全 文 ：控释肥料对覆膜栽培稻田 N2O排放的影响
*
张摇 怡1,3 摇 吕世华2 摇 马摇 静1 摇 徐摇 华1**摇 袁摇 江2 摇 董瑜皎2
( 1中国科学院南京土壤研究所土壤与农业可持续发展国家重点实验室, 南京 210008; 2四川省农业科学院土壤肥料研究所,
成都 610066; 3中国科学院大学, 北京 100049)
摘摇 要摇 采用静态箱鄄气相色谱法,研究了控释肥料对四川丘陵地区覆膜节水高产栽培稻田
N2O排放的影响.结果表明: 稻田施用尿素及控释肥料后水稻生长期 N2O 排放总量分别为
(38. 2依4. 4)和(21. 5依5. 2) mg N·m-2;施用尿素处理 N2O 排放系数为 0. 25% ,施用控释肥
料处理 N2O排放系数为 0. 14% ,减少了 43. 6% (P<0. 05),其中烤田前减少了 49. 6% (P<
0郾 05);控释肥料可抑制施肥引起的 N2O排放峰值,降幅达 52. 6% ;控释肥料对水稻不同生长
季节土壤微生物生物量氮、NH4 + 鄄N含量和水稻产量均无显著影响;N2O 排放与 5 cm 土壤温
度、土壤 Eh值无显著相关性.
关键词摇 地膜覆盖摇 N2O排放摇 稻田摇 控释肥摇 微生物生物量氮
文章编号摇 1001-9332(2014)03-0769-07摇 中图分类号摇 X511摇 文献标识码摇 A
Effect of controlled release fertilizer on nitrous oxide emission from paddy field under plastic
film mulching cultivation. ZHANG Yi1,3, L譈 Shi鄄hua2, MA Jing1, XU Hua1, YUAN Jiang2,
DONG Yu鄄jiao2 ( 1State Key Laboratory of Soil and Sustainable Agriculture, Institute of Soil Science,
Chinese Academy of Sciences, Nanjing 210008, China; 2 Institute of Soil and Fertilizer, Sichuan
Academy of Agricultural Sciences, Chengdu 610066, China; 3University of Chinese Academy of Sci鄄
ences, Beijing 100049, China) . 鄄Chin. J. Appl. Ecol. , 2014, 25(3): 769-775.
Abstract: A field experiment was conducted to assess the effect of controlled release fertilizer on
N2O emission in paddy field under plastic film mulching cultivation (PM) with water鄄saving irriga鄄
tion. Results showed that in the rice growing season, cumulative N2O emissions from the plots ap鄄
plied with urea (PM+U) and with controlled release fertilizer (PM+CRF) were (38. 2依4. 4) and
(21. 5依5. 2) mg N·m-2, respectively. The N2O emission factors were 0. 25% and 0. 14% in the
treatments PM+U and PM+CRF, respectively. The controlled release fertilizer decreased the total
N2O emission by 43. 6% compared with urea, of which 49. 6% was reduced before the drying peri鄄
od. It also reduced the peak of N2O emission by 52. 6% . However, it did not affect soil microbial
biomass N and soil NH4 + 鄄N content at any rice growing stage, and grain yield either. No significant
correlation was observed between N2O flux and soil Eh or soil temperature at the depth of 5 cm.
Key words: plastic film mulching; N2O emission; paddy field; controlled release fertilizer; micro鄄
bial biomass N.
*国家自然科学基金项目(41271259)、科技部国际科技合作项目
(2012DFG90290)、公益性行业(农业)科研专项(201103039)和中国
香港特别行政区嘉道理农场暨植物园项目资助.
**通讯作者. E鄄mail: hxu@ issas. ac. cn
2013鄄07鄄11 收稿,2013鄄12鄄29 接受.
