A r e v i e w o n s o i l C H 4 a n d N 2 O e m i s s i o n s f r o m p a d d y u p l a n d r o t a t i o n s y s t e m s X I O N G L i p i n g 1 W U J i a m e i 2 3 4 J I X i o n g h u i 1 2 3 4 P E N G H u a 2 3 4 L I C h a n g j u n 2 3 4 1 L o n g p i n g B r a n c h o f G r a d u a t e S c h o o l o f H u n a n U n i v e r s i t y C h a n g s h a 4 1 0 1 2 5 C h i n a 2 H u n a n I n s t i t u t e o f A g r i E n v i r o n m e n t a n d E c o l o g y C h a n g s h a 4 1 0 1 2 5 C h i n a 3 M i n i s t r y o f A g r i c u l t u r e K e y L a b o r a t o r y o f A g r i E n v i r o n m e n t i n t h e M i d d l e R e a c h P l a i n o f Y a n g t z e R i v e r C h a n g s h a 4 1 0 1 2 5 C h i n a 4 H u n a n P r o v i n c e K e y L a b o r a t o r y o f P r e v e n t i o n C o n t r o l a n d R e m e d i a t i o n o f S o i l H e a v y M e t a l P o l l u t i o n C h a n g s h a 4 1 0 1 2 5 C h i n a A b s t r a c t F a r m l a n d s a r e o n e o f t h e m o s t i m p o r t a n t s o u r c e s o f g r e e n h o u s e g a s e m i s s i o n s P a d d y u p l a n d r o t a t i o n i s s i g n i f i c a n t f a c t o r a f f e c t i n g g r e e n h o u s e g a s e m i s s i o n s i n p a d d y s o i l s T h i s p a p e r d i s c u s s e s t h e e f f e c t s o f p a d d y u p l a n d r o t a t i o n o n e m i s s i o n s o f t w o m a i n g r e e n h o u s e g a s e s m e t h a n e C H 4 a n d n i t r o u s o x i d e N 2 O i n c l u d i n g t h e i m p a c t o f w a t e r s a v i n g i r r i g a t i o n f e r t i l i z e r m a n a g e m e n t a n d r o t a t i o n m e t h o d o n s o i l C H 4 a n d N 2 O e m i s s i o n s f r o m p a d d y u p l a n d r o t a t i o n s y s t e m T h r e e k i n d s o f g r e e n h o u s e e m i s s i o n r e d u c t i o n m e a s u r e s a r e a l s o p r o p o s e d i n c l u d i n g r i c e s e a s o n w a t e r s a v i n g i r r i g a t i o n c r o p f e r t i l i z a t i o n m a n a g e m e n t a n d r o t a t i o n m o d e o p t i m i z a t i o n K e y w o r d s p a d d y u p l a n d r o t