孔隙结构对水稻土温室气体排放的影响

摘要

土壤结构影响水分和气体的运动和土壤生物活动,进而影响稻田温室气体排放.为探明土壤结构对水稻生长过程中温室气体排放的影响,选取江苏宜兴的湖白土和江西进贤的红壤性水稻土进行盆栽试验.设置不搅动(NP)、搅动(PD)和搅动后掰土回填(RP)3个处理.应用X射线CT成像技术分析不同处理土壤孔隙结构,通过静态箱法测定水稻生长过程中的温室气体排放.结果显示,PD处理降低了土壤大孔隙度和孔隙连通性,而NP及RP处理的大孔隙较多且连通度高.湖白土PD处理的CH4排放量分别是NP处理的2.5倍和RP处理的14.6倍,相关分析表明湖白土CH4的排放与大孔隙度呈显著负相关,表明大孔隙度升高会降低CH4排放.红壤性水稻土NP处理的CH4排放最高,可能是由于NP处理≤30μm的孔隙度最低,促进了CH4的排放;PD处理提高了N2O排放,相关分析表明N2O排放总量和直径30～1000μm孔隙呈显著负相关.两种土壤RP处理全球增温潜势(GWP)强度以及CH4总排放量均显著低于NP和PD处理.研究结果表明土壤孔隙结构的改变影响稻田温室气体的排放,通过改变耕作方式调节土壤结构可能是稻田CH4和N2O减排的途径之一.