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本研究于2006年6月至2007年10月连续2年在河海大学国家重点实验室昆山试验基地内进行。以麦茬稻为研究对象,以持续淹水灌溉为对照,采用人工静态箱-气相色谱法田间原位测定稻田棵间土壤甲烷排放通量,较系统地分析了控制灌溉模式下稻田棵间土壤甲烷排放规律、影响因子及排放机理。主要结论如下:
1、控制灌溉稻田棵间甲烷排放集中在分蘖前期和中期,此后棵间甲烷排放很低;稻田棵间甲烷日排放表现为下午峰值型。
与淹水灌溉稻田相比,甲烷减排幅度达62%~68%:苏州昆山地区的控制灌溉稻田棵间甲烷季节平均排放通量为0.28~1.11mg·m<-2>·h<-1>,年排放量为0.73g·m<-2>~3.34g·m<-2>。由于分蘖期的水管理措施不同,控灌稻田棵间甲烷排放会呈单峰或多峰型季节变化。控制灌溉稻田棵间甲烷排放与总甲烷排放关系密切。
2、控制灌溉模式在水稻分蘖前期的水管理措施对稻田棵间甲烷排放的影响至关重要。
在控制灌溉模式下,分蘖期稻田田间水层落干措施会激发土壤内甲烷的释放,从而引起甲烷排放高峰,但其后效性直接影响水稻后续各生育阶段稻田棵间土壤甲烷排放。稻田土壤温度升高有利于棵间稻田甲烷排放。稻田棵间甲烷排放季节变化与稻田表层土壤有机碳含量季节变化关系密切。
3、对稻田棵间土壤产甲烷菌及甲烷氧化菌数量进行测定,从微生物学角度证实了控制灌溉能显著减排甲烷。
控制灌溉稻田棵间土壤0-10cm和10-20cm土层产甲烷菌数量分别为(9.53±2.02)×10<3>个/克干土、(9.35±2.35)×10<3>个/克干土,甲烷氧化菌数量分别为(19.50±9.14)×10<6>个/克干土和(13.18±6.15)×10<6>个/克干土,控制灌溉模式下稻田棵间土壤产甲烷菌数量少于淹水稻田,而甲烷氧化菌数量多于淹水稻田。稻田棵间土壤产甲烷菌数量季节变化与土壤有机碳含量季节变化关系密切。控制灌溉稻田棵间甲烷排放季节变化与10-20cm土层产甲烷菌及甲烷氧化菌数量的差值季节变化呈线性负相关。
4、控制灌溉模式显著降低了土壤产生甲烷的潜力是其减排甲烷的重要原因。
控制灌溉模式下土壤甲烷产率季节变化与棵间甲烷排放季节变化呈线性正相关。控制灌溉稻田棵间甲烷排放通量会随着表层土壤甲烷气体浓度的增加而线性增加。气相扩散是控制灌溉稻田棵间甲烷排放的主要形式。