a t i o n m e t h a n e n i t r o u s o x i d e 2 0 2 0 3 9 4 8 6 3 8 7 1 2 0 2 0 年 4 月 農(nóng) 業(yè) 環(huán) 境 科 學(xué) 學(xué) 報(bào) J o u r n a l o f A g r o E n v i r o n m e n t S c i e n c e 熊 麗 萍 吳 家 梅 紀(jì) 雄 輝 等 水 旱 輪 作 系 統(tǒng) 中 土 壤 C H 4 和 N 2 O 排 放 研 究 進(jìn) 展 J 農(nóng) 業(yè) 環(huán) 境 科 學(xué) 學(xué) 報(bào) 2 0 2 0 3 9 4 8 6 3 8 7 1 X I O N G L i p i n g W U J i a m e i J I X i o n g h u i e t a l A r e v i e w o n s o i l C H 4 a n d N 2 O e m i s s i o n s f r o m p a d d y u p l a n d r o t a t i o n s y s t e m s J J o u r n a l o f A g r o E n v i r o n m e n t S c i e n c e 2 0 2 0 3 9 4 8 6 3 8 7 1 水 旱 輪 作 系 統(tǒng) 中 土 壤 C H 4 和 N 2 O 排 放 研 究 進(jìn) 展 熊 麗 萍 1 吳 家 梅 2 3 4 紀(jì) 雄 輝 1 2 3 4 彭 華 2 3 4 李 嘗 君 2 3 4 1 湖 南 大 學(xué) 研 究 生 院 隆 平 分 院 長 沙 4 1 0 1 2 5 2 湖 南 省 農(nóng) 業(yè) 環(huán) 境 生 態(tài) 研 究 所 長 沙 4 1 0 1 2 5 3 農(nóng) 業(yè) 部 長 江 中 游 平 原 農(nóng) 業(yè) 環(huán) 境 重 點(diǎn) 實(shí) 驗(yàn) 室 長 沙 4 1 0 1 2 5 4 農(nóng) 田 土 壤 重 金 屬 污 染 防 控 與 修 復(fù) 湖 南 省 重 點(diǎn) 實(shí) 驗(yàn) 室 長 沙 4 1 0 1 2 5 收 稿 日 期 2 0 2 0 0 1 2 9 錄 用 日 期 2 0 2 0 0 3 1 7 作 者 簡 介 熊 麗 萍 1 9 9 6 女 湖 南 益 陽 人 碩 士 研 究 生 從 事 污 染 與 恢 復(fù) 生 態(tài) 學(xué) 研 究 E m a i l 1 2 1 7 4 3 2 6 6 2 q q c o m 通 信 作 者 紀(jì) 雄 輝 E m a i l 1 5 4 6 8 6 1 6 0 0 q q c o m 基 金 項(xiàng) 目 國 家 水 稻 產(chǎn) 業(yè) 技 術(shù) 體 系 項(xiàng) 目 C A R S 0 1 2 8 國 家 重 點(diǎn) 研 發(fā) 計(jì) 劃 項(xiàng) 目 2 0 1 6 Y F D 0 8 0 0 7 0 5 P r o j e c t s u p p o r t e d T h e A g r i c u l t u r e R e s e a r c h S y s t e m o f C h i n a C A R S 0 1 2 8 T h e N a t i o n a l K e y R D P r o g r a m o f C h i n a 2 0 1 6 Y F D 0 8 0 0 7 0 5 摘 要 農(nóng) 田 是 溫 室 氣 體 的 重 要 排 放 源 之 一 而 水 旱 輪 作 是 顯 著 影 響 稻 田 溫 室 氣 體 排 放 的 重 要 因 素 之 一 本 文 分 析 了 水 旱 輪 作 對 甲 烷 C H 4 和 氧 化 亞 氮 N 2 O 兩 種 主 要 溫 室 氣 體 產(chǎn) 排 的 影 響 從 水 肥 管 理 和 不 同 輪 作 方 式 等 方 面 論 述 其 對 水 旱 輪 作 系 統(tǒng) 中 土 壤 C H 4 和 N 2 O 排 放 的 影 響 并 根 據(jù) 溫 室 效 應(yīng) 等 因 素 綜 合 性 地 提 出 了 推 行 稻 季 節(jié) 水 灌 溉 規(guī) 范 作 物 施 肥 管 理 和 優(yōu) 化 輪 作 模 式 3 種 減 排 措 施 以 期 為 水 旱 輪 作 稻 田 溫 室 氣 體 減 排 提 供 參 考 關(guān) 鍵 詞 水 旱 輪 作 甲 烷 氧 化 亞 氮 中 圖 分 類 