【目的】明确长江中下游稻区不同水旱轮作模式与氮肥水平对稻田CH4排放的影响。【方法】以2003年至今的4种水(水稻)旱轮作长期定位试验为基础(分别为水稻-休闲(RF),水稻-紫云英(RC-G),水稻-小麦(RW)和水稻-稻草覆盖种植马铃薯(RP)),并设...【目的】明确长江中下游稻区不同水旱轮作模式与氮肥水平对稻田CH4排放的影响。【方法】以2003年至今的4种水(水稻)旱轮作长期定位试验为基础(分别为水稻-休闲(RF),水稻-紫云英(RC-G),水稻-小麦(RW)和水稻-稻草覆盖种植马铃薯(RP)),并设置3个氮肥水平,分别为N0(0)、N1(142.5 kg N·hm-2)和N2(202.5 kg N·hm-2)。于2016—2017利用静态箱-气象色谱法,在田间采集并测定水稻生长季CH4排放。【结果】(1)轮作模式与氮肥互作对稻田CH4排放的影响主要集中在移栽后7—30 d内,其CH4累积排放量约为整个生育期的51.9%—72.3%。(2)轮作模式与氮肥水平对稻田CH4排放存在显著的互作效应;N0水平下,冬季作物栽培(包括RP、RW和RC-G)显著提高稻季CH4累积排放量,与RF相比分别增加74.1%—145.1%、68.5%—109.9%和56.4%—108.6%。(3)增施氮肥(N1和N2)后,CH4排放对轮作模式的响应出现分化。其中,RF、RP和RW模式下稻季CH4排放量随氮肥施用量的增加而逐渐增加;N2水平下,RP、RW和RF的CH4累积排放量分别为51.2—55.8、45.3-51.5和25.0—30.5 g·m-2,分别比N0水平提高23.0%—38.4%、26.7%—33.7%和35.3%—43.5%;而与N1相比,则提高9.9%—19.7%、20.8%—23.1%和17.4%—18.8%。而RC-G模式下则表现为增施氮肥一定程度上降低了稻季CH4排放;与N0相比,N1和N2下稻季CH4累积排放量分别降低20.7%—42.4%和10.6%—16.6%。(4)进一步解析与土壤CH4排放相关微生物菌群产甲烷菌(mcrA)和甲烷氧化菌(pmoA)丰度变化,发现N0水平下秸秆及绿肥全量还田能够显著增加产甲烷菌和甲烷氧化菌丰度;相关微生物对氮肥的响应机制因轮作模式而有所差异,增施氮肥促进产甲烷菌的增殖,却抑制了甲烷氧化菌的生长,但其变化幅度因轮作处理而有所不同。随着氮肥增施,RP、RW和RF的mcrA丰度增加191.4%、160.6%和143.3%,而RC-G则仅有62.6%。(5)另外,随着氮肥施用量的增加,RF、RP和RW模式下mcrA/pmoA比展开更多
文摘【目的】明确长江中下游稻区不同水旱轮作模式与氮肥水平对稻田CH4排放的影响。【方法】以2003年至今的4种水(水稻)旱轮作长期定位试验为基础(分别为水稻-休闲(RF),水稻-紫云英(RC-G),水稻-小麦(RW)和水稻-稻草覆盖种植马铃薯(RP)),并设置3个氮肥水平,分别为N0(0)、N1(142.5 kg N·hm-2)和N2(202.5 kg N·hm-2)。于2016—2017利用静态箱-气象色谱法,在田间采集并测定水稻生长季CH4排放。【结果】(1)轮作模式与氮肥互作对稻田CH4排放的影响主要集中在移栽后7—30 d内,其CH4累积排放量约为整个生育期的51.9%—72.3%。(2)轮作模式与氮肥水平对稻田CH4排放存在显著的互作效应;N0水平下,冬季作物栽培(包括RP、RW和RC-G)显著提高稻季CH4累积排放量,与RF相比分别增加74.1%—145.1%、68.5%—109.9%和56.4%—108.6%。(3)增施氮肥(N1和N2)后,CH4排放对轮作模式的响应出现分化。其中,RF、RP和RW模式下稻季CH4排放量随氮肥施用量的增加而逐渐增加;N2水平下,RP、RW和RF的CH4累积排放量分别为51.2—55.8、45.3-51.5和25.0—30.5 g·m-2,分别比N0水平提高23.0%—38.4%、26.7%—33.7%和35.3%—43.5%;而与N1相比,则提高9.9%—19.7%、20.8%—23.1%和17.4%—18.8%。而RC-G模式下则表现为增施氮肥一定程度上降低了稻季CH4排放;与N0相比,N1和N2下稻季CH4累积排放量分别降低20.7%—42.4%和10.6%—16.6%。(4)进一步解析与土壤CH4排放相关微生物菌群产甲烷菌(mcrA)和甲烷氧化菌(pmoA)丰度变化,发现N0水平下秸秆及绿肥全量还田能够显著增加产甲烷菌和甲烷氧化菌丰度;相关微生物对氮肥的响应机制因轮作模式而有所差异,增施氮肥促进产甲烷菌的增殖,却抑制了甲烷氧化菌的生长,但其变化幅度因轮作处理而有所不同。随着氮肥增施,RP、RW和RF的mcrA丰度增加191.4%、160.6%和143.3%,而RC-G则仅有62.6%。(5)另外,随着氮肥施用量的增加,RF、RP和RW模式下mcrA/pmoA比
