成 臣，楊秀霞，汪建軍，程慧煌，羅 亢，曾勇軍，石慶華，商慶銀

（江西農(nóng)業(yè)大學(xué)雙季稻現(xiàn)代化生產(chǎn)協(xié)同創(chuàng)新中心/作物生理生態(tài)與遺傳育種教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/江西省作物生理生態(tài)與遺傳育種重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南昌 330045）

近百年來(lái)，全球氣候正在發(fā)生以變暖為主要特征的顯著變化，人類社會(huì)生產(chǎn)生活引起的溫室氣體排放是全球氣候變暖的主要原因[1]。農(nóng)田作為陸地的主要組成部分，它是溫室氣體的重要排放源。據(jù)估計(jì)，全球每年農(nóng)業(yè)溫室氣體排放量為5.1~6.1 Pg CO2-equivalents（CO2-eq），其中農(nóng)業(yè)CH4和N2O排放量分別占全球排放總量的60%和50%[2]。因此，如何減緩農(nóng)田溫室氣體排放受到各國(guó)政府和農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)家的廣泛關(guān)注。秸稈還田可以改善農(nóng)田土壤理化性狀，提高土壤質(zhì)量和養(yǎng)分循環(huán)利用效率，增加作物產(chǎn)量，對(duì)我國(guó)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要作用[3]。然而諸多研究表明，在淹水條件下秸稈還田會(huì)導(dǎo)致稻田CH4大量排放，而稻田CH4和N2O排放又存在互為消長(zhǎng)的關(guān)系[4-6]。為此，在評(píng)價(jià)秸稈還田生產(chǎn)效益的同時(shí)，不僅需要考慮如何實(shí)現(xiàn)稻田溫室氣體減排，還需綜合評(píng)估各種溫室氣體所產(chǎn)生的綜合溫室效應(yīng)。

南方稻區(qū)是我國(guó)最重要的糧食主產(chǎn)區(qū)之一，對(duì)保障我國(guó)糧食安全起著不可替代的作用。雙季稻種植是我國(guó)南方稻區(qū)重要的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式，秸稈資源豐富且相對(duì)集中。近年來(lái)，以秸稈還田為核心內(nèi)容的保護(hù)性耕作技術(shù)在南方稻區(qū)被廣泛推廣應(yīng)用[7]。但在秸稈利用過(guò)程中存在一系列的問(wèn)題，通過(guò)何種方式合理利用秸稈資源，降低秸稈還田對(duì)作物生長(zhǎng)和溫室效應(yīng)的負(fù)面影響，是目前南方雙季稻生產(chǎn)最重要問(wèn)題之一。在秸稈還田過(guò)程中，不同利用方式對(duì)秸稈腐解、稻田溫室氣體排放及水稻生產(chǎn)發(fā)育的影響不同[4]。大量研究表明秸稈配施化肥[8]、腐解劑[9]、石灰[10]、生物炭[11]等可以改善秸稈利用。不同灌溉方式是影響稻田CH4排放和水稻產(chǎn)量的又一重要農(nóng)田管理措施[12]，同時(shí)我國(guó)還是水資源嚴(yán)重短缺的國(guó)家，因此，在雙季稻生產(chǎn)中如何優(yōu)化灌溉方式將對(duì)我國(guó)南方稻區(qū)秸稈及水資源合理利用具有重要意義。然而目前在秸稈還田條件下開(kāi)展的灌溉方式研究并不多，能否通過(guò)改變灌溉方式同步實(shí)現(xiàn)水稻高產(chǎn)與溫室氣體減排還不夠明確。為此，本研究以雙季稻為對(duì)象，通過(guò)田間定位試驗(yàn)，系統(tǒng)分析了秸稈還田條件下不同灌溉方式對(duì)雙季稻產(chǎn)量、稻田CH4和N2O排放以及綜合溫室效應(yīng)的影響，以期為采取適宜灌溉措施，減緩稻田溫室氣體排放提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)點(diǎn)概況

