馬煜春，周 偉，劉翠英，孫麗英①，楊 波，鄭向群

(1.江蘇省農(nóng)業(yè)氣象重點實驗室/ 南京信息工程大學(xué)農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境系，江蘇 南京 210044；2.中國科學(xué)院南京土壤研究所土壤與農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展國家重點實驗室，江蘇 南京 210008；3.中國科學(xué)院常熟農(nóng)業(yè)生態(tài)試驗站，江蘇 南京 210008；4.農(nóng)業(yè)部環(huán)境保護(hù)科研檢測所，天津 300191)

秸稈腐熟劑對秸稈還田稻田CH4和N2O排放的影響

馬煜春1,2，周 偉2,3，劉翠英1，孫麗英1①，楊 波4，鄭向群4

(1.江蘇省農(nóng)業(yè)氣象重點實驗室/ 南京信息工程大學(xué)農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境系，江蘇 南京 210044；2.中國科學(xué)院南京土壤研究所土壤與農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展國家重點實驗室，江蘇 南京 210008；3.中國科學(xué)院常熟農(nóng)業(yè)生態(tài)試驗站，江蘇 南京 210008；4.農(nóng)業(yè)部環(huán)境保護(hù)科研檢測所，天津 300191)

采用靜態(tài)暗箱-氣相色譜法對太湖地區(qū)稻田生態(tài)系統(tǒng)甲烷(CH4)和氧化亞氮(N2O)排放進(jìn)行田間原位觀測，研究秸稈與秸稈腐熟劑(金葵子腐熟劑與寧糧腐熟劑)配施條件下秸稈還田稻田CH4和N2O的排放規(guī)律。結(jié)果表明，相對秸稈還田處理(S)，配施秸稈腐熟劑處理(SJ和SN)提前出現(xiàn)CH4排放峰值，而對N2O排放的季節(jié)變化趨勢無明顯影響。秸稈配施金葵子腐熟劑處理(SJ)和寧糧腐熟劑處理(SN)CH4累積排放量(以C計)分別為363和388 kg·hm-2，N2O累積排放量(以N計)分別為0.18和0.20 kg· hm-2。相對于S處理，添加腐熟劑處理CH4累積排放量分別增加2.5%和9.6%，N2O累積排放量分別減少33.3%和25.9%。同時，水稻產(chǎn)量分別增加7.5%和11.1%，溫室氣體排放強(qiáng)度(GHGI)分別減少5.1%和1.7%。該研究可為評估秸稈腐熟劑對秸稈還田稻田系統(tǒng)CH4和N2O排放的綜合影響提供科學(xué)依據(jù)。

秸稈還田；腐熟劑；CH4排放；N2O排放；稻田

甲烷(CH4)和氧化亞氮(N2O)是大氣中2種主要溫室氣體。稻田是CH4和N2O的重要排放源,對全球變暖的貢獻(xiàn)尤為突出。100 a時間尺度內(nèi),單位質(zhì)量CH4和N2O的增溫潛勢分別是CO2的28倍和265倍[1]。CH4和N2O的全球平均摩爾分?jǐn)?shù)在2011年又創(chuàng)新高,其中,φ(CH4)為(1.819±0.001) μL·L-1,φ(N2O)為(325.1±0.1) nL·L-1,這些數(shù)值分別為工業(yè)化前(1750年之前)水平的2.5倍和1.2倍[2]。