摇 摇 N2O是重要的温室气体. 虽然它在大气中的含
量远低于 CO2,但在 100 年时间尺度上,单位质量
N2O的增温潜势是 CO2 的 298 倍[1] . 此外,N2O 参
与导致臭氧层破坏的光化学反应.研究表明,N2O对
臭氧层破坏的贡献最大,其臭氧层破坏潜势( ozone
depletion potential, ODP)达 0. 017[2] . 2010 年大气中
N2O浓度已由工业革命前的约 270 nL·L-1增至 322
nL·L-1[3],并且目前仍以 0. 25%的速度递增[4] .每
年农业生产活动造成的 N2O排放约 2. 8 Tg N,占总
人为排放源的 42% [5] . 虽然早期研究表明,稻田排
放的 N2O很少[6-7],但近期研究发现,稻田 N2O 排
放量不容忽视[8-10] .我国是水稻种植大国,稻田每年
向大气排放的 N2O约 88 Gg N[11],尤其是目前约有
57%的水稻田采用间歇灌溉的水分管理,更增加了
应 用 生 态 学 报摇 2014 年 3 月摇 第 25 卷摇 第 3 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇
Chinese Journal of Applied Ecology, Mar. 2014, 25(3): 769-775
稻田 N2O排放[12] .
我国水资源紧缺,且时空分布不均,以节水为目
的的水稻覆膜旱作栽培日益受到关注. 水稻覆膜旱
作栽培变传统的淹水栽培为湿润栽培,促进了稻田
N2O排放[13] . 覆膜稻田 N2O 排放主要集中在施肥
后[14-16],未被作物吸收的氮素可被硝化细菌与反硝
化细菌利用,造成 N2O 排放,因此可通过提高氮肥
利用效率来减少 N2O 排放[17] . 控释肥可根据作物
生长需要提供养分,提高氮肥利用率[18] . 大量研究
表明,控释肥可避免出现施肥后土壤中剩余无机氮
过高的现象,从而减少旱地因氮肥施用造成的 N2O
排放,还能减少因氮素淋溶或地表径流而间接造成
的 N2O排放[19-21] . IPCC 第四次评估报告将控释肥
列为有效的 N2O减排措施,每年可减少 0. 07 t CO2 鄄
eq·hm-2的 N2O 排放[22] . 控释肥对水稻田 N2O 排
放影响的研究结果并不一致[23-27],这可能与烤田时
间有关,若烤田时间与控释肥养分加速释放的线性
期重叠,则控释肥料有可能增加水稻田 N2O 排
放[26] .以往有关覆膜稻田的研究仅观测了地膜覆盖
处(厢面区域)的 N2O排放,并未观测未被地膜覆盖
土壤(厢沟区域)的 N2O 排放[14-16],这样可能会过
高估计覆膜栽培对稻田 N2O 排放的影响.作为一种
新型的栽培方式,水稻覆膜节水高产栽培将传统覆
膜栽培与现代农业有机结合,采用三角形稀疏栽培,
进行一次性精量施肥,可在节水、节肥的同时保证水
稻高产、稳产[28] .目前,该技术已在四川、云南、贵州
等地广泛推广. 施氮量与水稻植株均会影响土壤
N2O排放[12,29],水稻覆膜节水高产栽培对稻田 N2O
排放的影响可能与传统覆膜有所不同. 水稻覆膜节
水高产栽培要求肥料一次性施入,为控释肥的应用
带来了广阔的前景.目前,控释肥料对覆膜节水高产
栽培稻田 N2O排放的影响迄今未见报道.
本试验通过田间原位观测,研究覆膜节水高产
栽培对四川丘陵地区稻田 N2O 排放的影响,并探讨
水稻覆膜节水高产栽培下控释肥料对 N2O 的减排
效果,为进一步研究覆膜节水高产栽培稻田 N2O 排
放规律及其有效的 N2O 减排措施提供数据支撑和
科学依据.
1摇 材料与方法
1郾 1摇 试验设计
田间试验于 2012 年在四川省资阳市雁江区雁
江镇响水村(30毅05忆 N,104毅34忆 E)进行. 该区平均
气温 16. 8 益,平均年降水量 965. 8 mm.试验土壤为
侏罗纪遂宁组母质发育红棕紫泥,土壤全碳含量为
34. 0 g·kg-1,全 N 含量为 1. 7 g·kg-1,土壤 pH 为
8. 2.
试验共设 2 个处理:1)水稻覆膜节水高产栽培
施用尿素(PM+U):试验小区设 4 条厢沟,3 条厢面.
各厢沟长 4 m、宽 12. 5 cm、深 15 cm;各厢面长 4 m、
宽 1. 5 m.尿素施用量为 150 kg N·hm-2,5 月 6 日
作基肥一次性施入,肥料均匀施于厢面上;2)水稻
覆膜节水高产栽培施用控释肥(PM+CRF):田间管
理同 PM+U处理,控释肥施用量为 150 kg N·hm-2,
5 月 6 日作基肥一次性施入,肥料均匀施于厢面上.