試驗(yàn)地點(diǎn)位于江西省進(jìn)賢縣溫圳鎮(zhèn)楊溪村（116°5′28″E，28°20′10″N）。供試土壤為第四紀(jì)紅色粘土發(fā)育的潴育型水稻土，屬酸性簡(jiǎn)育水耕人為土。年均溫度為17.5℃，全年1月平均溫度最低，為5℃；7月平均溫度最高，為29℃；日照時(shí)數(shù)平均為1900~2000 h；年均降雨量為1587 mm，水資源豐富。試驗(yàn)前耕層土壤（0~20 cm）有機(jī)碳含量為 21.8 g·kg-1，全氮為 3.74 g·kg-1，速效鉀為 98.0 mg·kg-1，速效磷為 24.5 mg·kg-1，土壤 pH 值為 5.31。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)時(shí)間為2013年3月至2016年3月。試驗(yàn)設(shè)3種灌溉方式：①持續(xù)淹水（F），插秧后田間一直保持淹水狀態(tài)，在收獲前1~2周排水落干；②中期烤田（F-D-F），插秧后淹水，在分蘗末期烤田，復(fù)水后保持淹水狀態(tài)至收獲前1~2周；③間歇灌溉（F-D-F-M），插秧后淹水，在分蘗末期烤田，復(fù)水后采用干濕交替的灌溉方式至收獲前1~2周。每個(gè)處理分別設(shè)3個(gè)小區(qū)，各小區(qū)面積均為54 m2，所有小區(qū)隨機(jī)區(qū)組排列。各處理水層深度實(shí)際情況見(jiàn)圖1（以2014年為例）。本試驗(yàn)每年種植制度為早稻-晚稻-紫云英，早稻和晚稻移栽前分別采用旋耕機(jī)耕地4遍，冬季采用免耕種植方式。其他管理措施采用當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)種植方式。

圖1 2014年水稻生長(zhǎng)季田間水層深度變化Figure 1 Temporal variation of water depth during the double rice-growing seasons in 2014

所有小區(qū)均采取雙季稻秸稈全量還田和冬種紫云英的保護(hù)性耕作制度。早稻和晚稻供試品種分別為中嘉早17和五豐優(yōu)T025。紫云英在晚稻收割前25 d播種，播種量為30~37.5 kg·hm-2。秸稈采用全量還田方式，水稻秸稈由久保田半喂入式聯(lián)合收割機(jī)在收割水稻時(shí)同步進(jìn)行粉碎，其切割長(zhǎng)度為5 cm左右。晚稻收獲后，各小區(qū)水稻秸稈粉碎施入相應(yīng)小區(qū)表層作為紫云英的覆蓋物，次年紫云英鮮草按三等分與晚稻秸稈共同耕翻至相應(yīng)小區(qū)，作早稻基肥。早稻收獲后，將各小區(qū)水稻秸稈粉碎施入相應(yīng)小區(qū)中，作晚稻基肥。本試驗(yàn)施用氮肥、磷肥和鉀肥分別為尿素、過(guò)磷酸鈣和氯化鉀，分別以N、P2O5和K2O計(jì)，早稻季三者用量分別為 150、75 kg·hm-2和 135 kg·hm-2，其中氮肥按基肥∶分蘗肥∶穗肥=5∶2∶3施用，磷肥作基肥一次性施用，鉀肥按基肥∶穗肥=7∶3施用。晚稻季用量分別為180、75 kg·hm-2和 150 kg·hm-2，其中氮肥按基肥∶分蘗肥∶穗肥=4∶2∶4施用，磷肥和鉀肥施肥比例同早稻。

1.3 樣品獲取與測(cè)定

1.3.1 產(chǎn)量及其構(gòu)成因素

在成熟期每處理調(diào)查3個(gè)重復(fù)，每重復(fù)調(diào)查100蔸水稻的有效穗數(shù)。按平均有效穗選取考種樣，每小區(qū)分別取樣5蔸，調(diào)查每穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率及千粒重。每小區(qū)選取6 m2進(jìn)行實(shí)際測(cè)產(chǎn)。

1.3.2 干物質(zhì)生產(chǎn)

抽穗期和成熟期按照平均有效穗法取樣，每小區(qū)取5蔸，將水稻植株根減除、清洗，置于烘箱內(nèi)105℃殺青15 min后，將烘箱溫度調(diào)至80℃至樣品恒重。