秸稈還田作為一項重要的農(nóng)田管理措施,能夠增強(qiáng)土壤固碳能力,提高土壤有機(jī)質(zhì)含量[3-4],通過增加土壤有效碳、氮量影響土壤碳氮轉(zhuǎn)化過程,進(jìn)而影響CH4和N2O排放[5]。若在水稻移栽前將6 t·hm-2秸稈全部還田,當(dāng)季CH4排放量相當(dāng)于無有機(jī)物料添加的稻田土壤CH4排放量的3.1倍[6],不同秸稈還田方式、不同還田時間顯著影響水稻生長季CH4排放總量[7]。稻季麥稈埋于墑溝處理CH4排放總量高于麥稈均勻混施處理[7]。目前,關(guān)于秸稈還田對N2O排放影響的研究結(jié)果不一致。有研究發(fā)現(xiàn)秸稈覆蓋還田對土壤N2O排放具有一定促進(jìn)作用[8-9]。而長期秸稈還田能夠刺激土壤微生物固氮,并且通過向稻田土壤提供可溶性碳降低土壤氧化還原電位,增加Fe2+含量,促進(jìn)N2O向N2轉(zhuǎn)化,又能夠在一定程度上抑制N2O排放[5,10]。稻田土壤在連續(xù)淹水條件下,施用秸稈并不能減少后季麥季N2O排放,但在常規(guī)灌溉條件下,秸稈還田可有效地減少后季麥田N2O排放[11]。

南方太湖地區(qū)以水稻-小麥輪作和水稻-油菜輪作為主,由于復(fù)種指數(shù)高,倒茬間隔時間短,在自然狀態(tài)下微生物難以在短時間內(nèi)將作物秸稈分解,會帶來播種質(zhì)量差、病蟲害加劇等現(xiàn)象,嚴(yán)重影響下一季作物的生長[12]。因此,每年在夏秋季收割季節(jié)農(nóng)民往往采用秸稈田間原位焚燒方式,這不僅損失大量營養(yǎng)元素,浪費資源,造成土壤肥力衰竭,而且由秸稈田間焚燒所引起的霧霾等一系列生態(tài)環(huán)境問題更不容忽視,秸稈田間原位焚燒被國家法律明文禁止。為了探索生產(chǎn)效應(yīng)和生態(tài)效應(yīng)雙贏的秸稈利用方式,農(nóng)業(yè)部近年來重點實施的“土壤有機(jī)質(zhì)提升項目”以秸稈全量還田為手段,以提升土壤有機(jī)質(zhì)為目標(biāo),將秸稈腐熟劑作為秸稈資源化利用的一種重要途徑在南方主要稻作產(chǎn)區(qū)加以大力推廣。秸稈腐熟劑是有機(jī)物料腐熟劑中的一種,主要應(yīng)用微生物的分解代謝原理加速農(nóng)作物秸稈分解、腐熟。相關(guān)研究表明,相對于秸稈直接還田,秸稈配施腐熟劑通過加速秸稈腐熟過程改變土壤中碳、氮轉(zhuǎn)化過程以及微生物種群特征[10,13-16],進(jìn)一步影響與碳氮交換過程相關(guān)的溫室氣體CH4和N2O的排放。但迄今為止,關(guān)于秸稈腐熟劑對溫室氣體排放的影響還鮮見報道[17]。因此,筆者以秸稈資源化利用為目的,采用靜態(tài)暗箱-氣相色譜法研究秸稈腐熟劑對秸稈還田稻田溫室氣體CH4和N2O排放的影響,為評估秸稈腐熟劑對秸稈還田稻田系統(tǒng)CH4和N2O排放的綜合影響提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗設(shè)計

大田試驗在江蘇省常熟市辛莊鎮(zhèn)中國科學(xué)院常熟農(nóng)業(yè)生態(tài)試驗站(31°32′ N,120°41′ E)進(jìn)行。該站位于太湖流域,長期以稻麥輪作種植體系為主,屬于北亞熱帶濕潤氣候區(qū),該地區(qū)年平均氣溫為15.5 ℃,年降水量為1 038 mm,田間試驗期間平均氣溫和降水的季節(jié)動態(tài)變化見圖1,試驗期間的氣象資料由該試驗站內(nèi)氣象站提供,與試驗田塊距離為50 m。供試土壤為湖積物發(fā)育的潛育型水稻土(烏柵土),土壤有機(jī)質(zhì)含量為35.0 g·kg-1,全氮含量為2.01 g·kg-1,pH值(水土質(zhì)量比為2.5∶1)為7.35。

