氮肥对淹水水稻甲烷排放的影响
Sandeep K. Malyan1＊阿蒂·巴蒂亚1奥姆·库马尔1和Ritu Tomer1
1印度农业研究所环境科学与气候适应型农业中心，新德里，110012
http://dx.doi.org/10.12944/CWE.11.3.20
甲烷是水稻土壤在厌氧条件下排放的第二大温室气体。研究了不同施氮量对水稻田甲烷排放的影响。试验采用完全随机区组设计，3个处理，3个重复。对照处理为0 kg N / ha－1)、尿素(120 kg N / h)－1)和硫酸铵(120 kg N / ha)－1)。在所有处理中，P (60 kg P2O5哈－1)和K(40公斤K2阿哈－1)也作为基础剂量。累积季节甲烷通量以尿素36.3 (kg ha)最高－1)，其次是对照35.2 (kg / ha)－1)和硫酸铵28.5(公斤公顷)－1)。与对照相比，施用硫酸铵减少了19.5%的季节总排放量，同时减少了CH4与使用尿素相比，排放量减少21.6%。在此基础上，我们可以得出结论，施用硫酸铵是减少水稻土壤甲烷排放的有效工具。
水稻;甲烷;尿素;硫酸铵
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马丽艳，王晓明，王晓明，等。氮肥对水涝水稻甲烷排放的影响。当代世界环境，2016;11(3)。DOI:http://dx.doi.org/10.12944/CWE.11.3.20
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介绍
甲烷(CH4)由于人类活动，大气浓度显著上升。格雷德尔和麦克雷1提出了大气中甲烷浓度的第一个证据4正在增加。在农业中，水淹水稻(Oryza sativa L.)土壤是CH的主要来源4排放到大气中。水稻是世界上消费量仅次于玉米的第二大谷物，亚洲90%的水稻是在灌溉条件下种植的。在持续静水条件下，土壤氧化还原电位(Eh)在数天内急剧下降，导致土壤过程产甲烷。2在产甲烷作用中，土壤产甲烷菌降解有机质并产生甲烷4.3.CH4水稻土壤排放是还原性环境中产甲烷菌在氧化性环境中被氧化菌氧化后的净平衡，受水分条件、Eh、土壤温度、pH、肥料管理和有机质等因素的影响。4 - 5干湿交替、季中排水、水稻集约化系统等水分管理措施是减少CH的有效手段4水稻种植排放。水管理实践在低地地区有局限性，水管理是一项艰巨的任务，因此需要其他有效的干预措施4从低地或持续淹水的水稻土壤减少。CH4它是仅次于二氧化碳的第二大温室气体，是二氧化碳的25倍。6 - 7根据IPCC8CH4占全球总排放量的16%，仅稻田就占总碳排放的10%4全球排放水平。9Kumar等人，10报告称，到21世纪末，由于全球温室气体大气浓度的增加，全球平均气温可能上升至1.5ËšC。全球变暖是21世纪的主要问题圣科学和政策制定者的世纪。随着世界人口的增长，在这种情况下，CH4需要在不对水稻生产产生任何负面影响的情况下，从稻田进行缓解。水稻产量取决于施用氮肥的种类和数量。氮肥改良剂可用于CH4减少水稻土壤的排放。不同N基肥对CH的影响4排放的增加较少，所以需要它。本试验旨在评价施氮肥对土壤总肥力的影响4连续淹水条件下水稻土壤的排放。
材料与方法
网站描述
田间试验于2015年丰收季在印度新德里印度农业研究所研究农场进行(图1)。该地区气候条件为亚热带半干旱，冬季干燥，6 - 9月降水量最多(图2)。研究场地土壤质地为沙质壤土，试验场地土壤移栽前理化指标见表(1)。
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表1:实验场地移栽前理化性质
土壤参数值 |
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砂(%) |
46 |
狭缝(%) |
32 |
粘土(%) |
22 |
pH值(1:2.5::土壤:水) |
8.4 |
有机碳(%) |
0.58 |
CEC* (c mol kg)－1） |
7.3 |
水力传导率(cm d－1） |
4.7 |
奥尔森P (kg ha)－1） |
31.9 |
KMnO4可提取氮(kg ha)－1） |
