不同氮肥和耕作方式对华中地区稻田土壤温室气体排放的影响
作者单位：农业部华中地区作物栽培科学观测实验站
会议名称：《2016年全国青年作物栽培与生理学术研讨会》
会议日期：2016年
学科分类：082803[工学-农业生物环境与能源工程] 08[工学] 0828[工学-农业工程] 09[农学] 0903[农学-农业资源与环境] 0901[农学-作物学]
关 键 词：稻田 CH4 N2O 生态系统净经济效益 免耕 有机肥 缓释肥
摘 要：【研究背景】中国是全球最大的水稻生产国,约占全球水稻产量的26%,而稻田被认为是重要的人为温室气体(CH和NO)排放源,如何降低温室气体的排放是当前研究热点。与翻耕相比免耕能够保护土壤、降低生产成本、增加有机碳固定。但是免耕对土壤温室气体排放的影响的研究结果并不一致。因此耕作方式对土壤温室气体排放的影响的需要进一步的研究。近年来,中国政府采取了一系列政策,鼓励农民使用有机肥料代替化学肥料,以保持土壤的可持续生产能力。但是,一些研究表明,施用有机肥导致直接添加C和N的底物进入土壤,从而增加CH和NO排放。此外,有研究者认为,缓释肥的使用可以减少肥料的损失,提高作物产量和减少温室气体的排放。然而,在水稻生产系统中缓释肥的应用对温室气体排放影响尚缺乏系统研究。【材料与方法】本研究设置了裂区试验,调查不同氮肥(不施氮,NO;100%无机氮肥,IF;缓释肥+50%无机氮肥,SRIF;100%有机氮肥,OF;50%有机氮肥+50%无机氮肥,OFIF)与不同耕作方式(常规翻耕,CT;免耕,NT)对稻田土壤CH、NO、综合增温潜势(GWP)、碳排放强度(GHGI)以及生态系统净经济效益(NEEB)的影响。【结果与分析】两年的研究结果均表明,与NO相比,IF、SRIF、OF和OFIF分别增加了CH累积排放量54.7%、41.7%、51.1%和66.0%,增加了NO累积排放164.5%,93.4%,130.2%和251.3%。耕作方式并没有影响水稻产量,而施肥显著提高了水稻产量。SRIF和OFIF处理水稻产量比其他施肥处理高,说明单一施用有机肥或者无机肥对于水稻高产都不是很好的选择。与翻耕相比,免耕显著降低了CH排放8.5-13.7%,但是耕作方式并没有影响NO排放。氮肥添加显著了GWP和GHGI,而免耕显著降低了GWP和GHGI。与OF,OFIF和IF相比,SRIF能够显著降低GHGI由于其更高的水稻产量和更低的温室气体排放。因此SRIF是一种环境友好的氮肥管理措施能够减缓温室气体排放同时保证粮食安全。NT结合OFIF处理具有较高的GWP和GHGI,但是其生态经济效益是最高的。【结论】我们认为NT结合OFIF处理是一种能够优化稻田经济效益和环境效益的农艺措施,值得在华中地区推广。此外,尽管NT结合SFIF具有最低的GWP和GHGI以及最高的产量,但是其NEEB反而最低,究其原因为缓释肥的价格太高。这些结果表明,有关部门可以制定相应的生态补偿逐步引导农民使用缓释肥这种低碳高产的施肥措施。