圖1 2015年水稻季節(jié)平均氣溫和降水的季節(jié)變化Fig.1 Seasonal variations of mean air temperature and precipitation during the rice growing season in 2015 at Changshu test station

試驗共設(shè)置5個處理:空白處理(NN,僅施磷肥、鉀肥),當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)處理(FP,施用氮肥、磷肥、鉀肥),秸稈還田處理(S,氮肥、磷肥、鉀肥與秸稈均勻混施),秸稈與金葵子秸稈腐熟劑配施(SJ,氮肥、磷肥、鉀肥、秸稈與金葵子秸稈腐熟劑均勻混施),秸稈與寧糧秸稈腐熟劑配施(SN,氮肥、磷肥、鉀肥、秸稈與寧糧秸稈腐熟劑均勻混施),每個處理設(shè)3個重復(fù),共15個小區(qū),每個小區(qū)面積為25 m2。所施用秸稈為剪成10 cm長的小麥秸稈,與稻田表層(0～15 cm)土壤充分混合,秸稈還田量為4.8 t·hm-2。秸稈腐熟劑由佛山金葵子植物營養(yǎng)有限公司和南京寧糧生物肥料有限公司生產(chǎn)。金葵子腐熟劑施用量為30 kg·hm-2,將其均勻撒施于秸稈上;寧糧腐熟劑施用量為60 g·hm-2,用6 kg清水將其活化,再稀釋200倍,噴施于秸稈上。磷肥施用量為75 kg·hm-2(過磷酸鈣,P2O5含量為120 g·kg-1),鉀肥施用量為120 kg·hm-2(氯化鉀,KCl含量為600 g·kg-1),均作為基肥一次性施入。氮肥施用量為180 kg·hm-2(尿素,N含量為460 g·kg-1),除NN處理外,其余處理均在6月29日(基肥)、7月10日(追肥)和8月3日(追肥)按4∶3∶3的質(zhì)量比施入。每個氣體采樣框內(nèi)包含6穴苗,每穴2苗,各處理水分管理模式為前期淹水、中期烤田和后期間歇濕潤灌溉模式,為當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)水分管理模式。

1.2 采樣方法

試驗于2015年水稻季進(jìn)行,供試水稻品種為南梗46,生育期為116 d。試驗采用靜態(tài)暗箱-氣相色譜法測定。氣體采樣箱分為2個部分,頂層和底層規(guī)格分別為50 cm×50 cm×50 cm和50 cm×50 cm×60 cm,厚度為5 mm,均采用PVC板制成。根據(jù)水稻生長高度的變化適時選擇頂層或2層。在底座及底層箱體頂端均設(shè)計有4 cm深水槽,采樣時加水密封,將底座于水稻移栽前裝入小區(qū)。頂層箱體中部留有抽氣孔,每次抽取60 mL箱內(nèi)氣體,分別在箱體加水密閉后0、10、20和30 min連續(xù)采集4個樣品。48 h內(nèi)用安捷倫氣相色譜7890A測定其濃度。根據(jù)樣品濃度的線性變化規(guī)律分析得到CH4和N2O排放通量。采樣頻率為每周1次,每次均在上午09:00—11:00完成。

1.3 數(shù)據(jù)處理

CH4或N2O排放通量計算公式為

F=ρ×V/A×ΔC/Δt×273/θ。

(1)

式(1)中,F為CH4(以C計)或N2O(以N計)排放通量,mg·m-2·h-1或μg·m-2·h-1;ρ為標(biāo)準(zhǔn)狀況下CH4-C或N2O-N密度,數(shù)值分別為0.54 和1.25 g·L-1;V為氣體采樣箱體積,m3;A為底座內(nèi)框面積,m2;ΔC/Δt為CH4或N2O排放速率,μL·L-1·h-1或nL·L-l·h-1;θ為箱內(nèi)溫度,℃。