本试验所用控释肥为金正大公司生产的水稻专用树
脂包尿素控释肥.小区面积为 20 m2(4 m伊5 m),每
个处理 4 次重复,随机区组设计.
1郾 2摇 田间管理
供试水稻品种为川香 8108,于 4 月 10 日育秧,
5 月 9 日移栽,9 月 5 日收获. PM+U 与 PM+CRF 处
理按吕世华等[28]推荐的水分管理模式,于 5 月 7 日
在厢面上均匀覆盖 0. 004 mm薄膜,于 6 月 19 日—7
月 15 日进行烤田,烤田期间排尽厢沟水层,其余时
间均保持厢面无水层,厢沟有水层.所有处理均施用
600 kg·hm-2的过磷酸钙、90 kg·hm-2的氯化钾和
15 kg·hm-2的一水硫酸锌,作为基肥一次性施入.
1郾 3摇 样品采集
N2O样品用静态箱采集. 试验小区内放置 2 个
静态箱,分别测定厢面与厢沟区域 N2O 排放. 静态
箱箱体均不锈钢制成,箱 A 放置于厢面正上方,包
括中段箱和顶箱 2 部分,高分别为 60 cm 和 70 cm,
底面积均为 40 cm伊40 cm,中段箱顶部设有密封水
槽,用于水稻生长后期加层.箱 B 放置于厢沟上方,
高 70 cm,底面积为 40 cm伊10 cm.水稻生长期每隔
4 ~ 7 d采样 1 次,采样时间为 8:00—12:00.采样时
分别将箱 A与箱 B罩在事先埋入田间地下约 15 cm
深处的不锈钢底座上.静态箱密封后,用两通针将气
体导入 18 mL预先抽真空的玻璃瓶中,每 15 min 采
样 1 次,共采样 4 次. 采集气样的同时,测定 10 cm
处土壤氧化还原电位(Eh)、水层厚度、箱内气温及 5
cm处土温.
分别在水稻不同生长时期(分蘖前期、分蘖盛
期、孕穗期、灌浆期及成熟期)采集表层 0 ~ 10 cm土
样.土样采集后置于 4 益冰箱冷冻保存,在一周内完
成测定.新鲜土样中的 NH4 + 鄄N用 2 mol·L-1 KCl提
取,土水比 1 颐 5,采用 Skalar 流动分析仪测定. 用
077 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 25 卷
0郾 5 mol·L-1 K2SO4分别提取熏蒸前后新鲜土样中
的全氮,土水比 1 颐 4,采用 Skalar 流动分析仪测定,
以熏蒸与不熏蒸土样提取的全氮的差值乘以转换系
数 Kc(2. 22),计算土壤微生物生物量氮(MBN). 水
稻收获时,按试验小区分别收割、脱粒、晾晒,适当筛
除秕粒后称量,计算水稻产量. 水稻收获后,采集
0 ~ 10 cm土样测定田间持水量(water holding capac鄄
ity, WHC).
1郾 4摇 样品分析
样品 N2O浓度用岛津气相色谱(Shimadzu GC鄄
12A, Kyoto, Japan)测定,检测器为 63Ni电子捕获
(ECD)检测器. 色谱柱为 80 / 100 目 PorapakQ 填充
柱,柱温 65 益,检测器温度为 300 益 . 载气为 95%
氩气+5%甲烷,流速为 40 mL·min-1 . N2O 标准气
体由中国计量科学研究院提供.
1郾 5摇 计算方法
根据 N2O浓度与时间关系曲线分别计算 N2O
排放通量,计算公式如下[23]:
F= 籽伊V / A伊dc / dt伊273 / T
式中:F 为 N2O 的排放通量 ( 滋g N2O鄄N·m-2 ·
h-1);籽 为标准状态下 N2O 密度(1. 25 kg·m-3);V
为采样箱内有效体积(m3);A 为采样箱所覆盖的土
壤面积(m2);dc / dt 为单位时间内采样箱内 N2O 浓
度变化(nL·L-1·h-1);T为采样箱内温度(K).
