【摘 要】
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本文通过培养实验,研究土壤水分状况、外加有机物料(施用秸秆)、氮素形态、氮素用量、脲酶抑制剂、硝化抑制剂及其混合抑制剂对稻田土壤微量气体(CH4和N2O)排放的影响,以期探讨稻田土壤覆盖旱作后土壤微量气体排放规律和N2O排放量增加的原因,并探索降低稻田土壤微量气体排放的措施,为水稻清洁生产提供理论依据。主要研究结果如下:水分和有机物料(水稻秸秆)在土壤CH4排放上存在密切关系,不添加水稻秸秆时,C
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本文通过培养实验,研究土壤水分状况、外加有机物料(施用秸秆)、氮素形态、氮素用量、脲酶抑制剂、硝化抑制剂及其混合抑制剂对稻田土壤微量气体(CH4和N2O)排放的影响,以期探讨稻田土壤覆盖旱作后土壤微量气体排放规律和N2O排放量增加的原因,并探索降低稻田土壤微量气体排放的措施,为水稻清洁生产提供理论依据。主要研究结果如下:
水分和有机物料(水稻秸秆)在土壤CH4排放上存在密切关系,不添加水稻秸秆时,CH4排放量低,四种水分处理间差异不显著;加入水稻秸秆后,明显促进了CH4的排放,使得淹水2cm处理CH4累积排放量达21.44mg·kg-1土,是旱作处理(0.32mg·kg-1土)的67倍,说明有机物料是CH4产生的物质条件,而水分是CH4产生的环境条件。CH4排放量随着水稻秸秆用量的增加而增加,秸秆用量为干土质量的0%、0.1%、0.3%和0.5%时,CH4累积排放量分别为0.60、1.17、8.49和30.19mg·kg-1土,且随秸秆用量的增加单位用量引起CH4排放量的增量呈递增趋势,施用方式上混施处理CH4累积排放量大于表施处理。土壤N2O排放的结果表明,土壤淹水培养并未造成N2O排放的减少,但添加秸秆后,N2O排放量随着水稻秸秆用量的增加而减少,秸秆用量为干土质量的0%、0.1%、0.3%和0.5%时,N2O累积排放量分别为8.37、4.91、1.97、1.85mg·kg-1土,施用方式上表施处理N2O累积排放量大于混施处理。全球增温潜势(GWP)的结果显示,不添加秸秆时20a、100a、500a尺度的GWP分别为2130-2540、2270-2710、1190-1430,而添加秸秆后分别为550-1900(20a尺度PT和PM的计算结果例外)、350-1900、160-990,由此可以认为,水稻栽培过程中,将水稻秸秆按耕层土壤质量的0.3%-0.5%还田并翻压入土,维持浅水层(0-2cm)是一种降低水作稻田GWP的有效措施。
旱作条件下CH4排放量少,氮素形态和用量对其基本无影响;淹水条件下,施用氮肥减少了CH4排放,氮素形态对其排放抑制作用依次为NO3--N>NH4+-N>Urea-N,而且氮的用量越多CH4排放越少。施用氮肥促进了土壤N2O的释放,旱作条件下氮素形态对N2O排放的促进作用以施用NO3--N的处理最高,在三个氮肥水平下,其累积排放量分别为Urea-N、NH4+-处理的1.44、1.59(0.05g·kg-1土),1.27、1.54(0.10g·kg1土),1.23、1.45(0.20g·kg-1土)倍。肥料用量对土壤N2O排放具有重要影响,肥料用量大,排放峰值高、峰值持续时间长、累积排放量大,三种氮素形态下,各用量之间的差异均达显著水平;N2O是土壤氮素形态转化的产物,N2O累积排放量与土壤硝化率之间呈极显著的正相关关系。
淹水条件下抑制剂的效果不佳,但在旱作条件下抑制剂效果明显。使用抑制剂可以推迟土壤N2O出峰时间达4-6天,并减少了N2O的排放。单独使用HQ(氢醌)和ATC(4-硝基1,2,4-三唑)时N2O累积排放量分别为14.36和7.34mg·kg-1土,当两者一起使用时N2O累积排放量仅为5.56mg·kg-1土,说明脲酶抑制剂和硝化抑制剂间存在一定的协同作用。混合抑制剂中以HQ+DCD(双氰胺)效果最好,其累积排放量只有2.96mg·kg-1土,比无肥对照处理(5.04mg·kg-1)还低。在三种硝化抑制剂中,以DCD的效果最好,其次是ATC,Dwell(5-乙氧基-3-三氯甲基-1,2,4-噻二唑)的效果最差。ATC和Dwell的用量对其抑制效果影响不大,但DCD的抑制效果随其用量的增加而提高,且三个用量水平之间的差异显著。可见旱作条件下尿素配合使用混合抑制剂HQ+DCD、铵态氮配合使用DCD可以有效地降低土壤N2O的排放
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