將各處理3次重復(fù)的平均值作為CH4和N2O排放通量;水稻生長季CH4和N2O平均排放通量以相鄰2次采樣時間間隔為權(quán)重,將各次排放通量進(jìn)行加權(quán)平均計算獲得;CH4和N2O累積排放量用平均排放通量和水稻生長時間的乘積表示[4]。

綜合溫室效應(yīng)(GWP,PGW，以CO2計,kg·hm-2)的計算以水稻田排放CH4、N2O的增溫潛勢之和來表示。以CO2作為參考?xì)怏w,在100 a的時間尺度上,單位質(zhì)量CH4〔m(CH4)〕和N2O〔m(N2O)〕分別為單位質(zhì)量CO2的28倍和265倍[1]。計算公式如下:

PGW=28×m(CH4)+265×m(N2O)。

溫室氣體排放強(qiáng)度(GHGI,IGHG，以CO2計,kg·kg-1)用單位產(chǎn)量的PGW表示,計算公式如下:

IGHG=PGW/Y。

(2)

式(2)中,Y為水稻產(chǎn)量，t·hm-2。

化學(xué)氮肥的N2O排放系數(shù)計算公式如下:

kN2O=(E施氮-E未施氮)/Q×100%。

(3)

式(3)中,kN2O為N2O排放系數(shù),kg·kg-1;E施氮為施氮肥處理N2O排放量,kg·hm-2;E未施氮為未施氮肥處理N2O排放量,kg·hm-2;Q為施肥量,kg·hm-2。

采用Microsoft Excel 2010軟件完成數(shù)據(jù)整理和圖表制作,采用JMP 7.0軟件進(jìn)行多重比較,差異顯著性水平設(shè)為α=0.05(Student′s法)。

2 結(jié)果與分析

2.1 腐熟劑對CH4季節(jié)變化和累積排放通量的影響

由圖2可知,在整個水稻生長季,各處理CH4排放通量的季節(jié)變化趨勢基本相同,但各處理CH4排放峰出現(xiàn)的時間不同,配施腐熟劑處理CH4排放峰出現(xiàn)時間早于其他處理。在水稻移栽初期(6月30日—7月14日),CH4排放通量(以C計)隨水稻生長進(jìn)程呈現(xiàn)遞增趨勢,其峰值為73 mg·m-2·h-1;直至中期排水烤田(7月30日),CH4排放通量快速降低;之后各處理CH4排放通量均保持在較低水平,至成熟期CH4排放通量接近于零。腐熟劑混施的2個處理CH4排放峰出現(xiàn)時間和持續(xù)時間不同,SJ處理CH4排放隨著水稻生長進(jìn)程緩慢上升,直到移栽11 d(7月9日)出現(xiàn)1個峰值后緩慢下降直到烤田,而SN處理CH4排放從水稻移栽后6 d(7月4日)出現(xiàn)CH4排放峰值,而后略有下降并一直維持在較高水平直到烤田。此外,相關(guān)分析結(jié)果表明,FP處理CH4排放季節(jié)動態(tài)變化規(guī)律與大氣平均氣溫的變化趨勢之間存在顯著線性相關(guān)關(guān)系(P<0.05,圖1～2),而S、SJ和SN處理CH4排放與大氣平均氣溫?zé)o顯著相關(guān)關(guān)系。

FP和S處理CH4累積排放量(以C計)分別為313和354 kg·hm-2。與FP處理相比,S處理促進(jìn)CH4排放,增加13%,但無顯著差異。與S處理相比,SJ和SN處理促進(jìn)CH4排放,分別增加2.5%和9.6%,但無顯著差異(表1)。

1)以C計。圖2 水稻生長季CH4排放通量的季節(jié)變化Fig.2 Seasonal variations of CH4 flux from rice paddy fields during the rice growing season in 2015 at Changshu test station

表1 水稻生長期CH4和N2O排放總量、水稻產(chǎn)量及溫室氣體排放強(qiáng)度(GHGI)

Table 1 Total CH4and N2O emissions, yield and greenhouse gas intensity during the rice growing season

