节水灌溉、树脂包膜尿素和脲酶/硝化抑制剂对双季稻温室气体减排的协同作用

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本站小编 Free考研考试/2021-12-26

李健陵, 李玉娥, 周守华, 苏荣瑞, 万运帆, 王斌, 蔡威威, 郭晨, 秦晓波, 高清竹, 刘硕. 节水灌溉、树脂包膜尿素和脲酶/硝化抑制剂对双季稻温室气体减排的协同作用[J]. , 2016, 49(20): 3958-3967 https://doi.org/10.3864/j.issn.0578-1752.2016.20.010
LI Jian-ling, LI Yu-e, ZHOU Shou-hua, SU Rong-rui, WAN Yun-fan, WANG Bin, CAI Wei-wei, GUO Chen, QIN Xiao-bo, GAO Qing-zhu, LIU Shuo. Synergistic Effects of Water-Saving Irrigation, Polymer-Coated Nitrogen Fertilizer and Urease/Nitrification Inhibitor on Mitigation of Greenhouse Gas Emissions from the Double Rice Cropping System[J]. Scientia Acricultura Sinica, 2016, 49(20): 3958-3967 https://doi.org/10.3864/j.issn.0578-1752.2016.20.010
（¹中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所/农业部农业环境重点实验室,北京 100081;²湖北省荆州农业气象试验站,湖北荆州 434025; ³长江大学农学院,湖北荆州 434025;⁴华中农业大学资源与环境学院,武汉 430070）

0 引言

【研究意义】水稻是全球主要的粮食作物,稻田是重要的农业温室气体排放源。中国是传统的水稻生产国,种植面积和产量分别占全球的19%和29%^[1]。目前,中国使用的常规灌溉为间隙灌溉,技术特点为前期淹水-中期晒田-淹水-后期干湿交替,比起淹灌模式有较大改进,但仍存在用水量大和CH₄排放多等问题^[2]。另外,施用普通速效尿素容易造成氮素的损失,排放更多温室气体^[3-4]。灌溉和施肥是影响水稻产量形成和温室气体排放的关键环节。优化水肥管理,在保持甚至是增加产量的同时,减少稻田温室气体排放,对保障粮食安全和缓解全球气候变暖具有重要意义。【前人研究进展】近年来,节水灌溉在水稻高效清洁生产中得到重视。水稻节水灌溉已发展了多种模式,包括薄浅湿晒结合、间歇淹水、半旱栽培^[5]、饱和土壤灌溉和覆膜旱作^[6]等,其中薄浅湿晒节水灌溉是广西19个灌溉站多年推广应用的技术成果,是目前中国较为成熟的高产高效节水灌溉新技术^[7]。部分研究认为节水灌溉能够增加或保持水稻产量^[8-9],也有研究得出节水灌溉对产量存在不利影响^[10],可见节水灌溉对水稻产量的影响尚无定论,受水稻品种、气候因素、土壤持水能力以及灌溉次数和灌溉量等多种因素所决定。不同节水灌溉条件下,稻田CH₄和N₂O此消彼长发生的程度不同,节水灌溉能否减少综合温室效应还存在争议。通常认为,节水灌溉在减少稻田CH₄排放方面具有显著的效果,但造成N₂O大量释放^[11]。YU等^[12]认为节水灌溉使N₂O排放成为综合温室效应的主要贡献者,贾宏伟等^[13]研究结果得出节水灌溉增加的N₂O排放量抵消减少的CH₄排放量。新型氮肥（控释尿素）和氮肥添加剂（脲酶/硝化抑制剂）具有提高水稻氮素利用率和增加产量等优点^[14-16],同时可解决氮素损失等环境问题。LINQUIST等^[17]Meta分析发现,稻田施用控释尿素和抑制剂能够减少15% CH₄和28% N₂O的排放量。但中国仍缺乏关于新型氮肥和添加剂影响稻田温室气体排放的研究,因此需要进一步确定其减排潜力。【本研究切入点】目前,关于薄浅湿晒节水灌溉影响稻田温室气体方面尚无报道。虽然前人对节水灌溉以及新型氮肥和添加剂进行了广泛的研究,但缺乏综合考虑两者在水稻产量和温室气体排放方面的协同效应。【拟解决的关键问题】本研究通过薄浅湿晒节水灌溉、树脂包膜控释尿素和添加脲酶/硝化抑制剂处理的田间试验,综合分析和比较不同水氮管理措施影响双季稻产量和温室气体排放的差异,以期筛选出既能稳产增产又能减排的水氮管理措施。