1.3.3 CH4和N2O的采集與測(cè)定

CH4和N2O采用靜態(tài)箱法采集。靜態(tài)箱采用不銹鋼板制成，規(guī)格為50 cm×50 cm×50 cm（當(dāng)水稻生長(zhǎng)高度超過(guò)50 cm時(shí)增加一個(gè)同規(guī)格雙向開(kāi)口的箱體，即高度變?yōu)?00 cm）。每小區(qū)固定采樣底座1個(gè)，底座上部有5 cm深的凹槽，測(cè)定時(shí)加水密封。水稻生長(zhǎng)季（早稻和晚稻）采樣間隔為3~4 d，紫云英生長(zhǎng)季（冬季）一般為 15 d。采氣時(shí)間為上午 9：00—11：00，CH4和N2O氣體濃度采用Agilent 7890b氣相色譜測(cè)定，CH4檢測(cè)器為FID，N2O檢測(cè)器為ECD。CH4和N2O采集和測(cè)定方法參考文獻(xiàn)[13]。CH4和N2O氣體排放通量計(jì)算公式為：

式中：F 為氣體排放通量，mg·m-2·h-1或 μg·m-2·h-1；ρ為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下氣體的密度，kg·m-3；h為采樣箱的凈高度，m；dc/dt為單位時(shí)間內(nèi)采樣箱內(nèi)氣體的濃度變化，10-6mol·mol-1·min-1或 10-9mol·mol-1·min-1；T 為采樣過(guò)程中采樣箱內(nèi)的平均溫度，℃。

1.4 數(shù)據(jù)計(jì)算與統(tǒng)計(jì)方法

1.4.1 稻田CH4和N2O周年累積排放量計(jì)算公式為：

式中：Tn為CH4或 N2O周年累積排放量，kg·hm-2或kg N·hm-2；Fi為兩次采樣間 CH4、N2O 日排放通量平均值，mg·m-2·h-1或 μg·m-2·h-1；Di為兩次采樣間隔天數(shù)，d。

1.4.2 全球增溫潛勢(shì)和溫室氣體強(qiáng)度的計(jì)算

本研究估算了2013—2015年3個(gè)處理的CH4和N2O排放的全球增溫潛勢(shì)（Global Warming Potential，GWP）和溫室氣體排放強(qiáng)度（Greenhouse Gas Intensity，GHGI）。GWP是將氣體和相同質(zhì)量CO2相比較下，造成全球暖化的相對(duì)能力，其中100年CH4的GWP為 25，N2O 的 GWP 為 298[14]。GWP（kg CO2-eq·hm-2·a-1）計(jì)算公式如下：

GHGI表示農(nóng)業(yè)中生產(chǎn)單位產(chǎn)量的糧食對(duì)氣候的潛在影響（kg CO2-eq·kg-1）。

式中：Y 為周年產(chǎn)量，kg·hm-2。

1.4.3 結(jié)實(shí)率及收獲指數(shù)

結(jié)實(shí)率是指禾谷類作物飽滿谷粒占穎花總數(shù)的百分率。

收獲指數(shù)是作物收獲時(shí)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量（籽粒、果實(shí)等）與生物產(chǎn)量之比，又名經(jīng)濟(jì)系數(shù)。就水稻的收獲指數(shù)而言，其為水稻產(chǎn)量與成熟期總干物質(zhì)的比值。

1.4.4 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)均采用Microsoft excel 2010和DPS 7.05軟件進(jìn)行分析和處理，制圖采用Origin 9.0軟件，用LSD法進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)（α=0.05）。

2 結(jié)果與分析

2.1 產(chǎn)量及溫室氣體排放的年際差異分析

方差分析（表1）表明，周年產(chǎn)量、周年CH4排放、周年N2O排放、全球增溫潛勢(shì)和溫室氣體強(qiáng)度在不同年份和不同灌溉處理間均呈極顯著差異，在年份與灌溉方式互作上均表現(xiàn)為差異不顯著。

