不同灌溉模式寒区稻田温室气体排放与土壤矿质氮特征

为探究东北黑土区不同灌溉模式下稻田温室气体排放和土壤矿质氮特征,于2019年在黑龙江省庆安国家灌溉试验重点站测坑内进行了试验观测,按照不同的灌溉模式设置了控制灌溉(KG)、间歇灌溉(JG)和湿润灌溉(CI)3个试验处理,以当地常规的插秧淹灌(CK)为对照,研究了不同处理的稻田温室气体甲烷(CH4)和氧化亚氮(N2O)排放量、全球增温潜势值、以产量为基准的全球变暖潜势值及0～60 cm 土壤NH4+-N含量和NO3-N含量的变化过程,以及0～20 cm 土层土壤温度和矿质氮含量与CH4和N2O排放量的相关关系.结果表明,随着水稻生长发育进程的推进,各处理稻田土壤各土层温度均呈先升高后降低的变化趋势;各处理CH4和N2O排放量均呈先增加后减少的倒"V"形变化趋势,CH4和N2O的排放峰值分别出现在拔节孕穗期和抽穗开花期.从时间上来看,CK、JG、CI处理的稻田土壤NH4+-N含量拐点在分蘖中期和抽穗开花期,KG处理拐点在拔节孕穗期和乳熟期,而所有处理的土壤NO3-N含量最大值均出现在分蘖前期;从空间上来看,不同处理稻田土壤NH4+-N平均含量随着土层深度增加而逐渐减少,而NO3-N平均含量CK处理随土层深度逐步增加,其余各处理为先减少再增加变化趋势.土壤温度与CH4排放量有显著相关性,而与N2O排放量相关性不显著;各处理土壤NH4+-N含量与CH4和N2O排放量呈正相关,而土壤NO3-N含量与CH4和N2O排放量呈负相关.各处理稻田CH4累积排放量由大到小依次为CK、JG、KG、CI,N2O 累积排放量由大到小依次为CI、KG、JG、CK,各处理CH4和N2O累积排放量均与CK处理差异显著(P＜0.05),从单位产量温室效应(GWPy)来看,KG、JG、CI处理分别较CK处理降低24.98％、27.69％和24.06％.研究结果可为东北黑土区稻田减排和提高土壤矿质氮利用率提供理论依据和技术支撑.