號(hào) X 5 1 1 文 獻(xiàn) 標(biāo) 志 碼 A 文 章 編 號(hào) 1 6 7 2 2 0 4 3 2 0 2 0 0 4 0 8 6 3 0 9 d o i 1 0 1 1 6 5 4 j a e s 2 0 2 0 0 1 0 1 開 放 科 學(xué) O S I D 溫 室 氣 體 排 放 導(dǎo) 致 全 球 氣 候 變 暖 等 一 系 列 生 態(tài) 環(huán) 境 問 題 引 起 了 當(dāng) 今 社 會(huì) 的 廣 泛 關(guān) 注 甲 烷 C H 4 和 氧 化 亞 氮 N 2 O 是 兩 種 重 要 溫 室 氣 體 其 單 位 分 子 的 增 溫 潛 能 分 別 是 二 氧 化 碳 C O 2 的 2 5 倍 和 2 9 8 倍 1 3 據(jù) I P C C 第 五 次 評 估 報(bào) 告 全 球 大 氣 中 C H 4 和 N 2 O 濃 度 已 由 工 業(yè) 革 命 前 的 7 1 5 L m 3 和 2 7 0 L m 3 農(nóng) 業(yè) 環(huán) 境 科 學(xué) 學(xué) 報(bào) 第 3 9 卷 第 4 期 增 至 2 0 1 1 年 的 1 8 0 3 L m 3 和 3 2 4 L m 3 4 農(nóng) 業(yè) 源 是 大 氣 C H 4 和 N 2 O 的 主 要 排 放 源 分 別 占 全 球 人 為 排 放 C H 4 和 N 2 O 的 5 0 和 4 3 以 上 我 國 農(nóng) 業(yè) 源 釋 放 的 溫 室 氣 體 總 量 占 中 國 總 溫 室 氣 體 的 比 例 已 超 過 1 7 0 5 8 因 此 采 用 有 效 的 農(nóng) 田 管 理 措 施 緩 解 農(nóng) 田 溫 室 氣 體 排 放 具 有 十 分 重 要 的 意 義 水 旱 輪 作 是 我 國 的 重 要 耕 作 模 式 之 一 指 在 同 一 田 塊 上 按 季 節(jié) 有 序 地 交 替 種 植 水 稻 和 旱 地 作 物 小 麥 油 菜 蔬 菜 蠶 豆 棉 花 等 的 一 種 種 植 模 式 主 要 分 布 在 長 江 和 淮 海 流 域 種 植 面 積 約 4 7 0 萬 h m 2 9 水 旱 輪 作 系 統(tǒng) 農(nóng) 田 溫 室 氣 體 排 放 受 水 肥 管 理 耕 作 栽 培 等 農(nóng) 藝 措 施 的 影 響 1 0 1 2 因 此 采 用 合 適 的 農(nóng) 田 管 理 措 施 對 減 緩 農(nóng) 田 溫 室 氣 體 排 放 具 有 重 要 的 現(xiàn) 實(shí) 意 義 本 文 通 過 探 討 水 稻 小 麥 水 稻 油 菜 水 稻 紫 云 英 等 水 旱 輪 作 模 式 下 農(nóng) 田 C H 4 和 N 2 O 的 排 放 差 異 分 析 其 影 響 因 素 并 提 出 相 應(yīng) 的 減 排 對 策 旨 在 為 水 旱 輪 作 模 式 下 土 壤 溫 室 氣 體 減 排 提 供 科 學(xué) 參 考 1 水 旱 輪 作 對 農(nóng) 田 C H 4 和 N 2 O 排 放 的 影 響 1 1 C H 4 排 放 與 水 稻 冬 水 休 閑 相 比 水 稻 干 旱 休 閑 更 有 利 于 降 低 C H 4 排 放 張 廣 斌 等 1 3 研 究 發(fā) 現(xiàn) 水 稻 冬 水 休 閑 系 統(tǒng) 的 稻 季 C H 4 排 放 通 量 比 水 稻 干 旱 休 閑 高 1 1 8 5 相 比 稻 閑 稻 稻 農(nóng) 田 采 取 稻 油 稻 麥 或 玉 米 水 稻 等 水 旱 輪 作 模 式 能 有 效 減 少 C H 4 排 放 6 1 4 1 6 稻 麥 輪 作 的 C H 4 平 均 排 放 通 量 僅 為 水 稻 冬 水 田 的 1 3 1 7 稻 麥 和 稻 油 菜 輪 作 周 年 C H 4 排 放 量 比 稻 淹 水 休 閑 顯 著 降 低 2 4 0 9 0 5 和 8 9 4 1 8 1 9 雙 季 稻 田 改 為 水 旱 輪 作 土 壤 C H 4 排 放 量 明 顯 降 低 2 0 2 2 與 雙 季 稻 種 植 模 式 相 比 早 稻 玉 米 玉 米 晚 稻 C H 4 排 放 量 分 別 降 低 5 3 6 8 8 0 和 5 4 6 8 5 4 2 1 2 3 油 菜 早 稻 甘 薯 晚 大 豆 相 比 油 菜 雙 季 稻 C H 4 周 年 排 放 顯 著 降 低 4 7 0 紫 云 英 早 稻 甘 薯 晚 大 豆 相 比 紫 云 英 雙 季 稻 C H 4 周 年 排 放 顯 著 降 低 9 4 0 2 4 1 2 N 2 O 