處理CH4累積排放量1)/(kg·hm-2)N2O累積排放量2)/(kg·hm-2)產(chǎn)量/(t·hm-2)GWP3)/(kg·hm-2)GHGI4)/(kg·kg-1)NN264±106a0.12±0.04a16.0±1.1b9901±3943a0.62±0.25aFP313±76a0.36±0.35a21.9±3.2a11845±2719a0.54±0.12aS354±99a0.27±0.16a22.6±1.2a13331±3672a0.59±0.16aSJ363±100a0.18±0.07a24.3±0.9a13620±3718a0.56±0.15aSN388±125a0.20±0.03a25.1±0.8a14579±7976a0.58±0.32a

NN為空白處理，F(xiàn)P為當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)處理，S為秸稈還田處理，SJ為秸稈與金葵子腐熟劑配施處理，SN為秸稈與寧糧腐熟劑配施處理。GWP為綜合溫室效應(yīng)。同一列英文小寫字母不同表示不同處理間某指標(biāo)差異顯著(P<0.05)。1)以C計;2)以N計;3)以CO2計;4)以CO2計。

2.2 腐熟劑對N2O季節(jié)變化和累積排放通量的影響

水稻生育期各處理N2O排放通量均呈現(xiàn)相同的變化趨勢(圖3)。在水稻移栽初期,各處理N2O排放通量均較小,直至烤田期間排水后田面落干(7月30日),各處理N2O排放通量迅速增加并出現(xiàn)明顯的N2O排放峰值,其中,僅S、SJ和SN處理N2O排放峰值(以N計)分別為57、119和79 μg·m-2·h-1。烤田后復(fù)水及干濕交替期間也有少量N2O排放。水稻生長季內(nèi),S、SJ和SN處理N2O平均排放通量(以N計)分別為14.2、10.1和13.5 μg·m-2·h-1。

FP和S處理N2O累積排放量(以N計)分別為0.36和0.27 kg·hm-2。與FP處理相比,S處理N2O排放減少25.0%。與S處理相比,SJ處理N2O排放減少33.3%,而SN處理N2O排放減少25.9%(表1)。SJ和SN處理N2O排放系數(shù)為0.03%和0.04%,而FP處理N2O排放系數(shù)為0.13%,是配施腐熟劑處理的4.3倍和3.2倍,S處理N2O排放系數(shù)為0.08%,是配施腐熟劑處理的2.7倍和2.0倍。

2.3 腐熟劑對水稻產(chǎn)量和單位溫室氣體排放強(qiáng)度的影響

以大田水稻生長期CH4和N2O排放量和產(chǎn)量來計算單位稻谷產(chǎn)量的綜合溫室效應(yīng)(GWP),適用于評價秸稈腐熟劑對稻田CH4和N2O排放的影響。相對于S處理,秸稈配施腐熟劑處理水稻產(chǎn)量增加7.5%～11.1%,但差異不顯著(表1)。在100 a的時間尺度上,各處理CH4和N2O排放對溫室效應(yīng)的貢獻(xiàn)以SN處理為最高,比S處理增加9.4%,SJ處理GWP比S處理增加2.2%。與S處理相比,秸稈配施秸稈腐熟劑處理GHGI(以CO2計)平均值為0.57 kg·kg-1,減少3.4%。

1)以N計。圖3 水稻生長季N2O排放通量的季節(jié)變化Fig.3 Seasonal variations of N2O flux from rice paddy fields during the rice growing season in 2015 at Changshu test station

