水分管理对稻田土壤CH4产生、氧化及排放的影响

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1、生态环境学报2009,18(3):1066-1070http://www.jeesci.comEcologyandEnvironmentalSciencesE-mail:editor@jeesci.com水分管理对稻田土壤CH4产生、氧化及排放的影响1,21,211*1张广斌，李香兰，马静，徐华，蔡祖聪1.土壤与农业可持续发展国家重点实验室//中国科学院南京土壤研究所，江苏南京210008；2.中国科学院研究生院，北京100049摘要：水分是稻田CH4产生、氧化和排放最为重要的影响因素之一，但有关水分对稻田土壤CH4产生潜力、氧化潜力的大小及其季节变化影响的相关报道较少。分别通过

2、室内厌氧培养试验、好氧培养试验和田间原位试验（位于江苏省句容市白兔镇），于2007年水稻生长期观测了2种水分管理方式（间隙灌溉和持续淹水）下种稻（水稻品种为华粳3号，OryzasativaL.Huajing3）土壤的CH4产生潜力、氧化潜力及排放通量。结果表明：烤田前，两处理土壤CH4产生潜力和氧化潜力的大小及其季节变化趋势一致，使得两处理CH4排放通量的大小及其季节变化趋势一致；烤田后，持续淹水处理土壤CH4产生潜力明显大于间隙灌溉处理，而CH4氧化潜力明显低于间隙灌溉处理，导致CH4排放通量显著高于间隙灌溉处理（p＜0.05）。烤田明显降低土壤CH4产生潜力，提高土壤CH4氧

3、化潜力，故显著减少稻田CH4排放通量（p＜0.05）。水分管理通过同时影响CH4产生潜力和氧化潜力来影响稻田CH4排放。关键词：CH4产生潜力；CH4氧化潜力；CH4排放；稻田土壤；水分管理中图分类号：X144文献标识码：A文章编号：1674-5906（2009）03-1066-05[8-9]全球气候变暖已经是“毫无争议”的事实，其地区。目前关于稻田土壤CH4产生潜力和氧化潜[10]主要原因是大气温室气体浓度的增加。CH4是大气力季节变化的研究还很少，上官行健等曾报道了中仅次于CO2的重要温室气体，自工业革命以来，我国湖南双季稻田和意大利单季稻田土壤CH4产生-1大气中CH4的质

4、量浓度上升了约1050μg·L，达到潜力的季节变化，并认为其季节变化形式主要取决-1了（1774±1.8）μg·L，对全球温室效应的贡献率达于施肥制度。本试验选用这2种田间水分管理方式，[1]18%。稻田是大气CH4的重要排放源，每年排放通过培养试验测定稻田土壤CH4的产生潜力和氧化[2]量为31~112Tg，约占全球总排放量的5%~19%。潜力，并进行大田试验同步观测CH4排放通量，以在所有的CH4排放源之中，稻田生态系统受人类活初步研究不同水分管理对稻田土壤CH4产生、氧化动的影响比较剧烈且意义重大，所以有关稻田CH4及排放的影响。排放的研究倍受农业环境科学工作者的广泛关注。

5、1材料与方法在严格厌氧条件下，稻田CH4的产生是土壤中1.1供试土壤产CH4细菌作用于产CH4基质的结果，产生的CH4土样采自于江苏省句容市白兔镇（31°99′N，在向大气释放的过程中有58%~80%被土水界面和119°32′E）水稻田土壤表层（0~15cm）。土壤为发[3]根土界面的CH4氧化细菌所氧化。稻田CH4排放主育于下蜀黄土的爽水性水稻土，有机质含量为11.9-1-1要是土壤中CH4的产生、氧化这两个方向相反过程g·kg，全氮含量为1.5g·kg，pH为6.91。试验田共同作用的结果，与土壤CH4产生和氧化关系密切稻麦轮作多年。的土壤水分状况是影响稻田CH4排放最重要的

6、因素1.2试验设置之一。因此，同时进行土壤CH4产生、氧化及排放大田试验共设置2种水分管理方式，分别为当通量的研究将有助于更全面地阐明稻田CH4排放在地常规水分管理（又称间隙灌溉，即水稻生长前期不同水分管理措施下的变化机理。淹水、中期烤田、后期干湿交替）和持续淹水（表间隙灌溉和持续淹水，特别是前者是我国水稻1），每处理设置3个重复。尿素（以N计）为300[4-6]-2种植常见的两种水分管理方式。间隙灌溉可以有kg·hm，按基肥∶分蘖肥∶穗肥为21∶∶1施用，-2效抑制水稻过度分蘖，消除土壤溶液中有毒物质以磷钾肥分别为450kg·hm的过磷酸钙和225[7]-2及提高水稻根的活性，

7、持续淹水稻田由于当地地kg·hm的氯化钾，作为基肥一次性施入。基肥、分形、气候以及排水设施等原因主要分布在我国西南蘖肥、穗肥分别于2007年6月18日、7月11日、基金项目：中国科学院重大创新项目（KSCX1-YW-09-08）；创新方向项目（KZCX2-YW-Q1-07）；科技部科技支撑计划项目（2007BAD89B18）作者简介：张广斌（1983年生），男，博士研究生，主要从事农田温室气体排放规律及其机理研究。E-mail:gbzhang@issas.ac.cn*通讯作者：徐