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摘要：为提高肥料利用率和减少温室气体排放，以水稻为供试作物，采用对比试验的方法，研究缓控释氮肥对土壤中CO2排放的影响。研究结果表明，缓控释肥能够满足水稻整个生育期的氮肥需求，提高作物产量，降低水田CO2的排放量。
关键词：缓控释肥;CO2;试验;水稻;排放量
中图分类号：S143.155 文献标识码：A 文章编号：1674-1161（2020）04-0018-02
在水稻生长过程中使用缓控肥，能够缓解重施氮肥、肥料浪费和施肥不平衡等问题，满足水稻生长期的养分需求，提高水稻的产量和质量。但增施肥料会使土壤呼吸量增加，其中氮肥是稻田温室气体排放的主要影响因素。近年来，温室气体CO2，CH4，N2O，NH3排放带来的生态环境问题日益突出，且以CO2的影响较为显著，约占总量的55%～60%。为此，采用对比试验的方法，研究缓控释氮肥对土壤排放温室气体CO2的影响，为科学应用新型缓释化肥和减少温室气体排放提供数据支持。
1 材料与方法
1.1 供试材料
供试材料为水稻，品种是金粳优11（港优3）。缓控释肥为中国农科院自制的包膜氮肥，含氮量为44%。
1.2 试验地概况
试验田位于辽宁省瓦房店市三台子村，插秧前的水稻田基本肥力见表1。
1.3 试验设计
试验共设置4个处理，分别为：全生育期不施氮肥（CK）;氮肥采用常规的尿素（N1）;氮肥采用绶控释肥聚醚聚氨酯包膜尿素（N2）;氮肥采用缓控释肥60%+普通尿素40%（N3）。
所有处理施用等量的氮磷钾肥（CK处理无氮肥），均于插秧时一次性施入。每个处理3次重复，行距33 cm，穴距20 cm，每穴2～3秧。
1.4 测定方法
采用静态暗箱-气相色谱法测定CO2排放。采样箱和底座由不锈钢板制成，箱体尺寸为50 cm×50 cm× 50 cm，生育中期水稻株高增加后使用2个采样箱。箱体表面依次用2～3 cm厚的海绵和铝箔玻纤布粘好，侧面打孔放置温度计和采气用的硅胶管。采样箱内部安装风扇，保证箱内空气流分布均匀。底座规格为50 cm×50 cm×20 cm，下端埋入土壤中，地表仅留U型凹槽。
水稻移栽前将采样底座插入土层，每个小区埋一个底座并稳定7 d后，选择晴朗天气（上午9︰00—11︰00）取样，于施肥后的1，3，5，7 d连续采样，之后每7 d采集2次气体，共采集2周，累计采样8次。采样时，通过向底座凹槽注水密封，然后扣上采样箱，用50 mL注射器每隔7 min采集一次气体样品，分别为0，7，14，21，28 min，同时记录箱体内的温度。
1.5 数据处理
使用气相色谱仪测定气体样品中的CO2含量。CO2排放通量采用直线回归法计算，并用线性插值法估算累积排放量。气体排放通量的计算公式为：
F=ρ×（V/A）×（ΔC/ΔT）×273/（273+θ） （1）
式中：F为气体通量，mg/（m2·h）;ρ为标准状态下的气体密度，g/cm3;V为静态箱实际体积，cm3;A为箱内土壤表面积，m2;ΔC/ΔT为单位时间静态箱内的气体浓度变化率，mg/（m2·h）;θ为采样箱内的平均温度，℃。
2 结果与分析
2.1 不同处理对CO2排放通量的影响
在水稻生育的苗期，分别在水稻施肥后的第1，3，5，7，10，14，17，21 d采集气体，不同处理的CO2排放通量如图1所示。
从图1中可以看出：在施肥后的第14 d，处理N1，N2，N3的CO2排放通量达到最高值，而处理CK的CO2排放通量最高值延后3 d左右，在第17 d達到最高值;施肥后7 d，各处理的CO2排放通量降到最低值，此后因苗期生长发育而呼吸比较旺盛，CO2的排放通量又逐渐升高;在水稻施肥后的苗期，各处理CO2排放通量大小顺序为：N3>N2>N1>CK。
2.2 不同处理对CO2累积排放量的影响
在水稻的整个苗期，CO2累积排放量的测定结果如图2所示。
从图2中可以看出：在水稻生育苗期，处理N1的CO2的累积排放量最高，为259 g/m3，而处理N3最低，仅为150 g/m3;N2的CO2累积排放量与处理CK接近，分别为212 g/m3和215 g/m3，低于处理N1而高于处理N3。
3 结论
试验研究结果表明：在水稻田的生育苗期，由于不同处理的施肥种类不同，CO2的排放累积量也不同。在水稻生长发育的初期，因为普通氮肥（尿素）释放的较快，所以生长发育较快，呼吸也最旺盛，因此CO2的排放通量也最高。而缓控释的处理N2和N3由于前期氮肥释放较少，所以CO2的排放通量低于普通氮肥（尿素）的施肥处理。这表明缓控释肥是根据水稻生长发育的需求释放氮肥，不仅能够满足作物生长发育需求，而且能够降低水田温室气体CO2排放，改善农田的生态环境。
参与文献
[1] 邢晓鸣.高缓控释肥种类及施肥方式对水稻产量、稻田氨挥发及光合物质生产的影响实现[D].南京：南京农业大学，2015.
[2] 杜学初，谭德水，江丽华，等.河缓/控释氮肥对主要粮食作物及环境影响研究进展[J].农学学报，2014，4（6）：27-31.
[3] 杜世宇，薛飞，吴汉卿，等.水氮耦合对设施土壤温室气体排放的影响[J].农业环境科学学报，2019，38（2）：476-484.