本试验中,通过箱 A测得的气体排放通量(FA)
为厢面气体排放通量,通过箱 B 测得的气体排放通
量(FB)为厢沟气体排放通量,PM+U与 PM+CRF处
理的气体排放通量为厢面及厢沟的气体排放通量与
对应区域面积的加权平均,即:
FC =(FA伊SA+FB伊SB) / S
式中:SA、SB和 S 分别为试验小区内厢面区域、厢沟
区域和小区面积.
N2O排放通量用 4 个重复的每次观测平均值及
标准偏差表示. N2O 的季节总排放量是将每次观测
值按时间间隔加权平均后再取 4 个重复的平均值.
处理间比较以 4 个重复的平均值进行方差分析及多
重比较.相关性分析用全部观测值进行线性回归相
关分析.数据处理与分析均采用 Excel 2003 和 SPSS
12. 0 软件完成,差异显著性分析采用 LSD 方法,显
著性水平设定为 琢=0. 05.
2摇 结果与分析
2郾 1摇 控释肥对稻田 N2O排放的影响
由图1可知 ,5月8日 (基肥施用后第2天 ) ,
图 1摇 稻田 N2O排放通量、厢面区域土壤水分含量、厢沟区
域水层及降雨量季节变化
Fig. 1 摇 Seasonal variations of N2O flux, soil water content in
ridge area, depth of water layer in ditch area and precipitation.
PM+U: 覆膜施用尿素 Plastic film mulching cultivation and urea appli鄄
cation; PM+CRF: 覆膜施用控释肥 Plastic film mulching cultivation
and controlled release fertilizer. 玉: 厢面 Ridge area; 域: 厢沟 Ditch
area. 下同 The same below. 厢面区域土壤水分含量为 PM+U与 PM+
CRF处理土壤水分含量的平均值 Soil water content in ridge area was
the average of PM+U and PM+CRF treatments.
PM+U处理厢面区域观测到明显的 N2O 排放;5 月
18 日,PM+U 处理厢面区域出现 N2O 排放最高峰,
峰值为 129. 2 滋g N·m-2·h-1 . PM+CRF 处理厢面
区域于 5 月 14 日(基肥施用后第 8 天)观测到明显
的 N2O 排放,于 5 月 18 日出现 N2O 排放最高峰
(61. 3 滋g N·m-2·h-1). 烤田期间,PM+U 与 PM+
1773 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 张摇 怡等: 控释肥料对覆膜栽培稻田 N2O排放的影响摇 摇 摇 摇 摇 摇
CRF处理厢面区域 N2O排放上升缓慢.降雨促进了
厢面区域 N2O排放.水稻生长期,PM+U与 PM+CRF
处理厢沟区域呈现相同的 N2O 排放季节变化规律.
烤田及烤田后复水促进了厢沟区域 N2O 排放,在此
期间,PM+U处理厢沟两次排放峰值分别为 9. 9 和
6. 0 滋g N·m-2·h-1,PM+CRF 处理厢沟两次排放
峰值分别为 9. 4 和 1. 5 滋g N·m-2·h-1 . 水稻生长
后期,降雨对厢沟区域 N2O排放的影响明显.
摇 摇 水稻不同生育期对养分的需求不同,势必会影
响控释肥养分释放速率[30] . 土壤水分是影响 N2O
排放的关键因素.将水稻生育期按水分管理划分为
烤田前、烤田期、烤田后 3 个阶段可能更利于解释水
分与控释肥对稻田 N2O排放的交互作用.由表 1 可
知,PM+U与 PM+CRF 处理 N2O排放主要集中在烤
田前,此期 N2O排放量占总量的 53. 8% ~60. 2%,而
在烤田期与烤田后,N2O 排放量分别占排放总量的
20. 7% ~31. 0%和 15. 2% ~19. 1% .控释肥料显著减
少了烤田前 N2O排放(P<0. 05),降幅达 49. 6% .
整个水稻生长期,PM+U 与 PM+CRF 处理的
N2O季节排放总量分别为 38. 2 和 21. 5 mg N·m-2
(表 1),其 N2O排放系数分别为 0. 25%和 0. 14% .