3 討論與結(jié)論

筆者研究中水稻生長期間各處理CH4排放通量季節(jié)變化呈單峰模式,主要受到前期淹水、中期烤田、后期間歇性濕潤灌溉的水分管理模式的影響[18-19],另外CH4排放通量的季節(jié)變化與大氣平均氣溫有一定的相關(guān)關(guān)系[20]。秸稈還田能保持和培肥地力,已有研究表明秸稈還田能夠顯著增加CH4排放[21-23],筆者研究發(fā)現(xiàn)相對于FP處理,S處理明顯增加CH4排放(圖2,表1),原因是秸稈作為一種有機(jī)肥,其直接還田為CH4的產(chǎn)生提供基質(zhì)，進(jìn)而促進(jìn)CH4排放[8,24]。相對于S處理,秸稈與腐熟劑配施處理促進(jìn)CH4排放,主要是由于秸稈腐熟劑可以加快秸稈腐熟,腐熟劑中的微生物活體能有效地將秸稈分解成作物所需要的氮、磷、鉀等大量營養(yǎng)元素,同時能夠提高土壤微生物數(shù)量,增強(qiáng)微生物降解活性,增加分解有機(jī)物質(zhì)能力強(qiáng)的微生物數(shù)量[10,13-14,16],從而改變土壤碳庫容量[25],為產(chǎn)甲烷菌提供基質(zhì),且加速了土壤淹水后氧化還原電位的下降,為產(chǎn)甲烷菌的生長提供有利環(huán)境。筆者研究中2種腐熟劑對CH4的增排效果不同,其主要原因是不同秸稈腐熟劑腐熟秸稈的速率不同,稻田在淹水條件下,土壤中產(chǎn)甲烷菌活性快速恢復(fù),腐熟較快的SN處理可以更早地為水稻提供更加充足的有效養(yǎng)分[26],從而為產(chǎn)甲烷菌提供基質(zhì),因此對CH4排放的促進(jìn)效果更加明顯。

目前,關(guān)于秸稈還田對N2O排放的影響并不完全一致,其排放通量的季節(jié)變化與CH4排放呈現(xiàn)此消彼長的趨勢,主要受到秸稈類型、還田方法、還田時間以及土地利用類型等因素的影響[5,19,27]。通過對已發(fā)表文獻(xiàn)進(jìn)行整合分析,發(fā)現(xiàn)秸稈還田與化肥混施可顯著減少農(nóng)田N2O排放[28],筆者研究中秸稈還田處理減少N2O排放的結(jié)果與之一致。有機(jī)物料的C/N比直接影響土壤N2O排放[29]。小麥秸稈C/N比相對較高,其直接還田雖然可以大幅增加微生物生物量碳和微生物生物量氮,但同時土壤中大量礦質(zhì)氮也被微生物所固持[30],導(dǎo)致土壤礦質(zhì)氮含量降低,從而減少N2O排放。通過研究秸稈腐熟劑與秸稈配施對N2O排放具有減排效果,配施秸稈腐熟劑可使稻田N2O排放減少8.9%～12.7%[17],筆者研究結(jié)果也證明相對于S處理,秸稈配施腐熟劑處理可以減少更多的N2O排放,減少幅度約達(dá)30%。主要原因是由于外源微生物的引入增加了分解秸稈的微生物種類和數(shù)量,與S處理相比,秸稈腐熟劑在加快秸稈分解速率的同時,還同化了大量礦質(zhì)氮,配施腐熟劑處理微生物生物量顯著增加[31],以致更多的土壤礦質(zhì)氮被微生物固持[30],直接導(dǎo)致底物濃度降低,這成為制約N2O排放的關(guān)鍵因素。而不同腐熟劑對底物濃度的影響存在一定差異,這是導(dǎo)致不同秸稈腐熟劑對N2O排放量影響差異的主要原因。筆者研究中N2O排放僅在烤田期間出現(xiàn)1個明顯的排放峰,烤田期間土壤通氣性增加,硝化作用增強(qiáng),土壤中大量NH4+-N轉(zhuǎn)化為NO3--N[27],底物濃度和土壤通氣性是該階段影響N2O排放的主要因素[17]。而由于腐熟劑的腐熟效果主要出現(xiàn)在水稻移栽前期,隨著水稻的生長進(jìn)程其效果逐漸減弱,這也是烤田之后各處理N2O排放基本無差異的原因之一。從N2O排放系數(shù)來看,筆者研究中各處理N2O排放系數(shù)變化范圍為0.03%～0.13%,與前人對水稻季節(jié)N2O排放系數(shù)的研究結(jié)果具有可比性[11,32]。其中,秸稈配施秸稈腐熟劑處理N2O排放系數(shù)較低,與FP處理相比,分別減少76.9%和69.2%。