[4] 陈剑秋.几种新型缓控释肥工艺及养分释放特征研究[D].济南：山东农业大学，2012.
关键词：缓控释肥;CO2;试验;水稻;排放量
中图分类号：S143.155 文献标识码：A 文章编号：1674-1161（2020）04-0018-02
在水稻生长过程中使用缓控肥，能够缓解重施氮肥、肥料浪费和施肥不平衡等问题，满足水稻生长期的养分需求，提高水稻的产量和质量。但增施肥料会使土壤呼吸量增加，其中氮肥是稻田温室气体排放的主要影响因素。近年来，温室气体CO2，CH4，N2O，NH3排放带来的生态环境问题日益突出，且以CO2的影响较为显著，约占总量的55%～60%。为此，采用对比试验的方法，研究缓控释氮肥对土壤排放温室气体CO2的影响，为科学应用新型缓释化肥和减少温室气体排放提供数据支持。
1 材料与方法
1.1 供试材料
供试材料为水稻，品种是金粳优11（港优3）。缓控释肥为中国农科院自制的包膜氮肥，含氮量为44%。
1.2 试验地概况
试验田位于辽宁省瓦房店市三台子村，插秧前的水稻田基本肥力见表1。
1.3 试验设计
试验共设置4个处理，分别为：全生育期不施氮肥（CK）;氮肥采用常规的尿素（N1）;氮肥采用绶控释肥聚醚聚氨酯包膜尿素（N2）;氮肥采用缓控释肥60%+普通尿素40%（N3）。
所有处理施用等量的氮磷钾肥（CK处理无氮肥），均于插秧时一次性施入。每个处理3次重复，行距33 cm，穴距20 cm，每穴2～3秧。
1.4 测定方法
采用静态暗箱-气相色谱法测定CO2排放。采样箱和底座由不锈钢板制成，箱体尺寸为50 cm×50 cm× 50 cm，生育中期水稻株高增加后使用2个采样箱。箱体表面依次用2～3 cm厚的海绵和铝箔玻纤布粘好，侧面打孔放置温度计和采气用的硅胶管。采样箱内部安装风扇，保证箱内空气流分布均匀。底座规格为50 cm×50 cm×20 cm，下端埋入土壤中，地表仅留U型凹槽。
水稻移栽前将采样底座插入土层，每个小区埋一个底座并稳定7 d后，选择晴朗天气（上午9︰00—11︰00）取样，于施肥后的1，3，5，7 d连续采样，之后每7 d采集2次气体，共采集2周，累计采样8次。采样时，通过向底座凹槽注水密封，然后扣上采样箱，用50 mL注射器每隔7 min采集一次气体样品，分别为0，7，14，21，28 min，同时记录箱体内的温度。
1.5 数据处理
使用气相色谱仪测定气体样品中的CO2含量。CO2排放通量采用直线回归法计算，并用线性插值法估算累积排放量。气体排放通量的计算公式为：
F=ρ×（V/A）×（ΔC/ΔT）×273/（273+θ） （1）
式中：F为气体通量，mg/（m2·h）;ρ为标准状态下的气体密度，g/cm3;V为静态箱实际体积，cm3;A为箱内土壤表面积，m2;ΔC/ΔT为单位时间静态箱内的气体浓度变化率，mg/（m2·h）;θ为采样箱内的平均温度，℃。
2 结果与分析
2.1 不同处理对CO2排放通量的影响
在水稻生育的苗期，分别在水稻施肥后的第1，3，5，7，10，14，17，21 d采集气体，不同处理的CO2排放通量如图1所示。
从图1中可以看出：在施肥后的第14 d，处理N1，N2，N3的CO2排放通量达到最高值，而处理CK的CO2排放通量最高值延后3 d左右，在第17 d達到最高值;施肥后7 d，各处理的CO2排放通量降到最低值，此后因苗期生长发育而呼吸比较旺盛，CO2的排放通量又逐渐升高;在水稻施肥后的苗期，各处理CO2排放通量大小顺序为：N3>N2>N1>CK。
2.2 不同处理对CO2累积排放量的影响
在水稻的整个苗期，CO2累积排放量的测定结果如图2所示。
从图2中可以看出：在水稻生育苗期，处理N1的CO2的累积排放量最高，为259 g/m3，而处理N3最低，仅为150 g/m3;N2的CO2累积排放量与处理CK接近，分别为212 g/m3和215 g/m3，低于处理N1而高于处理N3。
3 结论
试验研究结果表明：在水稻田的生育苗期，由于不同处理的施肥种类不同，CO2的排放累积量也不同。在水稻生长发育的初期，因为普通氮肥（尿素）释放的较快，所以生长发育较快，呼吸也最旺盛，因此CO2的排放通量也最高。而缓控释的处理N2和N3由于前期氮肥释放较少，所以CO2的排放通量低于普通氮肥（尿素）的施肥处理。这表明缓控释肥是根据水稻生长发育的需求释放氮肥，不仅能够满足作物生长发育需求，而且能够降低水田温室气体CO2排放，改善农田的生态环境。
参与文献
[1] 邢晓鸣.高缓控释肥种类及施肥方式对水稻产量、稻田氨挥发及光合物质生产的影响实现[D].南京：南京农业大学，2015.
[2] 杜学初，谭德水，江丽华，等.河缓/控释氮肥对主要粮食作物及环境影响研究进展[J].农学学报，2014，4（6）：27-31.
[3] 杜世宇，薛飞，吴汉卿，等.水氮耦合对设施土壤温室气体排放的影响[J].农业环境科学学报，2019，38（2）：476-484.
[4] 陈剑秋.几种新型缓控释肥工艺及养分释放特征研究[D].济南：山东农业大学，2012.