2郾 2摇 控释肥对微生物生物量氮(MBN)和铵态氮
(NH4 + 鄄N)含量的影响
PM+ U 和 PM + CRF 处理 MBN 含量分别在
32. 3 ~ 37. 0和 39. 0 ~ 44. 5 mg N·kg-1 .随着水稻生
长,两处理 MBN含量无显著性变化. 同一水稻生长
时期,PM+CRF处理 MBN 均高于 PM+U 处理,增幅
为 17% ~ 23% ,但两者并无显著性差异(图 2,P>
0郾 05).
水稻分蘖初期,PM+U 与 PM+CRF 处理土壤
NH4 + 鄄N 含量显著高于水稻其他生长时期 ( P <
0郾 05).水稻生长吸收利用土壤氮素,随着水稻生
长,两处理土壤 NH4 + 鄄N 含量维持在较低水平
(6. 0 ~18. 0 mg N·kg-1),两者间无显著性差异. 值
得注意的是,水稻生长中后期(孕穗、灌浆与成熟期)
图 2摇 不同水稻生长阶段土壤 MBN和 NH4 + 鄄N含量的变化
Fig. 2摇 Changes of soil MBN and NH4 + 鄄N contents at different
rice growing stages.
A: 分蘖前期 Early tillering stage; B: 分蘖盛期 Maximum tillering
stage; C: 孕穗期 Panicle initiation stage; D: 灌浆期 Grain filling
stage; E: 成熟期 Mature stage. 不同小写字母表示处理间存在显著
性差异(P<0. 05) Different letters meant significant difference at 0. 05
level between treatments.
PM+CRF处理土壤 NH4 +鄄N含量呈上升趋势,而 PM+
U处理土壤 NH4 +鄄N含量呈下降趋势(P>0. 05).
2郾 3摇 土壤 Eh和土壤温度对 N2O排放的影响
土壤 Eh和土壤温度是影响稻田 N2O 排放的重
要因素.如图 3 所示,在 6 月 19 日对各处理进行烤
田,烤田期间 PM+U与 PM+CRF处理厢面区域土壤
Eh上升缓慢,烤田结束后至水稻收获,两者一直维
持在较低水平(低于-150 mV). PM+U 与 PM+CRF
处理厢沟区域在烤田开始后,土壤 Eh 迅速上升,烤
田结束复水后土壤 Eh 迅速降至 0 mV以下.厢面区
域 5 cm土温维持在 21. 3 ~ 28. 0 益,季节平均温度
为 24. 7 益,厢沟区域 5 cm 土温在 20. 9 ~ 27. 0 益,
季节平均温度为 23. 9 益 .
表 1摇 N2O季节排放总量及其在水稻不同生长阶段的分配
Table 1摇 Total N2O emission of the growing season and its allocation at different rice growing stages
处理
Treatment
N2O排放总量
Total N2O
emission
(mg N·m-2)
烤田前
Before mid鄄season aeration
N2O排放量
N2O emission
(mg N·m-2)
占总量比例
Proportion
(% )
烤田期
Mid鄄season aeration period
N2O排放量
N2O emission
(mg N·m-2)
占总量比例
Proportion
(% )
烤田后
After mid鄄season aeration
N2O排放量
N2O emission
(mg N·m-2)
占总量比例
Proportion
(% )
PM+U 38. 2依4. 4a 23. 0依2. 3a 60. 2 7. 9依4. 0a 20. 7 7. 3依2. 3a 19. 1
PM+CRF 21. 5依5. 2b 11. 6依5. 3b 53. 8 6. 7依4. 4a 31. 0 3. 3依2. 5a 15. 2
PM+U: 覆膜施用尿素 Plastic film mulching cultivation and urea application; PM+CRF: 覆膜施用控释肥 Plastic film mulching cultivation and con鄄
trolled release fertilizer. 下同 The same below. 同列不同小写字母表示存在显著性差异(P<0. 05) Different letters in the same column meant signifi鄄
cant difference at 0. 05 level between treatments.
277 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 25 卷
图 3摇 土壤 Eh和土壤温度的季节变化
Fig. 3摇 Seasonal variations of soil Eh and soil temperature.