2.2 產(chǎn)量及其構(gòu)成因素

從雙季稻周年產(chǎn)量年際變化來(lái)看，F(xiàn)、F-D-F和F-D-F-M處理2014年周年產(chǎn)量比2013年分別增加5.8%、5.2%和4.5%，而2015年周年產(chǎn)量與2014年相比變化波動(dòng)較小。其中產(chǎn)量呈增加趨勢(shì)的主要原因來(lái)自晚稻產(chǎn)量的逐漸增加。與F處理相比，2013—2015年F-D-F和F-D-F-M處理早稻平均產(chǎn)量分別增加9.8%和2.7%，晚稻平均產(chǎn)量分別增加4.8%和2.0%，其中F-D-F早晚和晚稻產(chǎn)量均顯著增加（2013年晚稻除外），而F和F-D-F-M之間早稻和晚稻產(chǎn)量差異均未達(dá)到顯著水平（2015年晚稻除外）（表2）。

與F處理相比，2013—2015年F-D-F處理早稻每穗平均粒數(shù)增加12.5%，二者差異顯著（2014年除外）；F-D-F-M處理每穗平均粒數(shù)也增加5.7%，顯著高于F處理（2013年除外）。與F處理相比，2013—2015年F-D-F和F-D-F-M處理晚稻每穗平均粒數(shù)分別增加9.7%和3.1%，其中F-D-F處理顯著高于F處理（2013年除外）。不同灌溉方式有效穗數(shù)、結(jié)實(shí)率和千粒重變化規(guī)律不明顯（表2）。

2.3 干物質(zhì)生產(chǎn)

與F處理相比，F(xiàn)-D-F處理早稻抽穗期干物質(zhì)量增加3.3%~8.5%，而成熟期干物質(zhì)量降低1.0%~2.4%；與F處理相比，F(xiàn)-D-F-M處理抽穗期和成熟期干物質(zhì)量分別降低1.8%~2.5%和5.4%~8.5%（表3）。除2014年抽穗期外，與F處理相比，F(xiàn)-D-F處理晚稻抽穗期和成熟期干物質(zhì)量分別降低8.8%~11.0%和0.7%~2.9%；與F處理相比，F(xiàn)-D-F-M處理抽穗期和成熟期干物質(zhì)量也分別降低6.9%~15.0%和1.3%~7.7%。方差分析表明，不同灌溉方式在不同年份、不同季節(jié)間抽穗期和成熟期干物質(zhì)量均無(wú)顯著性差異。

2.4 收獲指數(shù)

不同灌溉方式對(duì)收獲指數(shù)具有顯著影響（圖2），不同年份和季節(jié)各處理間變化趨勢(shì)一致。與F處理相比，F(xiàn)-D-F和F-D-F-M處理收獲指數(shù)分別增加3.6%~13.2%和2.4%~10.9%，其中早稻F-D-F和FD-F-M處理收獲指數(shù)顯著高于F處理。

2.5 CH4和N2O周年累積排放量

在雙季稻系統(tǒng)3年輪作周期中，F(xiàn)、F-D-F和FD-F-M處理CH4周年累積排放量分別為678.2~988.4、322.6~661.7、208.3~520.6 kg·hm-2·a-1，其中各處理CH4周年累積排放量隨定位年限均呈增加趨勢(shì)（圖3A）。與F處理相比，F(xiàn)-D-F和F-D-F-M處理CH4周年累積排放量分別降低33.1%~52.4%和46.3%~69.3%。方差分析表明，與F處理相比，F(xiàn)-D-F和F-D-F-M處理CH4周年累積排放量均顯著降低，而F-D-F和F-D-F-M處理之間無(wú)顯著性差異。

表1 南方雙季稻田溫室氣體排放和產(chǎn)量在不同年份和灌溉方式的方差分析（F值）Table 1 A two-way ANOVA for the effects of different irrigation methods and year on greenhouse gas emissions and grain yields in double rice-cropping systems（F-value）

表2 秸稈還田條件下不同灌溉方式對(duì)雙季稻產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響Table 2 The influence of different irrigation methods on the grain yield and its components under crop residue incorporated in double rice-cropping systems

表3 秸稈還田條件下不同灌溉方式對(duì)雙季稻干物質(zhì)生產(chǎn)的影響（t·hm-2）Table 3 The effect of different irrigation methods on the biomass and harvest indexes in double rice-cropping systems（t·hm-2）

