油菜-水稻复种系统一次性施肥对CH4和N2O净排放的影响

[目的]探究一次性施肥技术对油菜-水稻复种系统CH4和N2O排放及其特征的影响并分析其影响因素,综合计算全球增温潜势,以期了解一次性施肥技术对温室气体排放的贡献大小,从而为温室气体减排提供科学依据和技术参考.[方法]针对长江中下游地区典型的油菜-水稻复种模式,在荆州太湖港农场(30.36N,112.08E)油菜-水稻复种试验田设置了5个处理:对照处理(CK)、农民习惯施肥处理(FP)、优化施肥处理(OPT)、一次性尿素基施处理(UA)和一次性控释肥基施处理(CRF),重复3次.采用静态暗箱-气相色谱法对整个油菜-水稻季的CH4和N2O排放通量进行监测,并测定土壤种植前后的理化性质与作物产量.[结果](1)N2O和CH4的排放均具有明显的水稻季排放高、油菜季排放低的季节动态变化规律.各处理N2O排放通量在油菜季的变化范围为-4.08-35.51 μg N·m-2.h-1,水稻季则为-16.52-193.30 μg N·m-2·h-1,年平均排放通量3.66-23.70 μg N·m-2·h-1;各处理CH4的通量变化在油菜季的排放量为-0.08-0.05 mg C·m-2·h-1,水稻季则为-0.54-4.81 mg C·m-2·h-1,年平均排放通量0.42-0.66 mg C·m-2·h-1;(2)N2O年排放总量从高到低依次是FP、CRF、OPT、UA、CK,分别为1.31、1.19、1.04、0.82、0.37 kg N·hm-2,排放系数介于0.14％-0.25％,均低于IPCC的推荐值1％.两个一次性施肥处理的UA和CRF相比同等施氮量的OPT处理,均能有效减少CH4年排放量29.0％和29.9％, UA处理同时能减少21.2％的N2O年排放总量,而CRF处理却增加了14.8％的N2O年排放总量;(3)在同等施氮量的条件下,一次性施肥CRF比OPT显著增加油菜产量10.6％,而对水稻产量的影响不显著.温室气体排放强度呈现油菜季低,而水稻季高的特征,油菜和水稻季中各处理差异均不显著,油菜季中CRF和UA的排放强度最低为0.038 kgCO2-eq·kg-1,OPT最高为0.057kgCO2-eq·kg-1,水稻季UA最小为0.07 kgCO2-eq·kg-1,FP最高达到了0.13 kgCO2-eq·kg-1;(4)综合两种气体的全球增温潜势(100 a),用GWP表示,在相同施氮量下,两个一次性施肥处理UA和CRF的GWP均较OPT处理减少了28.0％和18.2％(P＜0.05),一次性基施尿素对降低温室效应更有效.[结论]对于长江中下游典型农田而言,一次性基施普通尿素或一次性基施控释尿素的措施,可以在保持作物产量的同时,降低了农田温室气体排放,可作为水稻-油菜复种系统的一种环境友好型施肥推荐技术.