表 2摇 各处理水稻产量与经济效益
Table 2 摇 Grain yield and economic benefit of rice under
different treatments
处理
Treatment
产量
Yield
( t·hm-2)
投入
Input (yuan·hm-2)
肥料
Fertilizer
人工
Labor
收益
Profit
(yuan·
hm-2)
PM+U 8. 2依0. 1 652. 0 9587. 0 4521. 0
PM+CRF 8. 3依0. 3 1463. 7 9587. 0 3889. 3
稻谷价格按 1. 8 元·kg-1计算;尿素与控释肥价格分别按 2. 0 和 4. 1
元·kg-1(尿素价格为水稻移栽时国内尿素平均价格,控释肥价格向
金正大公司咨询得出)计算;人工费包括灌溉、杀虫、覆膜等费用(向
当地农民调查得出) The price of rice grains was 1. 8 yuan·kg-1; the
price of nitrogen fertilizer (urea) was 2. 0 yuan·kg-1 on average in the
market in the rice transplanting season; the price of controlled鄄release fer鄄
tilizer was 4. 1 yuan·kg-1 offered by the Shandong Kingenta Ecological
Engineering CO. , Ltd. ; and the cost of labor, including irrigation, pes鄄
ticide, plastic film, was based on investigation of the local farmers.
摇 摇 相关分析表明,N2O 排放与土壤 Eh、5 cm 土温
无显著相关.但两处理厢沟区域烤田期 N2O 的排放
峰值伴随土壤 Eh 的峰值出现(图 1,图 3),这段时
期的 N2O 排放是土壤水分变化剧烈所致[31] . 当 5
cm土层的日平均温度高于 15 益时,稻田 N2O 排放
对温度变化不敏感[32],土壤温度对稻田 N2O 排放
的影响可能受其他因素制约.
2郾 4摇 水稻产量及经济效益
由表 3 可知,与 PM+U处理相比,PM+CRF处理
水稻产量略有提高,增幅为 1. 2% (P>0. 05). 若按
施 N水平 150 kg N·hm-2计算,PM+U 处理农民每
年收益达 4521. 0 元·hm-2,而 PM+CRF 处理农民
每年收益为 3889. 3 元·hm-2,较 PM +U 处理低
631. 7 元·hm-2 . 这主要是由于控释肥价格较尿素
价格较高所致.考虑到控释肥可减少覆膜稻田 N2O
排放,研制价格低廉的控释肥,使其能广泛推广,是
目前急需解决的问题.
3摇 讨摇 摇 论
土壤水分及氮素的供应是影响稻田 N2O 排放
的重要因素[33] . 覆膜稻田的 N2O 排放主要集中在
施肥后(图 1).此时,土壤水分维持在田间持水量的
70% ~85% ,氮肥的施用为硝化作用和反硝化作用
的进行提供了充足的底物,从而导致 N2O 的大量排
放.烤田期间,覆膜稻田 N2O 排放随烤田时间的推
移缓慢上升,但并未观测到 N2O 的脉冲式排放. 这
可能是由于土壤表面覆盖薄膜,水分含量变化缓慢,
厢面土壤并未出现明显的裂隙造成的. 稻田烤田期
间,N2O 排放峰主要是由烤田前深层土壤闭蓄的
N2O沿土壤裂缝释放所导致的[34] .
表 3摇 控释肥对稻田生态系统 N2O排放的影响
Table 3摇 Effect of controlled release fertilizer on N2O emission from the rice鄄based ecosystem
试验地点
Experimental
site
N肥施用量
Application rate
of nitrogen
fertilizers
水分管理方式
Water regime
N2O降低率
N2O reduction
(% )
N2O排放系数
N2O emission factor (% )
控释肥
Controlled release
fertilizer
尿素
Urea
参考文献
Reference
广东,大田试验
Field experiment, Guangdong
180 kg N·hm-2 间歇灌溉
Intermittent irrigation
28. 8 (-) 0. 015 0. 021 [25]
江苏,大田试验
Field experiment, Jiangsu
240 kg N·hm-2 间歇灌溉
Intermittent irrigation
59. 6 (-) 0. 058 0. 143 [23]
江苏,大田试验
