不同施肥类型对北方稻田土壤温室气体排放的影响

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1、不同施肥类型对北方稻田土壤温室气体排放的影响　　摘要：利用静态暗箱一气相色谱法研究了吉林省延边地区不同施肥类型对水稻土壤CO2、CH4和N2O排放通量的影响。结果表明，稻田3种温室气体的排放存在明显的季节特征，CO2排放主要集中于8～10月，而CH4排放以7、8月为主，水稻生育盛期时N20表现出明显的负排放特征，净排放发生于移栽期及秋季晒田期：有机肥与化肥配施促进了水稻生育盛期CO2和CH4的排放，导致生长季CO2和CH4排放总量显著高于单施化肥和单施有机肥处理，而单施化肥处理促进了生长季N2O净排放。水稻植株促进了水稻生育期6～8月稻田C

2、O2和CH4的排放，与无植株相比，月均通量分别增加了42.9%～226.1%和146.6%～418.9%。生长季土壤温度对稻田CH4排放具有显著影响，但对CO2和N2O排放影响不显著。　　关键词：施肥类型；CO2；CH4；N2O；北方稻田土壤；温室气体排放9　　全球性气候暖化问题已成为世界瞩目的焦点。气候暖化的根本原因是大气温室气体含量的增加。CO2、CH4和N2O被认为是最重要的温室气体，对温室效应的总贡献率可达80%。其中CO2对增强温室效应的贡献率最大，约占60%，其次是CH4，温室效应潜能是CO2的21～23倍，温室效应的贡献率约占

3、15%，N2O增温效应是CO2的296～310倍，对温室效应的贡献率约占5%。据估计，大气中每年有5%-20%的CO2、15%-30%的CH4、80%～90%的N2O来源于土壤。农田土壤作为温室气体排放的一个重要源，其对温室气体的排放过程受农业管理措施，包括耕作、灌溉以及施肥等的显著影响。通过对农田土壤中温室气体排放的准确测量，研究分析其机理和影响因素，正确地评估农田土壤对大气主要温室气体含量变化的贡献，有助于对温室气体排放量及其规律和减排措施的正确了解，从而为温室气体减排以及减少气候变化预测的不确定性提供理论依据。农业管理措施中，肥料施用

4、对温室气体排放的影响最大，相关研究在国内外农田开展的十分普遍，但在中国北方稻区相关研究报道尚不多见。北方稻田因其一年一熟制和较长的冻融期而区别于南方稻田，由此也导致土壤温室气体排放过程发生相应变化。因此，本研究选择东北种植历史最长的延边地区稻田为研究对象，从不同施肥角度研究稻田生态系统生长季土壤温室气体排放规律，寻求不同施肥措施与土壤温室气体排放之间的联系，为未来稻田科学施肥管理提供理论依据。　　1.材料与方法　　1.1试验设计　　试验地位于吉林省延边朝鲜族自治州图们市凉水镇水稻种植区。试验选择3种施肥类型稻田（每种类型作为1种处理），分别

5、为化肥与有机肥配施（COF）、单施有机肥（OF）和单施化肥（CF）。具体施肥类型与施肥量见表1。每种施肥类型在采集温室气体时设3次重复。同时，在单施化肥的稻田内设裸地（即采样箱无稻株）采气处理，以比较分析水稻植株对3种温室气体排放的影响。试验从2013年6月上旬开始至11月初结束，整个生长季每159d采样1次。采样静态箱的长、宽、高分别为50、40、50cm。箱体内顶端安装数显温度计、直流电风扇和采气阀。在稻田生长中后期，静态暗箱高度增加1倍，长、宽不变，以确保采气箱不影响稻株正常生长。　　1.2气体的采集与样品的测定　　每次采样时，先小心

6、剪除稻株的行间杂草，将暗箱放在凹槽里，有水密封。具体采样时间定为上午9：00-11：30，严格记录采样的准确时间。在30min时间段内每隔10min（即0、10、20、30min）采集1次气体样品，每箱共采集4个气体样品。用密封性能良好的注射针管通过采气阀从箱中抽取50mL气体，注入气体采集袋，运回实验室待测。同时，用便携式数字温度计测定采样期箱温和土壤温度[0cm（T0）、地下5cm（T5）、地下10cm（T10）]，并采集土壤样品测定土壤含水量。　　气体样品测定采用岛津2010型气相色谱仪（SHIMADZU，日本）。以30min内采集的

7、4次气体样品浓度与采样时间的线性相关系数计算每种气体的通量。每个样品中分别测定计算C02、CH4和N2O通量。各气体的通量（F）计算公式如下：　　2.结果与分析　　2.1各施肥处理下的CO2排放通量　　由图1可知，各施肥处理（COF、OF和CF）全生长季稻田土壤C02日均通量间存在显著差异（P<0.05），具有明显的季节变化特征。3种施肥处理的CO2日均通量的季节变化格局表现一致，均呈双峰曲线模式，即从苗期到拔节末期（6月10日至7月25日），CO2日均排放通量呈现明显的直线上升趋势，并在抽穗开花期（8月13日）达到生长季首个CO2通量高峰

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