不同灌溉制度N2O周年累積排放量年際間無(wú)明顯變化規(guī)律，但各處理間趨勢(shì)一致（圖3B）。在雙季稻系統(tǒng)3年輪作周期中，F(xiàn)、F-D-F和F-D-F-M處理N2O周年累積排放量分別為5.86~12.64、4.25~11.24、9.14~14.91 kg N·hm-2·a-1。與 F 處理相比，F(xiàn)-D-F 處理N2O周年累積排放量降低11.1%~27.5%，而F-D-FM處理N2O周年累積排放量增加10.2%~60.9%。

2.6 全球增溫潛勢(shì)

在雙季稻系統(tǒng)3年輪作周期中，F(xiàn)、F-D-F和FD-F-M處理GWP分別為20.7~27.2、11.4~18.7和9.7~15.7 t CO2-eq·hm-2·a-1（圖4A）。不同灌溉方式各處理GWP均呈增加趨勢(shì)，其中F、F-D-F和F-D-FM處理2015年GWP比2013年分別增加31.2%、63.0%和63.1%。方差分析表明，不同水分管理對(duì)GWP具有顯著影響，且不同年份表現(xiàn)規(guī)律一致。其中，F(xiàn)-D-F和F-D-F-M處理GWP分別顯著低于F處理31.5%~44.9%和38.2%~53.4%，而F-D-F和FD-F-M處理之間GWP沒(méi)有顯著差異。

在雙季稻系統(tǒng)中，不同灌溉方式稻田GWP的主要貢獻(xiàn)來(lái)源于CH4排放，F(xiàn)、F-D-F和F-D-F-M處理CH4排放貢獻(xiàn)率分別為81.5%~92.3%、70.6%~91.4%和53.2%~82.7%（圖4B）。與F處理相比，F(xiàn)-D-F和F-D-F-M處理CH4貢獻(xiàn)率分別降低1.0%~13.4%和7.0%~24.6%，其中F-D-F-M處理CH4貢獻(xiàn)率顯著低于F處理。

2.7 溫室氣體排放強(qiáng)度

在雙季稻系統(tǒng)3年輪作周期中，F(xiàn)、F-D-F和FD-F-M 處 理 GHGI 分 別 為 1.32~1.66、0.68~1.06、0.60~0.92 kg CO2-eq·kg-1。2013—2015 年，不同灌溉方式的GHGI均呈增加趨勢(shì)，F(xiàn)、F-D-F和F-D-F-M處理分別增加了25.4%、55.8%和53.6%（圖5）。與F處理相比，F(xiàn)-D-F和F-D-F-M處理GHGI分別降低36.2%~48.7%和38.8%~54.6%。方差分析表明，與F處理相比，F(xiàn)-D-F和F-D-F-M處理GHGI均顯著降低，而F-D-F和F-D-F-M處理之間沒(méi)有顯著差異。

3 討論

3.1 秸稈還田條件下不同灌溉方式對(duì)雙季稻產(chǎn)量的影響

在水稻生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中，灌溉方式通過(guò)改變稻田水層深度、土壤溫濕度等水稻生長(zhǎng)環(huán)境，直接或者間接影響水稻生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量[15]。本研究表明，與F處理相比，2013—2015年F-D-F和F-D-F-M處理早稻平均產(chǎn)量分別增加9.8%和2.7%，晚稻平均產(chǎn)量分別增加4.8%和2.0%。與F處理相比，F(xiàn)-D-F和F-DF-M處理有效穗數(shù)和總干物質(zhì)量沒(méi)有顯著差異，因此每穗粒數(shù)增多和收獲指數(shù)增加是這兩種灌溉方式高產(chǎn)的主要原因。這與一些研究結(jié)果相似，張彬等[16]研究表明，不同水分管理間水稻總干物質(zhì)量和有效穗數(shù)沒(méi)有顯著差異，在物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)、成穗率和結(jié)實(shí)率等方面差異達(dá)到顯著水平，干濕交替處理產(chǎn)量較淹灌和畦灌處理分別增加9.2%和5.4%。趙黎明等[17]的研究也表明，干濕交替和持續(xù)淹水處理都具有較高的總干物質(zhì)量，但節(jié)水灌溉處理形成高質(zhì)量群體，生育后期群體光合生產(chǎn)和物質(zhì)運(yùn)轉(zhuǎn)能力強(qiáng)，收獲指數(shù)提高，從而增加水稻籽粒產(chǎn)量。究其原因，徐芬芬等[18]研究認(rèn)為，與常規(guī)淹灌相比，間歇灌溉處理水稻根系活力高、生育后期干物質(zhì)生產(chǎn)能力和氮素吸收與利用能力強(qiáng)，從而產(chǎn)量顯著提高。張自常等[19]研究表明，與習(xí)慣水層淹灌相比，干濕交替灌溉和畦溝灌溉提高分蘗成穗率和倒3葉的葉面積比率，劍葉光合速率、根量和根系活力得到提升，增加抽穗期至成熟階段的干物質(zhì)積累量，從而顯著改善群體質(zhì)量，增加水稻產(chǎn)量。這些研究說(shuō)明中期烤田和間歇灌溉等節(jié)水灌溉方式加強(qiáng)了干物質(zhì)積累與轉(zhuǎn)運(yùn)能力，有效協(xié)調(diào)“源”的積累和“庫(kù)”的形成，是其水稻高產(chǎn)主要原因。

