水肥管理对热带地区双季稻田CH4和N2O排放的影响

水稻土被广泛认为是甲烷(CH4)和氧化亚氮(N_(2)O)主要排放源,深入研究不同水肥管理条件下热带地区双季稻田CH4和N_(2)O的排放特征,对补充我国双季稻田温室气体排放研究的不足意义重大.本研究设置8个处理:常规灌溉-施磷钾肥(D-PK)、常规灌溉-施氮磷钾肥(D-NPK)、常规灌溉-施氮磷钾+有机肥(D-NPK+M)、常规灌溉-施有机肥(D-M)、长期淹水-施磷钾肥(F-PK)、长期淹水-施氮磷钾肥(F-NPK)、长期淹水-施氮磷钾+有机肥(F-NPK+M)和长期淹水-施有机肥(F-M).采用密闭静态箱-气相色谱法测定双季稻田CH4和N_(2)O排放量,测定水稻产量和估算全球增温潜势(GWP)及温室气体排放强度(GHGI).结果表明:(1)早稻季和晚稻季CH4累积排放量分别为10.3~78.9 kg·hm^(-2)和84.6~185.5 kg·hm^(-2).与F-PK和F-NPK处理相比,早稻季F-NPK+M和F-M处理显著增加CH4累积排放量.同一施肥条件下,长期淹水处理CH4累积排放量高于常规灌溉处理.灌溉和施肥极显著影响早稻季CH4累积排放量.(2)早稻季和晚稻季N_(2)O累积排放量分别为0.18~0.76kg·hm^(-2)和0.15~0.58 kg·hm^(-2).与F-PK处理相比,早稻季F-NPK处理N_(2)O累积排放量显著增加;与D-PK相比,D-NPK、D-NPK+M和D-M处理显著增加N_(2)O累积排放量.与F-PK相比,晚稻季长期淹水其它处理N_(2)O累积排放量显著增加;与D-PK处理相比,D-NPK和D-M处理N_(2)O累积排放量显著增加.施肥极显著影响早稻季N_(2)O排放;灌溉和施肥极显著影响晚稻季N_(2)O排放.(3)早稻和晚稻产量分别为7310.7~9402.4 kg·hm^(-2)和3902.8~7354.6 kg·hm^(-2),且F-NPK和F-M处理下早稻产量显著高于F-PK和D-NPK、D-PK和D-NPK处理.与PK处理相比,同一灌溉条件下其余3种施肥处理均显著增加晚稻产量.早稻季GWP和GHGI分别为580.8~2818.5kg·hm^(-2)和0.08~0.30 kg·kg^(-1).与F-PK处理相比,常规灌溉条件下早稻季各施肥处理间GWP无显著性差异;但长期淹水条件下F-NPK+M和F-M处理GWP均显著增加.早稻季F-NPK+M和F-M处理GHGI显著高于其它处理.晚稻季GWP和GHGI分别为3091.6~6334.2 kg·hm^(-2)和0.50~1.23 kg·kg^(-1).灌溉显著影响早稻和晚稻季GWP和GHGI,施肥对晚稻季GWP和GHGI的影响不显著.(4)土壤NH^(+)_(4)-N含量和5 cm土温均与CH4排放呈极显著负相关,p H与CH4排放呈极显著正相关,但与N_(2)O排放呈显著负相关.土壤NH^(+)_(4)-N和NO^(-)_(3)-N含量与N_(2)O排放呈极显著负相关.综合作物产量、GWP和GHGI考虑,D-NPK+M可推荐为当地最优的减排稳产的水肥管理模式.

不同施肥措施对热带地区稻菜轮作体系土壤CH_(4)和N_(2)O排放的影响

研究稻菜轮作模式下土壤甲烷(CH_(4))和氧化亚氮(N_(2)O)排放对不同施肥措施的响应,对补充我国热带地区CH_(4)和N_(2)O排放研究的不足具有重要的指导意义.在辣椒季设置4种施肥处理:磷钾肥(PK)、氮磷钾肥(NPK)、等氮条件下50%有机肥替代化肥(NPK+M)和100%有机肥替代(M),水稻种植季未设置施肥处理,研究辣椒季不同施肥条件下CH_(4)和N_(2)O的排放规律以及对早稻生长季水稻产量、CH_(4)和N_(2)O排放的后续影响.采用密闭静态箱-气相色谱法测定稻菜轮作土壤CH_(4)和N_(2)O,同时测定作物产量,并估算全球增温潜势(GWP)和温室气体排放强度(GHGI).结果表明:①辣椒季和早稻季4种施肥处理下土壤CH_(4)的累积排放量分别为0.9~2.7 kg·hm^(-2)和5.5~8.4 kg·hm^(-2),与NPK处理相比,辣椒季NPK+M和M处理CH_(4)累积排放量分别减少35.3%和7.6%;而早稻季NPK+M和M处理CH_(4)累积排放量均增加37.5%和55.1%,其中早稻季M处理达到显著水平.②辣椒季和早稻季4种施肥处理下N_(2)O的累积排放量分别为0.5~3.0 kg·hm^(-2)和0.3~0.5 kg·hm^(-2),相对NPK处理,辣椒季NPK+M和M处理降低33.7%和16.0%的N_(2)O累积排放量,其中NPK+M处理达到显著差异,早稻季NPK+M处理N_(2)O累积排放量降低23.5%,M处理却增加9.1%,但均未达到显著水平.③4种施肥处理下辣椒和早稻的产量分别为3055.6~37722.5 kg·hm^(-2)和5850.9~6994.4 kg·hm^(-2),与NPK处理相比,NPK+M和M处理显著增加辣椒产量.各施肥处理GWP为508.0~1864.4 kg·hm^(-2),NPK+M和M处理相对NPK处理分别下降25.7%和5.7%,其中NPK+M处理达到显著差异.辣椒季各处理的GWP对总GWP的贡献率为69.2%~78.1%,N_(2)O对总GWP的贡献率为77.3%~85.3%.辣椒季和早稻季GHGI分别为0.03~0.09 kg·kg^(-1)和0.04~0.24 kg·kg^(-1),与NPK处理相比,辣椒季M和NPK+M处理使GHGI显著下降71.5%和54.7%,早稻季NPK+M和M处理GHGI值分别下降44.0%和20.8%,其中NPK+M处理达到显著差异.综合作物产量及温室气体减排效果考虑,化肥和有机肥配施(NPK+M)可推荐为海南稻菜轮作模式下一种最优的减排稳产的施肥措施.