Field experiment, Jiangsu
240 kg N·hm-2 间歇灌溉
Intermittent irrigation
14. 1 (-) 0. 210 0. 260 [24]
江苏,盆栽试验
Pot experiment, Jiangsu
1. 24 g N·pot-1 间歇灌溉
Intermittent irrigation
16. 7 ~ 31. 7 (+) 0. 006 0. 005 [26]
菲律宾,大田试验
Field experiment, Philippines
90 kg N·hm-2 雨养
Rainfed
96. 9 (-) 0. 003 0. 108 [27]
四川,大田试验
Field experiment, Sichuan
150 kg N·hm-2 覆膜旱作
Plastic film mulching with
dry farming
43. 6 (-) 0. 140 0. 250 本试验
This experiment
3773 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 张摇 怡等: 控释肥料对覆膜栽培稻田 N2O排放的影响摇 摇 摇 摇 摇 摇
摇 摇 控释肥料可减少覆膜栽培稻田 N2O 排放,降幅
达 43. 6% (P<0. 05),但并未改变覆膜稻田 N2O 排
放的季节变化. 烤田前,控释肥减少 49. 6%的 N2O
排放(P<0. 05)(表 1).此时,控释肥处于养分释放
的缓释期,土壤中可被硝化细菌与反硝化细菌利用
的无机氮含量小于尿素处理[35](本试验由于条件限
制,土样采集频率较低,未追踪到施肥后土壤无机氮
含量的变化),从而显著降低 PM+CRF 处理烤田前
期土壤中 N2O 的产生量. 另一方面,控释肥料增加
了土壤细菌数量,提高微生物活性[36],使更多的氮
素被转化为 MBN,从而减少了 N2O排放.烤田期间,
PM+CRF与 PM+U处理 N2O排放量无显著差异.烤
田后期,控释肥减少 54. 8%的 N2O排放(P>0. 05),
虽然此时控释肥料仍在释放养分,但 PM+CRF 与
PM+U处理土壤 NH4 + 鄄N 浓度差异并不显著,且 PM
+CRF处理土壤微生物仍保持较高的同化土壤氮素
的能力(图 2).同时,控释肥可促进水稻生长后期的
吸氮量[37],从而避免更多的 N以 N2O鄄N形式损失.
与水作方式下的稻田生态系统相比,覆膜旱作
条件下施用控释肥可有效减少稻田 N2O 排放.国内
外有关控释肥对稻田 N2O 排放影响的研究结论并
不一致.常规水作稻田 N2O 排放主要集中在烤田
期[25-26],Yan等[26]指出,若烤田时间与控释肥养分
加速释放的线性期重叠(此时控释肥处理中土壤
NH4 + 鄄N含量较高),则 NH4 +随着排水落干土壤 Eh
的提高而发生硝化作用,产生和排放 N2O;烤田结束
再淹水时,有较多的 NO3 -进行反硝化产生并排放
N2O,这种情况下控释肥料可能增加常规水作稻田
N2O排放.此外,与尿素的分次施用相比,水作条件
下一次性施用控释肥引起的 N2O 排放峰值高于尿
素处理[25] .覆膜稻作条件下,N2O 排放主要集中在
施肥后一段时间,而控释肥料可减小施肥引起的
N2O 排放峰值(图 1),从而更有效减少覆膜稻田
N2O排放. 目前,覆膜栽培在四川省内推广面积达
70000 hm2,若以本试验观测所得的 N2O 排放通量
进行初步估算,则施用控释肥料可使四川省覆膜稻
田水稻生长期减少约 1. 2伊107 g N2O排放.
摇 摇 杨静[38]发现,连续覆膜旱作稻田施用控释肥
后,水稻产量显著提高 7. 5% . 李庆江[35]通过两年
大田试验研究结果显示,在 2003 与 2004 年水稻季,
覆膜栽培施用控释肥的水稻产量均显著高于单施尿
素处理.本研究中,控释肥料对覆膜水稻产量无明显
影响.由于本研究只进行了一年大田试验,控释肥对
覆膜水稻产量的影响仍需进一步验证. 控释肥可提
高氮肥利用率,减轻施肥对环境的污染,同时可节省
施肥劳动力,满足改善环境、节约能源的现实需要.
近年来,我国加快控释肥料的技术研发,控释肥成本
不断降低,推广控释肥料的时机渐趋成熟.考虑到控
释肥料可减少覆膜稻田 N2O 排放,提高水稻产量,
施用控释肥是值得推荐的覆膜旱作稻田 N2O 减排
方式.
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作者简介摇 张摇 怡,女,1988 年生,硕士研究生.主要从事农
田温室气体排放及其减缓对策研究. E鄄mail: yzhang@ issas.
ac. cn
责任编辑摇 张凤丽
5773 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 张摇 怡等: 控释肥料对覆膜栽培稻田 N2O排放的影响摇 摇 摇 摇 摇 摇