排 放 水 旱 輪 作 系 統(tǒng) 的 N 2 O 排 放 量 顯 著 高 于 持 續(xù) 淹 水 農(nóng) 田 系 統(tǒng) 與 冬 閑 水 田 相 比 冬 季 旱 作 處 理 的 土 壤 N 2 O 的 排 放 量 明 顯 升 高 與 水 稻 冬 水 田 相 比 江 長 勝 等 1 9 研 究 中 稻 麥 輪 作 增 加 3 7 倍 莫 永 亮 等 2 5 研 究 中 增 加 6 2 倍 宿 敏 敏 2 6 研 究 中 增 加 4 8 7 5 6 5 稻 油 增 加 4 5 倍 1 9 與 雙 季 稻 相 比 稻 玉 玉 稻 分 別 增 加 5 0 6 和 2 1 9 8 6 1 1 6 2 1 2 3 稻 紫 云 英 N 2 O 平 均 排 放 通 量 比 冬 閑 土 壤 的 N 2 O 排 放 通 量 低 主 要 與 紫 云 英 利 用 土 壤 氮 素 轉(zhuǎn) 變 為 有 機(jī) 氮 有 關(guān) 2 7 1 3 綜 合 溫 室 效 應(yīng) 水 旱 輪 作 雖 增 加 農(nóng) 田 土 壤 N 2 O 排 放 但 顯 著 降 低 了 C H 4 的 排 放 降 低 了 農(nóng) 田 系 統(tǒng) 的 綜 合 凈 增 溫 潛 勢 表 1 與 雙 季 稻 種 植 相 比 稻 玉 米 玉 米 稻 均 顯 著 降 低 農(nóng) 田 系 統(tǒng) 綜 合 增 溫 潛 勢 稻 麥 輪 作 稻 油 輪 作 和 稻 兒 菜 輪 作 比 稻 冬 水 休 閑 綜 合 增 溫 潛 勢 分 別 減 少 7 3 1 2 4 7 和 4 0 7 2 水 旱 輪 作 系 統(tǒng) C H 4 和 N 2 O 排 放 影 響 因 素 2 1 水 分 管 理 2 1 1 水 分 管 理 對 C H 4 排 放 的 影 響 水 旱 輪 作 模 式 下 C H 4 排 放 通 量 和 排 放 量 隨 灌 水 量 的 減 少 而 降 低 2 9 3 0 由 于 稻 季 節(jié) 水 灌 溉 增 加 了 土 輪 作 模 式 R o t a t i o n p a t t e r n 雙 季 稻 水 稻 玉 米 玉 米 水 稻 雙 季 稻 玉 米 水 稻 水 稻 冬 水 休 閑 水 稻 小 麥 水 稻 冬 水 田 水 稻 油 菜 水 稻 兒 菜 增 溫 潛 勢 G W P k g C O 2 h m 2 C H 4 8 6 0 7 2 3 9 9 6 0 1 2 6 0 1 1 1 8 4 0 0 3 7 0 0 0 1 4 2 0 0 N 2 O 2 4 8 0 8 8 5 5 8 5 6 2 1 2 0 0 5 3 0 0 0 5 6 7 0 0 C H 4 N 2 O 8 8 5 5 2 4 8 8 1 5 2 1 1 6 3 1 7 8 4 8 0 1 1 1 2 3 0 7 8 0 0 0 2 1 0 0 0 1 1 9 6 0 0 9 0 0 0 0 7 0 9 0 0 增 溫 潛 勢 減 少 D e c r e a s e i n G W P 8 1 4 3 1 8 4 3 7 7 7 3 1 2 4 7 4 0 7 參 考 文 獻(xiàn) R e f e r e n c e 2 2 2 3 2 6 2 8 表 1 不 同 輪 作 模 式 C H 4 和 N 2 O 周 年 排 放 總 量 及 增 溫 潛 勢 T a b l e 1 G r e e n w a r m i n g p o t e n t i a l o f C H 4 a n d N 2 O d u r i n g c r o p g r o w i n g s e a s o n i n w h o l e y e a r 8 6 4 熊 麗 萍 等 水 旱 輪 作 系 統(tǒng) 中 土 壤 C H 4 和 N 2 O 排 放 研 究 進(jìn) 展 2 0 2 0 年 4 月 壤 通 透 性 破 壞 了 產(chǎn) C H 4 菌 生 命 活 動(dòng) 所 需 要 的 極 嚴(yán) 格 厭 氧 條 件 導(dǎo) 致 C H 4 排 放 量 降 低 3 1 3 4 因 此 稻 季 節(jié) 水 灌 溉 對 稻 季 和 旱 作 季 C H 4 排 放 均 有 抑 制 作 用 3 3 3 4 徐 瑩 3 5 研 究 表 明 稻 油 模 式 下 稻 季 實(shí) 行 濕 潤 式 間 歇 灌 溉 干 旱 式 間 歇 灌 溉 和 旱 作 栽 培 的 C H 4 周 年 累 積 排 放 量 比 常 規(guī) 灌 溉 分 別 減 少 了 1 7 0 6 6 0 3 9 0 8 5 0 和 6 0 0 9 1 0 杭 玉 浩 等 3 6 采 用 水 稻 季 控 制 灌 溉 的 稻 季 和 小 麥 