不同施肥類型對北方稻田土壤溫室氣體排放的影響

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1、不同施肥類型對北方稻田土壤溫室氣體排放的影響　　摘要：利用靜態(tài)暗箱一氣相色譜法研究了吉林省延邊地區(qū)不同施肥類型對水稻土壤CO2、CH4和N2O排放通量的影響。結(jié)果表明，稻田3種溫室氣體的排放存在明顯的季節(jié)特征，CO2排放主要集中于8～10月，而CH4排放以7、8月為主，水稻生育盛期時N20表現(xiàn)出明顯的負排放特征，凈排放發(fā)生于移栽期及秋季曬田期：有機肥與化肥配施促進了水稻生育盛期CO2和CH4的排放，導(dǎo)致生長季CO2和CH4排放總量顯著高于單施化肥和單施有機肥處理，而單施化肥處理促進了生長季N2O凈排放。水稻植株促進了水稻生育期6～8月稻田C

2、O2和CH4的排放，與無植株相比，月均通量分別增加了42.9%～226.1%和146.6%～418.9%。生長季土壤溫度對稻田CH4排放具有顯著影響，但對CO2和N2O排放影響不顯著?！　￡P(guān)鍵詞：施肥類型；CO2；CH4；N2O；北方稻田土壤；溫室氣體排放9　　全球性氣候暖化問題已成為世界矚目的焦點。氣候暖化的根本原因是大氣溫室氣體含量的增加。CO2、CH4和N2O被認為是最重要的溫室氣體，對溫室效應(yīng)的總貢獻率可達80%。其中CO2對增強溫室效應(yīng)的貢獻率最大，約占60%，其次是CH4，溫室效應(yīng)潛能是CO2的21～23倍，溫室效應(yīng)的貢獻率約占

3、15%，N2O增溫效應(yīng)是CO2的296～310倍，對溫室效應(yīng)的貢獻率約占5%。據(jù)估計，大氣中每年有5%-20%的CO2、15%-30%的CH4、80%～90%的N2O來源于土壤。農(nóng)田土壤作為溫室氣體排放的一個重要源，其對溫室氣體的排放過程受農(nóng)業(yè)管理措施，包括耕作、灌溉以及施肥等的顯著影響。通過對農(nóng)田土壤中溫室氣體排放的準(zhǔn)確測量，研究分析其機理和影響因素，正確地評估農(nóng)田土壤對大氣主要溫室氣體含量變化的貢獻，有助于對溫室氣體排放量及其規(guī)律和減排措施的正確了解，從而為溫室氣體減排以及減少氣候變化預(yù)測的不確定性提供理論依據(jù)。農(nóng)業(yè)管理措施中，肥料施用

4、對溫室氣體排放的影響最大，相關(guān)研究在國內(nèi)外農(nóng)田開展的十分普遍，但在中國北方稻區(qū)相關(guān)研究報道尚不多見。北方稻田因其一年一熟制和較長的凍融期而區(qū)別于南方稻田，由此也導(dǎo)致土壤溫室氣體排放過程發(fā)生相應(yīng)變化。因此，本研究選擇東北種植歷史最長的延邊地區(qū)稻田為研究對象，從不同施肥角度研究稻田生態(tài)系統(tǒng)生長季土壤溫室氣體排放規(guī)律，尋求不同施肥措施與土壤溫室氣體排放之間的聯(lián)系，為未來稻田科學(xué)施肥管理提供理論依據(jù)。　　1.材料與方法　　1.1試驗設(shè)計　　試驗地位于吉林省延邊朝鮮族自治州圖們市涼水鎮(zhèn)水稻種植區(qū)。試驗選擇3種施肥類型稻田（每種類型作為1種處理），分別

5、為化肥與有機肥配施（COF）、單施有機肥（OF）和單施化肥（CF）。具體施肥類型與施肥量見表1。每種施肥類型在采集溫室氣體時設(shè)3次重復(fù)。同時，在單施化肥的稻田內(nèi)設(shè)裸地（即采樣箱無稻株）采氣處理，以比較分析水稻植株對3種溫室氣體排放的影響。試驗從2013年6月上旬開始至11月初結(jié)束，整個生長季每159d采樣1次。采樣靜態(tài)箱的長、寬、高分別為50、40、50cm。箱體內(nèi)頂端安裝數(shù)顯溫度計、直流電風(fēng)扇和采氣閥。在稻田生長中后期，靜態(tài)暗箱高度增加1倍，長、寬不變，以確保采氣箱不影響稻株正常生長?！　?.2氣體的采集與樣品的測定　　每次采樣時，先小心

6、剪除稻株的行間雜草，將暗箱放在凹槽里，有水密封。具體采樣時間定為上午9：00-11：30，嚴(yán)格記錄采樣的準(zhǔn)確時間。在30min時間段內(nèi)每隔10min（即0、10、20、30min）采集1次氣體樣品，每箱共采集4個氣體樣品。用密封性能良好的注射針管通過采氣閥從箱中抽取50mL氣體，注入氣體采集袋，運回實驗室待測。同時，用便攜式數(shù)字溫度計測定采樣期箱溫和土壤溫度[0cm（T0）、地下5cm（T5）、地下10cm（T10）]，并采集土壤樣品測定土壤含水量?！　怏w樣品測定采用島津2010型氣相色譜儀（SHIMADZU，日本）。以30min內(nèi)采集的

7、4次氣體樣品濃度與采樣時間的線性相關(guān)系數(shù)計算每種氣體的通量。每個樣品中分別測定計算C02、CH4和N2O通量。各氣體的通量（F）計算公式如下：　　2.結(jié)果與分析　　2.1各施肥處理下的CO2排放通量　　由圖1可知，各施肥處理（COF、OF和CF）全生長季稻田土壤C02日均通量間存在顯著差異（P<0.05），具有明顯的季節(jié)變化特征。3種施肥處理的CO2日均通量的季節(jié)變化格局表現(xiàn)一致，均呈雙峰曲線模式，即從苗期到拔節(jié)末期（6月10日至7月25日），CO2日均排放通量呈現(xiàn)明顯的直線上升趨勢，并在抽穗開花期（8月13日）達到生長季首個CO2通量高峰

8、，其中COF處理為（622.55±41.79）mg/（m2?h），CF處理為（399.39±21.76）mg/（m2?h），OF處理為（348.08±926.66）mg/（m2?