模式對CO2排放的影響

在農田生態系統中，施肥是影響土壤CO2排放的主要因素[26]。除了FFP處理有較大的排放峰值的趨勢外，其他施肥處理均維持在低水平甚至趨近于0，這是由于土壤中的氮轉化與碳轉化有著密切的聯系，氮肥的施用會影響碳的轉化途徑，氮肥的施用可能會促進微生物對一氧化碳的利用，從而導致CO2的排放增加[27]。Snyder等[28]認為施用氮肥主要通過兩種途徑來影響CO2的排放，一是直接為作物和微生物的生長提供養分；二是通過施肥改變土壤pH值，改變微生物的活性以及有機質的合成和分解，最終使CO2的排放量改變。所以肥料的類型、施用方式和施用量都是影響CO2排放的重要因素。研究表明，控釋氮肥能有效降低土壤的碳排放量[29]，而本研究中根區施肥條件下控釋尿素也能顯著降低CO2的排放量。

在本試驗中2種灌溉模式下CO2排放量沒有明顯的差異。土壤有機碳量的礦化加速農田CO2的排放，然而農田CO2排放總量主要來自植物的光合和呼吸作用，頻繁的干濕交替由于降低土壤礦化量從而減少CO2排放量[29]，但本研究中植物的光合和呼吸作用的程度如何以及是否促進CO2減排尚不清楚，因此，還需要深入研究。

3.4 不同根區施肥與灌溉模式對再生稻產量及3種溫室氣體全球增溫潛勢GWP的影響

施肥技術是提高水稻產量的重要途徑，本研究中與FFP處理相比，RF1、RF2、RF3處理均提高了再生稻頭季產量，且RF3處理與FFP處理相比差異顯著，RF2、RF3處理還提高了再生季產量，主要原因有2個方面，一是氮肥深施距離水稻根系更近，能直接為根系吸收，為水稻高產奠定了基礎；二是水稻苗期需要的氮素較少，氮肥深施能有效減少氮損失，從而達到作物養分吸收與肥料養分釋放的協同效應，有利于提高水稻產量和氮肥利用效率[7]。本研究中AWD模式與CF模式相比各處理均提高了再生稻全生育期產量，這與成臣等[25]的研究結果相似，這是由于稻田處于“干濕交替”的水分循環狀態能夠改善稻田土壤通透性，供氧充足，為水稻生長發育創造了良好的生長條件。CF和AWD模式下RF1、RF2、RF3處理與FFP處理相比在全生育期的分別降低53%～73%和56%～76%，這說明3種根區施肥處理均能夠有效降低，且AWD模式下降幅更大，王長明等[30]研究也表明，與淹水灌溉相比，節水灌溉降低了稻田CH4和N2O綜合溫室效應。

4 結 論

1）與常規施肥相比，常規灌溉和干濕交替灌溉條件下的根區分層施肥能顯著降低CH4、N2O和CO2的排放量及且降低幅度均表現為RF3處理>RF2處理>RF1處理，RF3處理分層施肥處理能夠顯著提高再生稻全生育期產量，因此根區施肥有利于溫室氣體減排，且根區分層施氮效果更佳。

2）與常規灌溉模式的根區分層施氮的CH4排放量相比，干濕交替灌溉明顯降低了CH4排放量，減小了全球增溫潛勢，且干濕交替灌溉能夠提高再生稻全生育期產量，因此，干濕交替灌溉水能在穩產的同時使根區分層施氮達到一定的減排效果，二者結合有利于再生稻的可持續發展。

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Reducing Gas Emissions from Ratooning Rice Field Using Controlled Nitrogen Fertilization and Alternate Wetting-drying Irrigation

DING Zijuan1, XU Zhou1, TIAN Yingbing1, LIU Kaiwen1, ZHANG Dingyue1, ZHU Jianqiang1, HOU Jun1,2*

(1.College of Agriculture, Yangtze University, Engineering Research Center of Ecology and Agricultural Use of Wet Land Ministry of Education, Jingzhou 434025, China; 2.Anhui Liuguo Chemical Co.LTD, Tongling 244023, China)

【】Rice field is an important source of greenhouse gases and how to reduce its gas emissions plays an important role in battling global warming. The aim of this paper is to investigate the feasibility and efficacy of using controlled nitrogen fertilization and irrigation management to reduce gas emissions from ratooning rice field.【】The experiment was conducted in a field using static chambers. In situ gas emissions were measured using gas chromatography. The experiment compared two irrigation methods: conventional irrigation and alternate wetting and drying irrigation, and five controlled nitrogen fertilizations: fertilization used by local farmers (FFP), applying the fertilizers in the root zone at the depth of 5 cm (RF1) and 10 cm (RF2) below the soil surface either separately, or in combination (RF3); no fertilization was taken as the control (CK). 【】Compared to FFP, controlled fertilization RF1, RF2 and RF3 reduced emissions of CH4, N2O and CO2by 49%～76%, 55%～81% and 57%～69% respectively (<0.05) under conventional irrigation, and by 52%～77%, 52%～73% and 61%～75% respectively (<0.05) under alternate wetting-drying irrigation. We also found that after changing to alternate wetting-drying irrigation, fertilization FFP, RF1, RF2 and RF3 reduced global warming potential by 3%, 10%, 13% and 11% (<0.05), respectively, compared with their associated potentials at conventional irrigation. Compared with FFP, controlled fertilization RF3 under conventional and alternate wetting-drying irrigation increased the yield of ratoon rice by 7% and 11%, both at significant level, respectively.【】Controlled nitrogen fertilization to the root zone not only reduces greenhouse gas emissions but also increases rice yield. Apart from saving water, changing from conventional irrigation to alternate wetting and drying irrigation increases yield and reduces greenhouse gas emissions, both at significant levels. Their combination can be used as an improved agronomic practice for ratooning rice production in south China.

ratoon rice; irrigation method; root-zone fertilization; gas emissions; greenhouse warming potential

S274.3；X144

A

10.13522/j.cnki.ggps.2020288

1672 - 3317（2021）07 - 0051- 08

丁紫娟, 徐洲, 田應兵, 等. 再生稻干濕交替灌溉與根區分層施氮減少溫室氣體排放[J]. 灌溉排水學報, 2021, 40(7): 51-58.

DING Zijuan, XU Zhou, TIAN Yingbing, et al. Reducing Gas Emissions from Ratooning Rice Field Using Controlled Nitrogen Fertilization and Alternate Wetting-drying Irrigation[J]. Journal of Irrigation and Drainage, 2021, 40(7): 51-58.

2020-05-30

“十三五”國家重點研發計劃項目（2016YFD0300907）；長江經濟帶磷資源高效利用創新平臺開放基金；長江大學濕地生態與農業利用教育部工程研究中心開放基金項目（7011802408）；長江大學博士啟動基金項目（801180010149）

丁紫娟（1997-），女。碩士研究生，主要從事養分資源綜合管理研究。E-mail: 970917450@qq.com

侯俊（1983-），講師，博士，主要從事植物營養與農業水土資源利用研究。E-mail: houjungoodluck1@163.com

責任編輯：陸紅飛