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20世纪中叶以来大部分的全球平均温度的升高,很可能是由于人为温室气体浓度增加所导致的。这是因为大气中温室气体浓度的增加能够导致地表大气吸收红外辐射的能力增强,从而提高地表温度。水汽是最重要的温室气体,其次是二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)、氧化亚氮(N2O)、臭氧和少量存在于大气中的其它气体也具有温室效应。中国是水稻种植大国,稻田CH4排放不可忽视。有研究表明,非水稻生长季节淹水的稻田,水稻生长季节CH4排放量远高于当地非水稻生长季节排水落干的稻田生态系统。除了对常年淹水稻田可以通过非水稻生长季节排水落干减少CH4排放量外,对于非水稻生长季节排水的稻田也可以通过非水稻生长季节的水分管理减少水稻生长季节的CH4排放量。在非水稻生长季节采取排水措施,避免雨后积水,尽可能降低土壤水分含量,则可以有效地降低次年水稻生长季节的CH4排放量。同时,冬季秸秆施入和翻耕也可能会对CH4和N2O排放及后续稻季有一定影响。而冬季休闲期稻田管理对冬季及后续稻季CH4和N2O排放和水稻产量的影响规律鲜见报道。
为此,本文通过田间试验探讨了稻田冬季休闲期稻田水分管理和加入秸秆对冬季以及后续稻季的CH4和N2O排放和产量的影响规律,以期为CH4和N2O的减排提供科学合理的田间管理措施。
冬季休闲期稻田管理方式对冬季CH4和N2O排放有一定影响。试验设置冬季人为排水/不人为排水以及冬季加秸秆/不加秸秆共四个交叉处理于2009年和2010年水稻收割后分别进行观测。试验结果表明:(1)稻田冬季休闲期排水处理的CH4排放量小于不排水处理的CH4排放量,N2O则与之相反。(2)稻田冬季休闲期CH4和N2O排放通量季节变化和排放量均有较大的年际差异。(3)稻田冬季休闲期N2O排放量普遍较大,冬耕排水加秸秆N2O排放量可高达29.61±6.96mg m-2,冬季排水显著增加冬季N2O排放。
冬季休闲期稻田管理方式不仅对冬季温室气体排放有影响,还对后续稻季CH4和N2O排放以及水稻产量有影响。试验设置冬季人为排水/不人为排水以及冬季加秸秆/不加秸秆共四个交叉处理于2010年和2011年早晚稻移栽后分别进行观测。(1)冬耕排水减少综合温室效应22%,冬耕排水加秸秆减少4%,冬耕不排水减少1%,而冬耕不排水加秸秆则增加综合温室效应5%。(2)冬耕排水加秸秆增加水稻产量3.2%,其次是冬耕不排水,增加产量2.6%,冬耕不排水加秸秆增加2.2%,冬耕排水与冬季抛荒产量无明显差异。(3)冬耕排水加秸秆不仅能够降低全年综合温室效应,而且能够提高产量,在实际生产中应该加以应用。
稻田冬季抛荒是江西地区普遍采取的一种田间管理方式。本试验对冬季抛荒稻田进行水分管理和加入秸秆,研究其对冬季休闲期和后续稻季CH4和N2O排放的影响规律。试验结果表明:(1)全年的综合温室效应:冬季抛荒>抛荒不排水加秸秆>抛荒排水>抛荒排水加秸秆;全年产量:抛荒排水>冬季抛荒>抛荒不排水加秸秆>抛荒不排水加秸秆。(2)抛荒排水加秸秆处理全年综合温室效应较低,但对产量有一定影响。不适宜在实际应用中推广。