季 C H 4 排 放 通 量 較 傳 統(tǒng) 灌 溉 分 別 減 少 了 7 9 9 和 2 6 5 2 1 2 水 分 管 理 對 N 2 O 排 放 的 影 響 稻 季 水 分 管 理 對 稻 季 和 非 稻 季 N 2 O 排 放 均 有 影 響 持 續(xù) 淹 水 稻 田 N 2 O 排 放 量 很 低 3 7 3 8 稻 季 曬 田 及 干 濕 交 替 可 以 促 進(jìn) 水 旱 輪 作 系 統(tǒng) 稻 季 和 非 稻 季 周 年 N 2 O 排 放 3 9 4 0 鄒 建 文 4 1 研 究 表 明 持 續(xù) 淹 水 處 理 的 N 2 O N 季 節(jié) 排 放 總 量 相 當(dāng) 于 0 0 1 0 0 2 化 肥 氮 而 淹 水 烤 田 淹 水 處 理 的 為 0 1 1 0 5 6 杭 玉 浩 等 3 6 研 究 表 明 在 稻 麥 輪 作 系 統(tǒng) 中 水 稻 季 控 制 灌 溉 的 N 2 O 排 放 比 傳 統(tǒng) 灌 溉 增 加 2 2 0 3 5 5 小 麥 季 增 加 1 1 3 2 5 0 徐 瑩 3 5 監(jiān) 測 稻 油 模 式 下 稻 季 濕 潤 式 干 旱 式 間 歇 灌 溉 和 旱 作 栽 培 油 菜 季 N 2 O 累 積 排 放 量 比 傳 統(tǒng) 灌 溉 分 別 增 加 了 7 6 1 7 5 1 8 5 1 9 3 和 2 3 6 3 6 2 由 于 淹 水 灌 溉 降 低 了 土 壤 E h 反 硝 化 過 程 徹 底 將 N O 3 還 原 為 N 2 減 少 了 N 2 O 的 產(chǎn) 生 而 稻 季 干 濕 交 替 為 氮 素 硝 化 與 反 硝 化 反 應(yīng) 創(chuàng) 造 了 良 好 環(huán) 境 促 進(jìn) 了 土 壤 N 2 O 的 產(chǎn) 生 與 排 放 3 7 4 2 4 3 2 2 施 肥 管 理 2 2 1 施 肥 管 理 對 C H 4 排 放 的 影 響 化 肥 施 用 對 水 旱 輪 作 系 統(tǒng) 中 C H 4 排 放 量 的 影 響 尚 未 明 確 普 遍 認(rèn) 為 適 當(dāng) 增 施 氮 磷 等 肥 料 有 利 于 產(chǎn) C H 4 菌 生 命 體 的 構(gòu) 建 但 隨 著 施 肥 量 的 增 加 加 快 了 根 際 C H 4 的 氧 化 從 而 降 低 C H 4 排 放 4 4 左 懷 峰 4 5 和 楊 波 4 6 研 究 發(fā) 現(xiàn) 稻 麥 輪 作 施 用 2 0 5 1 k g N h m 2 和 2 4 0 0 k g N h m 2 的 C H 4 累 積 排 放 量 比 不 施 肥 分 別 增 加 4 1 1 和 2 9 5 有 研 究 表 明 隨 著 施 肥 量 增 加 早 稻 馬 鈴 薯 和 水 稻 蠶 豆 輪 作 的 C H 4 周 年 累 計(jì) 排 放 量 分 別 增 加 2 3 3 8 倍 和 1 3 1 4 倍 4 5 4 6 宿 敏 敏 等 1 8 2 6 研 究 表 明 低 于 傳 統(tǒng) 施 肥 量 的 水 稻 小 麥 輪 作 系 統(tǒng) C H 4 排 放 比 不 施 肥 增 加 1 1 3 而 傳 統(tǒng) 施 肥 處 理 減 少 4 8 9 劉 少 文 等 4 7 和 胡 安 永 等 4 8 也 表 明 紫 云 英 水 稻 輪 作 模 式 下 施 用 化 肥 比 不 施 肥 對 照 較 大 幅 度 減 少 C H 4 排 放 水 旱 輪 作 系 統(tǒng) 施 用 緩 釋 化 肥 C H 4 排 放 量 明 顯 低 于 普 通 化 肥 主 要 由 于 緩 釋 肥 含 復(fù) 合 增 效 劑 銨 態(tài) 氮 始 終 處 于 較 高 的 水 平 加 劇 了 C H 4 在 土 壤 大 氣 界 面 的 氧 化 使 C H 4 排 放 降 低 4 9 左 懷 峰 4 5 研 究 發(fā) 現(xiàn) 施 用 脲 酶 抑 制 劑 和 控 釋 肥 農(nóng) 田 C H 4 排 放 總 量 比 化 肥 處 理 分 別 減 少 了 1 3 0 和 4 5 5 胡 玉 麟 等 5 0 研 究 緩 控 肥 替 代 化 肥 對 水 稻 豇 豆 輪 作 系 統(tǒng) 溫 室 氣 體 減 排 效 果 顯 著 不 同 有 機(jī) 肥 影 響 水 旱 輪 作 系 統(tǒng) C H 4 排 放 郭 騰 飛 等 5 1 研 究 顯 示 稻 麥 輪 作 施 用 秸 稈 比 單 施 尿 素 的 C H 4 周 年 排 放 量 分 別 增 加 1 4 0 和 9 8 7 單 季 稻 小 麥 和 雙 季 稻 油 菜 