稻田管理方式對溫室氣體排放的影響——以大嵩江流域為例.pdf

1、區(qū)域氣候變化的一個重要原因是農(nóng)業(yè)種植所排放的溫室氣體，特別是亞熱帶地區(qū)的水稻種植所產(chǎn)生的CH4（甲烷）和N2O（氧化亞氮）。浙江省位于亞熱帶，水稻種植歷史悠久，因此在這里研究如何通過稻田管理實現(xiàn)CH4和N2O減排對全球氣候變化研究而言具有重要價值。此外，從稻田淋失的氮素能夠進(jìn)入海洋或湖泊，導(dǎo)致近岸水域富營養(yǎng)化甚至形成藻華或赤潮，這一過程也受到稻田管理方式的深刻影響。
　　大嵩江流域地處浙江省寧波市鄞州區(qū)，臨近象山港海灣，水稻種植以

2、單季稻輪作體系為主。本研究選取了大嵩江流域內(nèi)的一系列稻田樣地，對土壤特性進(jìn)行了取樣測試，對稻田管理措施如化肥施用方法、播種時間、灌溉方法和秸稈使用進(jìn)行了問卷調(diào)查，然后使用生物地球化學(xué)模型來分析它們對溫室氣體排放的影響。本文的目的是為了更好的理解在浙江這樣的典型亞熱帶區(qū)域中，土壤特性、氣候、水稻產(chǎn)量和稻田管理措施之間的相互關(guān)系。
　　本研究所使用的生物地球化學(xué)模型DNDC(DeNitrification-DeComposition)

3、，是由以李長春博士為首的眾多學(xué)者在過去二十年中所開發(fā)和驗證的。DNDC模型能夠模擬水稻生產(chǎn)、溫室氣體排放和氮素淋失。通過改變稻田管理方式、土壤和農(nóng)作物等不同輸入信息來進(jìn)行模型模擬，就能夠認(rèn)識溫室氣體排放的規(guī)律及其重要影響因子。
　　研究結(jié)果表明:CH4排放量在不同稻田樣地之間變化較大，稻田管理方式和土壤特性對CH4排放有著關(guān)鍵影響。閑田及曬田時期，稻田CH4排放通量幾乎為零，表明作物在生物降解以及溫室氣體產(chǎn)生過程中起著關(guān)鍵作用。水

4、稻移栽之后，稻田CH4排放通量不斷增加，并且出現(xiàn)明顯的高峰期，分別是在水稻分蘗期、拔節(jié)期以及抽穗期。同時，稻田N2O排放通量出現(xiàn)三次脈沖期，分別是在水稻移栽期、曬田期以及排水落干期。
　　2014年，稻田CH4和N2O排放量在各樣地之間存在明顯差異。影響稻田CH4排放量的因子有土壤黏粒含量、淹水深度和淹水天數(shù)。土壤黏粒含量通過影響土壤通透性和有機(jī)質(zhì)的分解速度影響稻田CH4的排放，田間水分通過改變土壤氧化還原電位影響稻田CH4的排放

5、。影響N2O排放量的因子有氮肥使用量和土壤有機(jī)碳（Soil Organic Carbon，SOC）。氮肥是促進(jìn)稻田N2O排放的直接因子，土壤有機(jī)質(zhì)為土壤微生物活動提供反應(yīng)產(chǎn)物從而促進(jìn)稻田N2O排放。
　　DNDC模型的模擬表明，水稻產(chǎn)量與稻田CH4排放量之間無明顯關(guān)系。模型靈敏度分析顯示，稻田CH4和N2O排放量對土壤pH和SOC的變化均表現(xiàn)出敏感性。情景分析進(jìn)一步表明，研究區(qū)域普遍存在氮肥施用過量的現(xiàn)象。在氮肥施用量上存在一個3

6、7.5kgN/hm2的轉(zhuǎn)折點，在此施肥水平上可以保持作物產(chǎn)量，又可以有效減少稻田N2O排放量。將淹田天數(shù)控制在70-80天和選用低排水稻品種均可有效減少稻田CH4排放量。此外，在研究區(qū)域上普遍存在實施秸稈還田的實踐，減少秸稈還田量也可有效控制稻田CH4排放量。
　　總體而言，DNDC模型可以用來對水稻產(chǎn)量、氮素淋失、溫室氣體排放和不同稻田管理方式進(jìn)行有效分析，進(jìn)而優(yōu)化管理措施以達(dá)到保持水稻產(chǎn)量和溫室氣體減排雙贏的效果。未來的研究需