筆者采用GHGI這一指標(biāo)來評價秸稈配施腐熟劑對溫室效應(yīng)的影響。就各秸稈還田處理而言,相對于S處理,秸稈配施腐熟劑處理GHGI減少1.7%～5.1%。這說明秸稈腐熟劑的施用可以在田間條件下快速腐熟秸稈,節(jié)省勞動力,且不會增加稻田單位產(chǎn)量溫室氣體排放,但水稻產(chǎn)量沒有顯著提高,因此,如何實現(xiàn)秸稈腐熟劑的生態(tài)效益和生產(chǎn)效益的雙贏還需要進(jìn)一步研究。

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(責(zé)任編輯： 李祥敏)

Effects of Straw Decomposing Inoculants on Methane and Nitrous Oxide Emissions in Paddy Fields Incorporated With Straw.

MAYu-chun1,2,ZHOUWei2,3,LIUCui-ying1,SUNLi-ying1,YANGBo4,ZHENGXiang-qun4

(1.Jiangsu Key Laboratory of Agricultural Meteorology, Department of Agricultural Resources and Environment, Nanjing University of Information Science & Technology, Nanjing 210044, China;2.State Key Laboratory of Soil and Sustainable Agriculture, Institute of Soil Science, Chinese Academy of Sciences, Nanjing 210008, China;3.Changshu Agroecological Experimental Station, Chinese Academy of Sciences, Nanjing 210008, China;4.Agro-Environmental Protection Institute, Ministry of Agriculture, Tianjin 300191, China)

In-situmonitoring of methane and nitrous oxide fluxes from rice fields was performed with the technique of static-chamber and gas chromatography in the Taihu Lake Region to investigate effects of incorporation of straw and microbial decomposing inoculants on CH4and N2O emissions from paddy fields. In the experiment, five treatments, i. e. no nitrogen applied (NN), farmer′s practice (FP), even incorporation of wheat straw (S), incorporation of wheat straw treated with Jinkuizi inoculant (SJ), and incorporation of wheat straw treated with Ningliang inoculant (SN), were laid and carried out. Results show that Treatment S, Treatment SN and Treatment NJ advanced the occurrence of peak CH4emission, but did not affect much the seasonal emission trend of N2O; and the total emission of CH4in Treatment SN and SJ during the rice growing season was 363 and 388 kg·hm-2and the total emission of N2O was 0.18 and 0.20 kg·hm-2, respectively. Relative to Treatment S, Treatments SN and SJ increased the total CH4emission during rice growing season by 2.5% and 9.6% and decreased the total N2O emission by 33.3% and 25.9%， respectively. However, relative to Treatment S, Treatment SJ increased rice yield by 7.5% and Treatment SN by 11.1%, and Treatment SJ decreased greenhouse gas intensity (GHGI) by 5.1% and Treatment SN by 1.7%. All the findings of this study may provide certain scientific basis for evaluating the effect incorporation of straw and decomposing inoculants on CH4and N2O emissions in paddy fields.

straw incorporation; microbial inoculant; CH4emission; N2O emission; paddy field

2016-03-21

江蘇省自然科學(xué)基金青年基金(BK20140990)；土壤與農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展重點實驗室開放課題(Y20160034)；南京信息工程大學(xué)科研啟動經(jīng)費(2013x037)

X511；X712

A

1673-4831(2017)02-0159-07

10.11934/j.issn.1673-4831.2017.02.009

馬煜春(1986—),女,滿族,遼寧遼陽人,講師,博士,主要研究方向為農(nóng)田溫室氣體排放及其減緩對策。E-mail: mayc@nuist.edu.cn

① 通信作者E-mail： sunliying962015@163.com