輪 作 模 式 隨 著 秸 稈 施 入 量 增 加 C H 4 周 年 累 計(jì) 排 放 量 分 別 增 加 1 4 6 0 倍 6 1 4 5 2 和 2 1 3 3 倍 6 1 4 鄒 建 文 4 1 研 究 表 明 稻 麥 輪 作 施 用 菜 餅 秸 稈 或 牛 糞 與 化 肥 配 施 處 理 比 單 施 化 肥 C H 4 季 節(jié) 排 放 總 量 分 別 增 加 2 5 2 3 2 4 9 7 和 4 5 0 一 方 面 有 機(jī) 物 質(zhì) 是 生 成 產(chǎn) C H 4 前 體 的 基 質(zhì) 來 源 另 一 方 面 有 機(jī) 物 質(zhì) 的 分 解 降 低 土 壤 E h 從 而 促 進(jìn) C H 4 產(chǎn) 排 5 3 5 4 施 用 的 有 機(jī) 肥 中 沼 渣 肥 菌 肥 等 腐 熟 的 有 機(jī) 肥 C H 4 排 放 量 最 低 有 研 究 表 明 豬 廄 肥 處 理 與 化 肥 處 理 幾 乎 無 差 異 主 要 是 腐 熟 后 的 有 機(jī) 肥 可 供 利 用 的 有 機(jī) 質(zhì) 前 體 被 消 耗 因 而 對 C H 4 排 放 的 促 進(jìn) 作 用 不 明 顯 2 2 2 施 肥 管 理 對 N 2 O 排 放 的 影 響 施 用 化 肥 顯 著 增 加 水 旱 輪 作 系 統(tǒng) N 2 O 的 排 放 化 肥 氮 是 N 2 O 產(chǎn) 生 的 主 要 前 體 為 N 2 O 的 產(chǎn) 生 提 供 了 基 質(zhì) 因 此 化 肥 施 用 通 常 會(huì) 促 進(jìn) N 2 O 排 放 5 5 6 0 鄒 建 文 4 1 認(rèn) 為 稻 麥 輪 作 系 統(tǒng) 中 隨 著 氮 肥 施 用 量 的 增 加 N 2 O 排 放 量 增 加 徐 鵬 等 6 1 也 證 實(shí) 稻 油 輪 作 模 式 下 施 化 肥 處 理 N 2 O 排 放 量 顯 著 高 于 不 施 氮 肥 處 理 與 不 施 肥 相 比 稻 麥 輪 作 模 式 下 施 入 化 肥 稻 季 和 旱 季 N 2 O 排 放 通 量 分 別 增 加 7 1 4 1 1 1 5 和 4 1 7 6 1 2 2 6 4 6 周 年 排 放 量 增 加 1 5 2 7 1 倍 6 1 4 6 2 雙 季 稻 油 菜 周 年 排 放 量 則 增 加 6 2 1 2 3 倍 6 1 4 緩 控 釋 氮 肥 的 氮 素 釋 放 速 率 較 慢 釋 放 時(shí) 間 長 降 低 土 壤 N 2 O 的 排 放 尹 高 飛 6 3 證 實(shí) 了 與 化 肥 相 比 等 氮 量 緩 釋 肥 料 施 入 后 稻 季 和 蠶 豆 季 N 2 O 累 積 排 放 分 別 減 少 1 3 0 和 2 0 4 施 用 有 機(jī) 肥 對 水 旱 輪 作 系 統(tǒng) N 2 O 排 放 影 響 比 較 復(fù) 雜 有 研 究 表 明 在 稻 麥 輪 作 系 統(tǒng) 下 水 稻 季 節(jié) 小 麥 秸 稈 還 田 顯 著 減 少 了 稻 季 N 2 O 的 排 放 同 時(shí) 稻 稈 殘 留 對 后 季 非 水 稻 季 節(jié) 的 排 放 也 有 抑 制 作 用 6 4 Z o u 等 6 5 和 柴 凱 斌 5 2 研 究 發(fā) 現(xiàn) 稻 季 麥 秸 還 田 較 麥 秸 不 還 田 能 顯 著 降 低 N 2 O 排 放 達(dá) 1 8 0 3 8 0 水 稻 蠶 豆 輪 作 系 統(tǒng) 施 用 1 5 6 k g N h m 2 的 有 機(jī) 肥 稻 季 和 蠶 豆 季 N 2 O 排 放 較 不 施 肥 分 別 增 加 8 7 1 和 1 9 1 7 但 其 8 6 5 農(nóng) 業(yè) 環(huán) 境 科 學(xué) 學(xué) 報(bào) 第 3 9 卷 第 4 期 增 長 幅 度 小 于 等 量 的 化 肥 施 入 6 3 李 喜 喜 6 6 研 究 表 明 增 施 5 0 0 1 0 0 0 豬 糞 有 機(jī) 肥 稻 麥 輪 作 整 個(gè) 生 育 期 N 2 O 累 積 排 放 量 升 高 6 6 4 1 2 1 6 牛 廄 肥 豬 廄 肥 和 菜 餅 處 理 稻 麥 生 長 季 N 2 O 排 放 總 量 比 常 規(guī) 化 肥 處 理 分 別 增 加 1 7 0 7 0 6 0 而 秸 稈 施 用 稻 季 N 2 O 季 節(jié) 排 放 總 量 較 無 秸 稈 處 理 減 少 了 8 0 8 8 0 全 輪 作 周 期 內(nèi) N 2 O 減 排 1 6 0 4 1 有 