不同稻田輪作體系下溫室氣體排放及溫室氣體強(qiáng)度研究.pdf

1、大氣中溫室氣體濃度不斷增加引起的全球變暖和臭氧層破壞是當(dāng)今全球性環(huán)境問題。二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)和氧化亞氮(N2O)被認(rèn)為是最重要的三種溫室氣體。我國稻田生態(tài)系統(tǒng)采用不同的水旱輪作體系，研究相應(yīng)輪作體系下的溫室氣體排放，并制定合理的減排措施，具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。
　　本研究采用靜態(tài)暗箱-氣相色譜法研究秸稈還田和氮肥施用對兩種不同輪作體系下稻田生態(tài)系統(tǒng)CH4和N2O排放的影響。同時(shí)設(shè)置單季稻-小麥(SR-W)和雙季

2、稻-油菜(DR-OR)兩種水旱輪作體系，每種輪作體系分別設(shè)置四個(gè)處理:不施N肥不加秸稈(CK)、施N肥不添加秸稈(S0)、施N肥稻季添加3t/ha秸稈(S1)和施N肥稻季添加6t/ha秸稈(S2)。從2010年5月水稻季節(jié)插秧到2012年5月旱作季節(jié)作物收獲開展為期兩年的大田試驗(yàn)，對稻田生態(tài)系統(tǒng)的CH4和N2O排放規(guī)律、綜合溫室效應(yīng)(GWP)及溫室氣體強(qiáng)度(GHGI)進(jìn)行長期定位觀測。
　　結(jié)果表明:雙季稻-油菜輪作體系中CH4累

3、積排放量顯著高于單季稻-小麥輪作體系。單季稻、早稻和晚稻水稻生長季節(jié)均出現(xiàn)了大量的CH4排放，主要集中在移栽到中期烤田階段，這個(gè)階段CH4的累積排放量占周年輪作周期的85％以上。CH4排放量兩年之間差異較小，因?yàn)樗旧L季節(jié)年際間水分管理基本一致，而CH4排放主要受田間水分狀況的影響。秸稈還田顯著增加CH4的排放，CH4的排放量隨秸稈施用量的增加而增加。
　　雙季稻-油菜輪作種植體系中N2O累積排放量顯著高于單季稻-小麥輪作體系。

4、小麥、油菜季節(jié)施肥過后和早稻的中期烤田期均出現(xiàn)了大量的N2O排放。N2O排放量的年際變異在兩種不同水旱輪作體系中均較大。2011-2012年N2O累積排放量是2010-2011年的兩倍多，這主要是旱作季節(jié)年際間的降雨量和降雨分布不同引起土壤含水量不同的結(jié)果。在兩年水稻生長期，只有早稻的烤田期出現(xiàn)明顯的N2O排放，這與烤田期的天氣是否晴朗有關(guān)。在小麥和油菜生長季節(jié)，施N顯著促進(jìn)N2O排放，因此提高N肥利用率是減少N2O排放的重要措施。

5、r>　　雙季稻-油菜輪作種植體系下各處理CH4和N2O排放的周年GWP顯著高于單季稻-小麥輪作體系，主要原因是雙季稻-油菜輪作種植體系所施用的N肥和秸稈還田量高。在兩種種植體系下，N2O對GWP的貢獻(xiàn)均較小，而CH4對GWP的貢獻(xiàn)率高達(dá)85％(66％-95％)。因此，輪作體系、秸稈和N肥是影響稻田生態(tài)系統(tǒng)GWP的主要因素。
　　應(yīng)用DNDC模型對單季稻-小麥輪作體系下CH4和N2O排放的模擬研究表明，除了對照處理和麥季對CH4排放

6、的模擬偏差較大外，DNDC對其余各處理模擬的CH4和N2O累積排放量與田間觀測結(jié)果基本吻合，相對偏差變幅為7.1％～26.3％，因此可以直接應(yīng)用DNDC模型模擬環(huán)境因子和主要管理措施對CH4和N2O累積排放量引起的GWP的影響。模型靈敏度檢驗(yàn)結(jié)果表明，年平均溫度、土壤容重、土壤有機(jī)碳(SOC)、土壤質(zhì)地、土壤pH等環(huán)境因子對GWP的影響顯著;施用N肥、秸稈還田量和烤田期長短等管理因子對GWP的影響明顯。
　　除了S1處理，兩種輪作