冬季麦田控水对后季稻田CH4和N2O排放的影响

摘要

甲烷(CH4)与氧化亚氮(N2O)是两种重要的温室气体，稻田是大气CH4和N2O的重要排放源。长江中下游平原地区是全国重要的单季稻产区，关于该地区水稻生长期CH4和N2O排放通量及其季节变化已有大量研究，但冬季麦田排干控水对后季稻田CH4和N2O排放影响的研究则鲜见报道。
　　本试验以长江中下游平原地区典型的稻麦轮作农业区—巢湖单季稻田为研究对象，采用静态箱—气象色谱法对水稻生育期的CH4和N2O排放通量进行定位监测，研究冬季麦田排干控水对后季稻田CH4和N2O排放的影响。试验分为两个阶段:小麦季设置4种处理分别为:常规水肥管理(Ⅰ)、常规水肥管理(Ⅱ)、常规水肥管理&浅沟控水处理(Ⅲ)、常规水肥管理&深沟控水处理(Ⅳ);在小麦季处理基础上，小区位置不变，水稻季设置了相应的4种处理:麦季常规水肥管理(Ⅰ)&稻季不施肥(CK)、麦季常规水肥管理(Ⅱ)&稻季常规水肥管理(CG)、麦季浅沟控水处理(Ⅲ)&稻季常规水肥管理(CQ)、麦季深沟控水处理(Ⅳ)&稻季常规水肥管理(CS)。
　　试验得到以下结果:
　　(1)冬季麦田控水对后季单季稻农田土壤CH4排放通量有显著影响，不同控水处理之间CH4排放差异极显著(P＜0.01);冬季麦田控水可显著减少后季单季稻田土壤CH4排放，与CK相比CQ和CS的CH4排放量分别减少43.1％、39.9％，与CG相比则分别减少58.1％、55.7％;冬季麦田控水改变了后季单季稻田CH4排放的时间分布规律:未经麦季控水处理的CK、CG的CH4排放主要发生在复水后，分别占总排放量的65.2％和65.7％，两者之间几乎没有差异，氮肥施用对稻田甲烷排放影响作用不大;进行麦季控水处理的CQ、CS的CH4排放则主要发生在烤田前，分别占排放总量的53.5％和54.1％，两者之间也没有明显差异;而CK、CG与CQ、CS之间的差异则非常显著，正是由于复水后CH4排放的减少，使得CQ、CS的总排放量大幅度减少。
　　(2)整个水稻生育期土壤CH4排放与5cm地温显著相关(p＜0.01);烤田落干前，稻田CH4排放通量与土壤5cm地温基本一致;烤田期间，由于田面落干，土壤氧气含量上升，有利于CH4的氧化，稻田土壤CH4排放量较低，CH4排放量受5cm地温影响较小，相关性不显著;田间复水后，CH4排放量与5cm地温相关性显著(p＜0.05)。单季稻土壤CH4排放通量与土壤氧化还原电位(Eh)呈显著负相关，其中CK、CG两处理的相关性强于CQ、CS两处理，尤其在复水后，虽然CQ、CS两处理的土壤Eh与CK、CG两处理一样均在-150mv以下，但CQ、CS的CH4排放通量却显著低于CK、CG，土壤Eh与CH4排放通量关系显著弱化。
　　(3)冬季麦田控水小幅降低了水稻生长期N2O的排放，与CG相比CQ、CS分别降低了22.61％和14.63％。在水稻生育期，CQ、CS两处理的N2O排放总量分别为51.46mg· m2、56.77 mg· m2，差异不显著，而水稻季CG、CQ和CS（施肥）与CK的差异则较大，分别相比CK提高70.79％、62.26％和65.79％，土壤的氮素供应是影响稻田N2O排放的主要因素。稻田N2O排放只和烤田后的温度变化具有显著相关关系，冬季麦田控水提高了后季单季稻化肥的利用率，与CG相比，CQ、CS处理源于尿素的N2O排放分别降低了32.3％和21.3％。
　　(4) CQ与CS均在不减产的情况下降低了农田温室气体的全球增温潜势，是适用于长江中下游单季稻地区有效减排措施，其中CQ处理的减排效应优于CS处理。

目录

声明

论文说明

摘要

1 文献综述

1．1 研究意义

1．2 国内外研究进展

1．2．1 稻田土壤CH4和N2O的产生机理和排放特征

1．2．2 稻田土壤CH4和N2O排放的测定方法

1．2．3 稻田土壤CH4和N2O影响因素的研究

1．2．4 稻田土壤CH4和N2O的排放量估算方法的研究

1．2．5 稻田土壤CH4和N2O排放的减缓对策研究

2 引言

2．1 选题依据与背景

2．2 可行性分析

2．3 技术路线

2．4 研究方法

2．5 研究内容和意义

3 材料与方法

3．1 试验地概况和供试品种

3．1．1 试验地概况

3．1．2 供试品种

3．2 实验设计

3．3 气体的采集与分析

3．3．1 样品采集

3．3．2 样品分析

3．3．3 基础土样采集

3．3．4 其它数据采集

3．3．5 数据处理

3．3．6 主要试验仪器及检测方法

4 结果与分析

4．1 冬季麦田控水下的稻田土壤CH4和N2O排放通量及其日变化

4．1．1 采样时间代表性确定

4．1．2 CH4排放通量的昼夜变化

4．1．3 N2O排放通量的昼夜变化

4．2 冬季麦田控水对后季稻田土壤CH4和N2O排放的影响

4．3 冬季麦田控水下的稻田CH4排放通量变化

4．3．1 CH4排放通量变化

4．3．2 烤田对稻田土壤CH4排放的影响

4．3．3 温度对整个水稻生育期土壤CH4排放的影响

4．3．4 温度对水稻生育期各个阶段土壤CH4排放的影响

4．3．5 土壤Eh对水稻生育期土壤CH4排放的影响

4．4 冬季麦田控水下的稻田N2O排放通量变化

4．4．1 N2O排放通量

4．4．2 烤田对稻田土壤N2O排放的影响

4．4．3 温度对水稻整个生育期土壤N2O排放的影响

4．4．4 温度对水稻生育期各个阶段土壤N2O排放的影响

4．4．5 土壤Eh对水稻生育期土壤N2O排放的影响

4．4．6 冬季麦田控水对后季单季稻氮肥利用的影响

4．5 冬季麦田控水下的稻田排放CH4和N2O的全球变暖潜势(GWP)比较

5 结论

6 讨论与展望

参考文献

附录

致谢

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