機(jī) 肥 對 稻 旱 輪 作 模 式 下 N 2 O 排 放 影 響 不 一 可 能 的 原 因 是 秸 稈 還 田 提 高 了 土 壤 中 C N 降 低 了 N 2 O 排 放 施 用 量 C N 氮 含 量 和 形 態(tài) 不 同 影 響 其 在 土 壤 中 氮 形 態(tài) 轉(zhuǎn) 化 和 農(nóng) 作 物 吸 收 利 用 的 差 異 導(dǎo) 致 了 N 2 O 排 放 結(jié) 果 的 差 異 6 7 6 8 2 3 輪 作 模 式 2 3 1 不 同 輪 作 模 式 對 C H 4 排 放 的 影 響 不 同 輪 作 模 式 對 C H 4 排 放 的 影 響 不 同 雙 季 稻 冬 季 作 物 輪 作 模 式 普 遍 高 于 單 季 稻 旱 作 模 式 黃 太 慶 1 4 研 究 表 明 雙 季 稻 油 菜 輪 作 的 C H 4 排 放 量 比 單 季 稻 小 麥 輪 作 系 統(tǒng) 高 出 1 2 7 9 7 7 伍 思 平 等 6 9 顯 示 紫 云 英 雙 季 稻 和 冬 閑 雙 季 稻 模 式 的 C H 4 累 積 排 放 比 油 菜 中 稻 分 別 增 加 了 1 2 7 0 和 1 1 8 0 前 茬 不 同 旱 季 作 物 對 稻 季 C H 4 排 放 影 響 達(dá) 極 顯 著 水 平 C H 4 排 放 量 表 現(xiàn) 為 紫 云 英 水 稻 休 閑 水 稻 小 麥 水 稻 油 菜 水 稻 黑 麥 草 水 稻 7 0 2 3 2 不 同 輪 作 模 式 對 N 2 O 排 放 的 影 響 水 旱 輪 作 系 統(tǒng) N 2 O 排 放 因 不 同 作 物 的 輪 作 方 式 而 不 同 有 研 究 表 明 在 不 同 輪 作 系 統(tǒng) 中 N 2 O 周 年 排 放 量 表 現(xiàn) 為 雙 季 稻 油 菜 輪 作 單 季 稻 小 麥 輪 作 6 1 4 張 岳 芳 等 7 1 發(fā) 現(xiàn) 水 旱 輪 作 系 統(tǒng) 旱 作 季 種 植 不 同 作 物 N 2 O 平 均 排 放 通 量 表 現(xiàn) 為 油 菜 冬 小 麥 黑 麥 草 休 閑 紫 云 英 鐘 川 等 2 4 研 究 發(fā) 現(xiàn) 不 同 水 旱 輪 作 模 式 的 N 2 O 周 年 排 放 量 為 紫 云 英 早 稻 甘 薯 晚 大 豆 油 菜 早 稻 甘 薯 晚 大 豆 紫 云 英 早 稻 晚 稻 油 菜 早 稻 晚 稻 馬 鈴 薯 早 稻 晚 稻 由 于 不 同 作 物 的 水 肥 利 用 效 率 和 農(nóng) 田 管 理 措 施 的 差 異 作 物 對 碳 氮 循 環(huán) 的 影 響 各 不 相 同 導(dǎo) 致 N 2 O 的 產(chǎn) 排 不 同 7 2 3 水 旱 輪 作 系 統(tǒng) C H 4 和 N 2 O 減 排 措 施 建 議 3 1 推 行 稻 季 節(jié) 水 灌 溉 減 少 C H 4 排 放 由 于 C H 4 與 N 2 O 兩 者 存 在 互 為 消 長 的 關(guān) 系 因 此 優(yōu) 化 農(nóng) 田 水 分 管 理 應(yīng) 該 在 考 慮 這 兩 種 溫 室 氣 體 綜 合 排 放 的 基 礎(chǔ) 上 制 定 合 理 措 施 在 水 旱 輪 作 系 統(tǒng) 內(nèi) 稻 季 溫 室 氣 體 主 要 貢 獻(xiàn) 因 子 為 C H 4 與 常 規(guī) 灌 溉 相 比 節(jié) 水 灌 溉 方 式 雖 可 增 加 土 壤 N 2 O 排 放 但 顯 著 降 低 了 C H 4 的 排 放 降 低 了 全 球 增 溫 潛 勢 表 2 因 此 采 用 稻 季 節(jié) 水 中 期 烤 田 能 有 效 降 低 綜 合 溫 室 效 應(yīng) 3 2 規(guī) 范 施 肥 管 理 減 少 N 2 O 排 放 化 肥 施 用 量 增 加 N 2 O 排 放 增 加 因 此 在 不 影 響 水 稻 產(chǎn) 量 的 前 提 下 考 慮 減 少 氮 肥 的 施 用 1 提 倡 測 土 配 方 施 肥 在 實(shí) 際 的 田 間 管 理 中 稻 麥 輪 作 系 統(tǒng) 氮 肥 的 施 用 也 可 遵 循 余 慶 福 等 7 3 推 薦 施 氮 量 麥 季 2 1 0 k g h m 2 稻 季 9 0 k g h m 2 降 低 N 2 O 排 放 2 選 用 緩 釋 化 肥 替 代 普 通 化 肥 或 分 次 施 肥 方 式 有 利 于 提 高 氮 肥 利 用 效 率 減 少 氮 肥 損 失 抑 制 N 2 O 排 放 隨 著 農(nóng) 業(yè) 技 術(shù) 的 