稻田秸秆还田的温室气体净排放及其对水分管理的响应

秸秆还田和水分管理是决定稻田温室气体排放的两大主因。本研究拟通过田间定位试验对构成双季稻稻田土壤有机碳变化的主要碳输入和输出过程中的碳收支进行观测，获得稻田CO2净通量，结合对CH4和N2O排放通量的监测，定量不同水分管理方式下秸秆还田稻田温室气体的净排放；并通过对田间小区土壤氧化还原电位、pH、温度、土壤有机碳与无机氮含量、土壤微生物活性等的测定，结合14C和15N标记秸秆还田的室内模拟培养试验中对秸秆源和土壤源CO2、CH4和N2O排放通量和微生物量碳和氮的监测，来阐明水分管理影响秸秆还田稻田温室气体净排放的关键机制。项目的实施将对完善稻田温室气体排放清单提供科学依据，同时可从减少温室气体净排放的角度对稻田秸秆合理施用和水分优化管理提供理论指导，并有助于加深对秸秆还田条件下稻田温室气体排放机理的认识。

秸秆还田和水分管理是决定稻田温室气体排放的两大主因。本研究通过田间定位试验对构成双季稻稻田土壤有机碳变化的主要碳输入和输出过程中的碳收支进行观测，获得稻田CO2净通量，结合对CH4和N2O排放通量的监测，定量不同水分管理方式下秸秆还田稻田温室气体的净排放；并通过对田间小区主要土壤因子的测定，来阐明水分管理影响秸秆还田稻田温室气体净排放的关键机制。研究结果表明，土壤有机碳随秸秆还田量的增加而增加，当年秸秆还田量为6-12 t ha-1，表观固碳量可达0.5-4.0 t ha-1。当未考虑土壤有机碳变化时，CH4和N2O的综合温室气体排放随（NGWP）秸秆施用量的增加而增加，间歇灌溉条件下低秸和高秸处理NGWP分别是对照处理的3.6-5.5倍和6.5-10.3倍，而长期淹水条件下高秸处理NGWP是对照处理的3.5-4.2倍。当考虑土壤有机碳变化时，温室气体净排放量（NGHGE）仍随秸秆施用量的增加而增加，但其较NGWP下降8-42%，且秸秆还田处理NGHGE与对照处理之间的差距有所下降。施用秸秆处理CH4对NGHGE的贡献超过100%，土壤碳平衡为正值，这部分碳收入在早稻季和晚稻季分别可抵消62.3-75.0%和13.2-23.0%的CH4排放。长期淹水较之间歇灌溉并未使土壤有机碳含量增加，反而使有机碳含量减少。此外，长期淹水较之间歇灌溉还显著提高了CH4和N2O的综合温室气体效应。因此，长期淹水较之间歇灌溉也进一步增加了NGHGE。.CH4主要与Eh成显著负相关，与土温和水深成显著正相关；N2O主要与Eh成显著正相关，与水深成显著负相关；土壤异养呼吸（Rh）主要与土温、土壤NO3-N含量成显著正相关，与水深和土壤NH4-N含量成显著负相关。相比于无秸秆还田条件，在有秸秆还田条件下，长期淹水较之间歇灌溉更能促进Rh和CH4排放量，这部分增加的Rh和CH4排放主要来自于秸秆的分解。中期晒田提高土壤Eh是影响温室气体排放的重要原因。.本项目的长达三年的原位观测结果可为完善稻田温室气体排放清单提供科学依据。稻田秸秆还田增加CH4排放，但增加土壤有机碳含量，计算秸秆还田稻田的温室气体排放时应考虑净排放。在双季稻体系中应推广中期晒田水分管理方式来降低温室气体排放，同时如何兼顾秸秆还田的增碳和培肥土壤的效果与温室气体增排还需要长期深入研究。