圖3 秸稈還田條件下不同灌溉方式對(duì)雙季稻田CH4和N2O周年累積排放量的影響Figure 3 Annual CH4and N2O emissions of different irrigation methods under crop residue incorporated in double rice-cropping systems

圖4 秸稈還田條件下不同灌溉方式對(duì)雙季稻田GWP及CH4排放對(duì)其貢獻(xiàn)率的影響Figure 4 The effect of different irrigation methods on the GWP and CH4to the contribution rate under crop residue incorporated in double rice-cropping systems

圖5 秸稈還田條件下不同灌溉方式對(duì)雙季稻田GHGI的影響Figure 5 The effect of different irrigation methods on the greenhouse gas emissions intensity（GHGI）under crop residue incorporated in double rice-cropping systems

本研究還發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)-D-F-M處理產(chǎn)量低于F-D-F處理。可能是在生育后期土壤干濕交替過(guò)程中灌溉的土壤水勢(shì)較低，嚴(yán)重影響水稻生長(zhǎng)發(fā)育，從而降低水稻產(chǎn)量[20-21]。楊生龍等[22]研究認(rèn)為，適當(dāng)節(jié)水對(duì)產(chǎn)量影響差異不顯著，但在節(jié)水過(guò)度栽培條件下會(huì)降低水稻產(chǎn)量。說(shuō)明在干濕交替灌溉過(guò)程中，土壤落干程度的合理控制是獲得高產(chǎn)的原因，如何把握土壤適宜干濕程度成為干濕交替灌溉的技術(shù)關(guān)鍵。因此，水稻后期干濕交替過(guò)程中土壤水勢(shì)下限與產(chǎn)量的關(guān)系還有待進(jìn)一步研究。

3.2 秸稈還田條件下不同灌溉方式對(duì)稻田溫室效應(yīng)的影響

不同灌溉方式對(duì)CH4和N2O排放影響顯著，不同灌溉模式能夠形成不同的稻田土壤水分狀況，水分狀況是影響土壤硝化與反硝化過(guò)程的最重要因素之一。其中稻田土壤N2O排放主要集中在水分變化劇烈的干濕交替階段，因而直接影響稻田土壤N2O排放；而稻田CH4氣體排放的差異主要是由于不同灌溉方式下土壤水分含量及水層深度不同，進(jìn)而使稻田CH4產(chǎn)生和氧化等過(guò)程發(fā)生改變[23-25]。本試驗(yàn)中F處理N2O周年累積排放量低于F-D-F-M，但差異不顯著，而CH4周年累積排放量顯著高于F-D-F和F-DF-M處理。與N2O相比，盡管CH4具有較低的GWP，但F處理稻田CH4累積排放量對(duì)GWP的貢獻(xiàn)高達(dá)81.5%~92.3%。與F處理相比，F(xiàn)-D-F和F-D-F-M處理CH4貢獻(xiàn)率分別降低1.0%~13.4%和7.0%~24.6%，從而導(dǎo)致F處理GWP顯著高于F-D-F和F-D-F-M兩個(gè)處理。本研究結(jié)果表明，在雙季稻系統(tǒng)中，與F處理相比，F(xiàn)-D-F和F-D-F-M處理GWP分別顯著降低31.5%~44.9%和38.2%~53.4%。Win等[26]和Ahn等[27]研究也表明，不同灌溉方式對(duì)稻田GWP影響不同，其中非充分灌溉能顯著降低稻田GWP。此外本研究還表明，江西雙季稻區(qū)GWP與Chen等[28]在湖南雙季稻區(qū)開(kāi)展的施氮量對(duì)稻田GWP影響的研究結(jié)果相似（13.5~18.7 t CO2-eq·hm-2·a-1），但高于王斌等[29]在湖北雙季稻區(qū)開(kāi)展的外施控釋肥和添加劑對(duì)稻田GWP 影響的研究結(jié)果（2.8~5.1 t CO2-eq·hm-2·a-1），而本研究得到雙季稻區(qū)GWP的范圍也與謝立勇等[30]研究結(jié)果較為一致。