進(jìn) 步 通 過 使 用 N 2 O 抑 制 劑 來 減 少 溫 室 氣 體 的 排 放 也 逐 漸 得 到 了 廣 泛 的 認(rèn) 可 脲 酶 抑 制 劑 和 硝 化 抑 制 劑 等 氮 肥 抑 制 劑 可 在 不 減 少 作 物 產(chǎn) 量 的 前 提 下 有 效 減 少 N 2 O 的 排 放 3 3 優(yōu) 化 輪 作 模 式 減 少 周 年 增 溫 潛 勢 加 強(qiáng) 不 同 輪 作 系 統(tǒng) 作 物 搭 配 方 式 對 溫 室 氣 體 排 放 量 的 對 比 研 究 探 索 合 理 的 輪 作 模 式 在 保 證 作 物 產(chǎn) 量 的 同 時(shí) 因 地 制 宜 地 搭 配 選 用 根 系 大 活 力 強(qiáng) 溫 室 氣 體 排 放 量 低 的 作 物 品 種 稻 麥 輪 作 稻 油 輪 作 和 水 稻 紫 云 英 是 我 國 主 要 的 水 旱 輪 作 種 植 模 式 研 究 表 明 稻 麥 模 式 周 年 平 均 產(chǎn) 量 比 油 稻 模 式 高 4 0 1 8 k g h m 2 經(jīng) 濟(jì) 效 益 高 出 6 2 4 6 元 h m 2 7 4 旱 作 季 C H 4 和 N 2 O 的 總 增 溫 潛 勢 減 少 1 4 2 7 1 單 位 產(chǎn) 量 的 G W P 比 雙 季 稻 油 菜 低 0 1 3 0 k g C O 2 k g 1 表 3 輪 作 模 式 R o t a t i o n p a t t e r n 稻 油 輪 作 稻 油 輪 作 稻 油 輪 作 稻 麥 輪 作 水 分 管 理 方 式 W a t e r m a n a g e m e n t 濕 潤 式 間 歇 灌 溉 干 旱 式 間 歇 灌 溉 旱 作 栽 培 控 制 灌 溉 C H 4 排 放 量 C H 4 e m i s s i o n s 6 2 0 8 0 0 9 0 0 7 9 6 N 2 O 排 放 量 N 2 O e m i s s i o n s 無 顯 著 差 異 無 顯 著 差 異 無 顯 著 差 異 2 7 0 凈 增 溫 潛 勢 N e t w a r m i n g p o t e n t i a l 2 0 0 1 7 0 2 1 0 6 0 3 參 考 文 獻(xiàn) R e f e r e n c e 3 5 3 5 3 5 3 6 注 表 格 中 表 示 增 加 表 示 減 少 N o t e i n t h e t a b l e i n d i c a t e s i n c r e a s e i n d i c a t e s d e c r e a s e 表 2 與 常 規(guī) 灌 溉 相 比 不 同 水 分 管 理 農(nóng) 田 溫 室 氣 體 排 放 T a b l e 2 G r e e n h o u s e g a s e m i s s i o n s u n d e r d i f f e r e n t w a t e r m a n a g e m e n t p a t t e r n s c o m p a r e d t o c o n v e n t i o n a l i r r i g a t i o n 8 6 6 熊 麗 萍 等 水 旱 輪 作 系 統(tǒng) 中 土 壤 C H 4 和 N 2 O 排 放 研 究 進(jìn) 展 2 0 2 0 年 4 月 不 施 氮 的 條 件 下 水 稻 紫 云 英 和 水 稻 休 閑 處 理 間 C H 4 和 N 2 O 總 增 溫 潛 勢 無 顯 著 差 異 但 水 稻 紫 云 英 更 有 利 于 作 物 增 產(chǎn) 7 1 因 此 在 施 氮 條 件 下 選 用 水 稻 冬 小 麥 種 植 模 式 不 施 氮 條 件 下 選 用 水 稻 紫 云 英 種 植 模 式 有 利 于 減 少 水 旱 輪 作 系 統(tǒng) 旱 作 季 的 溫 室 效 應(yīng) 4 展 望 大 量 的 研 究 表 明 農(nóng) 田 N 2 O 和 C H 4 的 排 放 互 為 消 長 加 強(qiáng) 農(nóng) 田 水 肥 管 理 是 控 制 C H 4 排 放 的 主 導(dǎo) 因 素 加 大 研 發(fā) 和 推 廣 C H 4 抑 制 劑 力 度 是 減 緩 水 旱 輪 作 系 統(tǒng) C H 4 排 放 的 有 力 手 段 對 N 2 O 而 言 提 高 緩 釋 肥 控 釋 肥 料 的 使 用 對 緩 解 其 大 量 排 放 具 有 更 重 要 的 科 學(xué) 意 義 和 實(shí) 踐 價(jià) 值 在 今 后 研 究 過 程 中 應(yīng) 綜 合