250 |
NH4+-N (kg ha－1） |
24.8 |
没有3.--N (kg ha－1） |
34.1 |
现场容水量(%) |
21.2 |
实验设计和处理细节
试验包括三个处理，每个处理有三个重复，按RBD排列。各种处理的组成和剂量见表(2)。Pusa Basmtai 1509品种水稻(栽培稻采用L.)进行实验。2 ~ 3株23日龄水稻幼苗以15 × 20 cm间距移栽。整个种植期地下水灌溉保持了8±4 cm水位的连续淹水状态。在收获庄稼前，田地自然被晾干三周。没有使用化学干预措施(杀虫剂和除草剂)来避免它们的额外影响。如有需要，按手册进行除草。
表2:水稻栽培过程中使用的不同处理
治疗 |
剂量 |
使用方法 |
控制 |
N (0 kg N ha)－1)， P (0 kg2O5哈－1)， K (0 kg2阿哈－1） |
不适用 |
尿素 |
N (120 kg N公顷－1)， P(60公斤2O5哈－1)， K(40千克2阿哈－1） |
施磷、施钾基本，施氮(尿素)按总剂量的50%(基施)、25%(分蘖期)和25%(穗形成期)分三次施用。 |
硫酸铵(AS) |
每公顷120公斤－1)， P(60公斤2O5哈－1)， K(40千克2阿哈－1)， |
磷、钾按基施，氮(硫酸铵)按总剂量的50%(基施)、25%(分蘖期)和25%(穗形成期)分三次施。 |
甲烷取样和分析
在水稻种植过程中，采用人工封闭室技术，每隔7天定期采集气体样品。11在上午9点至11点之间收集气体样品，并在0,1 /2和1小时内使用20毫升气密注射器从室顶部取出样品。CH浓度4采用气相色谱法，配以柱和火焰电离检测器，对所采集气体样品中的气体进行测定。
结果与讨论
各处理甲烷排放量在前3周均较低，随植物生长和土壤Eh降低而显著增加。最高通量峰值出现在移植后35天(DAT)，第二个峰值出现在移植后63天(图1)。
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两个更高的CH4峰值可能是由于厌氧条件下产甲烷菌对土壤有机质的降解12在水稻土壤中。累积季节CH4通量为35.2 kg ha－1对照处理的累积CH最高4尿素中记录了通量(36.3 kg ha)－1)处理，然后是对照(35.2kg ha)－1)和硫酸铵(28.3公斤公顷)－1)。与对照相比，施尿素能提高土壤含水量4排放减少2.72%，硫酸铵改进剂减少CH4与对照相比，减少了19.5%的排放量(图2)。施用硫酸铵减轻了季节性总甲烷4尿素排放量减少21.6%(图2)。
CH越高4在没有氮肥修正的情况下，施氮地块的排放有报道。13尿素的施用提高了土壤中铵离子的浓度4铵离子3.甲烷氧化菌与铵离子结合而不是与CH结合4因此导致较少的CH4甲烷氧化菌在土壤中的氧化作用最终导致更高的CH4土壤排放。14
南城15观察到平均CH降低了15%以上4在200 kg N / h下，土壤与硫酸铵混合从水稻土中释放的通量－1与200 kg N ha相比－1尿素合并。Ali等人也观察到类似的发现。16他们报告了16%和21%的季节性二氧化碳总量减少4孟加拉国旱地和低地水稻土中硫酸铵对尿素的通量。对硫酸铵离子，土壤中活性硫酸盐离子浓度增加16导致土壤中硫酸盐还原菌数量增加。硫酸盐还原菌与产甲烷菌争夺有机物，因为它们都以相似的基质为食5因此施用硫酸铵抑制了土壤中产甲烷菌的活性，从而产生甲烷4减少水稻土壤的通量。
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结论
通过田间试验，评价了不同氮肥对水稻土甲烷排放的影响。累积总甲烷排放量以尿素施区最高，硫酸铵施区最低。施用硫酸铵与尿素和对照相比，分别降低19.5%和21.6%。由此可见，施用硫酸铵可显著降低水稻土壤甲烷含量。
致谢
我们感谢新德里印度农业研究所(IARI)主任、院长和PG学院提供本研究所需的所有设施。感谢印度新德里政府大学教育资助委员会(教资会)为Sandeep K. Malyan先生在担任教资会- jrf /SRF博士期间提供的资助。
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