在水稻生產(chǎn)過(guò)程中既要考慮稻田溫室氣體排放也要兼顧水稻產(chǎn)量。本試驗(yàn)中，江西雙季稻區(qū)GHGI與Chen等[28]和孔憲旺等[31]在湖南雙季稻區(qū)研究結(jié)果相似（GHGI分別為 0.99~1.26 kg CO2-eq·kg-1和0.97~1.89 kg CO2-eq·kg-1），但高于王斌等[29]在湖北雙季稻區(qū)開(kāi)展外施控釋肥和添加劑對(duì)稻田GHGI影響的研究結(jié)果（0.12~0.33 kg CO2-eq·kg-1）。本試驗(yàn)不同灌溉方式GHGI結(jié)果表明，與F處理相比，雙季稻田FD-F和F-D-F-M處理GHGI分別顯著降低36.2%~48.7%和38.8%~54.6%。灌溉方式通過(guò)影響作物產(chǎn)量和稻田GWP的方式對(duì)GHGI產(chǎn)生影響[24]。F-D-F和F-D-F-M處理在水稻增產(chǎn)的同時(shí)通過(guò)有效降低稻田CH4排放使GWP顯著降低，從而使稻田GHGI顯著下降。這與秦曉波[32]、Cook等[33]和Zschornack等[34]研究結(jié)果相一致。因此，中期烤田和間歇灌溉處理能在保證雙季稻高產(chǎn)的基礎(chǔ)上，顯著降低稻田溫室氣體排放，是南方雙季稻區(qū)秸稈還田條件下比較適宜的灌溉方式。

此外本研究還發(fā)現(xiàn)，秸稈還田條件下不同灌溉方式各處理CH4周年累積排放量和綜合溫室效應(yīng)隨定位年限均呈增加趨勢(shì)?？赡茉蚴峭馐┙斩捄妥显朴⒌扔袡C(jī)物質(zhì)，其分解的累積效應(yīng)及后效使土壤有機(jī)碳含量增加，從而使稻田綜合溫室效應(yīng)逐年增加[30，35-36]。至于其長(zhǎng)期效果還有待研究。

4 結(jié)論

（1）在南方雙季稻區(qū)，不同灌溉方式干物質(zhì)積累沒(méi)有顯著差異，與持續(xù)淹水處理相比，中期烤田和間歇灌溉處理收獲指數(shù)分別增加3.6%~13.2%和2.4%~10.9%，同時(shí)每穗粒數(shù)也均呈增加趨勢(shì)，從而提高了水稻產(chǎn)量。

（2）CH4是雙季稻田綜合溫室效應(yīng)的主要貢獻(xiàn)者。與持續(xù)淹水處理相比，中期烤田和間歇灌溉處理均能顯著降低CH4周年累積排放量。與持續(xù)淹水相比，中期烤田和間歇灌溉處理可顯著降低雙季稻田全球增溫潛勢(shì)和溫室氣體排放強(qiáng)度。

因此，在南方雙季稻區(qū)實(shí)施秸稈還田，采用中期烤田和間歇灌溉的水分管理方式都可以實(shí)現(xiàn)水稻高產(chǎn)和溫室氣體減排的雙贏。

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