1 材料与方法

1.1 试验点概况

田间试验于2014年4月下旬至10月在湖北省荆州市荆州区农业气象站（30°21'N,112°09'E）进行。该地区属于亚热带季风气候区,试验期间平均气温23.7℃,日照时数808 h,降雨量623 mm。试验点稻田土壤为内陆河湖交替沉积形成的水稻土,质地为粉质中壤土,黏粒（<0.002 mm）、粉粒（0.05—0.002 mm）和砂粒（>0.05 mm）含量分别为28.3%、42.2%和29.5%。耕作层（0—20 cm）土壤基本性质为：容重1.44 g·cm^-3,有机碳28.38 g·kg^-1,全氮1.37 g·kg^-1,速效磷15.38 mg·kg^-1,速效钾62.51 mg·kg^-1,pH（H₂O）7.20。

1.2 试验设计

试验采用3种氮肥和添加剂,分别为：（1）普通尿素（N≥46%）（urea,U）;（2）树脂包膜控释尿素（N≥42%）（polymer-coated urea,CRU）：控释周期为90 d;（3）碧晶尿素（N≥46%）（nitrapyrin crystal urea,NU）+氢醌（hydroquinone,HQ）：碧晶尿素内含0.5%硝化抑制剂2-氯-6-（三氯甲基）吡啶,氢醌是一种经济有效的脲酶抑制剂^[18],用量为施氮量的1%。采用2种灌溉模式：（1）常规灌溉（conventional irrigation,CI）;（2）薄浅湿晒节水灌溉（“thin and shallow alternate wetting drying” water-saving irrigation,SI）^[7]。薄浅湿晒灌溉技术是根据水稻不同生育阶段的需水规律进行灌溉和排水,技术特点为：（a）浅水返青：插秧后田间水层保持浅水层;（b）分蘖前期干湿交替：每3—5天灌一次10 mm水层;（c）中期晒田;（d）孕穗期和抽穗开花期保持浅水层;（e）乳熟期干湿交替：每3—5天灌一次10 mm水层;（f）黄熟期水分自然落干。各小区安装土壤湿度探头监测15—20 cm深土壤体积含水量。2种灌溉模式在水稻各生育阶段的田间水分标准见表1。
Table 1
表1
表1常规灌溉和薄浅湿晒节水灌溉田间水分控制标准
Table 1Water standards of conventional irrigation and “thin and shallow alternate wetting drying” water-saving irrigation at different growth stages of rice (mm)

灌溉模式 Irrigation regime	灌溉阈值 Limits for irrigation	返青期 Re-greening	分蘖期 Tillering	中期晒田 Mid-season drainage	孕穗期 Booting	抽穗期 Heading	乳熟期 Milk maturity	黄熟期 Yellow maturity
常规灌溉 Conventional irrigation	灌溉前下限 Lower limit before irrigation	40	20	自然落干（5-7天） Drying (about 5-7 days)	20	10	10	自然落干 Drying
常规灌溉 Conventional irrigation	灌溉后上限 Upper limit after irrigation	70	50	0	40	40	30	0
薄浅湿晒节水灌溉 “Thin and shallow alternate wetting drying” water-saving irrigation	灌溉前下限 Lower limit before irrigation	30	0.75 θs	0.60 θs	10	5	0.85 θs	自然落干 Drying
	灌溉后上限 Upper limit after irrigation	40	10	0	20	15	10	0

θs为土壤饱和含水率（%） θs represents saturated soil moisture content

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试验设置4个不同处理：（1）U+CI：作为CK;（2）U+SI;（3）CRU+SI;（4）NU+HQ+SI。氮肥分3次施用,基肥1次,在水稻移栽前施用,追肥2次,分别作分蘖肥和穗肥。CRU控释周期为90 d,因此仅施基肥和分蘖肥以满足正常的氮肥需求。各处理施氮总量一致,早稻为165 kg N·hm^-2,晚稻为180 kgN·hm^-2。具体施氮量和时间见表2。磷肥作为基肥全部施入,用量为60 kg P₂O₅·hm^-2。钾肥为90 kg K₂O·hm^-2,基肥、分蘖肥和穗肥按比例30﹕15﹕45施入。选用的早稻和晚稻品种分别为两优287和湘丰优9号。早稻和晚稻分别于4月26日和7月27日进行大田移栽,行株距为0.25 m×0.2 m,每穴2株。
采用单因素随机区组设计,各处理重复3次,共12个实验小区（4.5 m×6 m）。各小区四周田埂宽30 cm,高20 cm,田埂覆盖尼龙膜,以减少串流和侧渗。每个小区单独灌溉和排水,进水管安装数字电控水表,记录每次灌溉水量（m³）。各个小区田间管理除水分和施肥外,全部依照当地的耕作习惯进行。
Table 2
表2
表2双季稻氮肥施用方案
Table 2N fertilization scheme for double rice (kg N·hm^-2)

生长季节 Growing season	处理 Treatments	基肥 Base fertilizer	分蘖肥 Tiller fertilizer	穗肥 Panicle fertilizer
早稻 Early rice	U+CI	90	30	45
	U+SI	90	30	45
	CRU+SI	120	45	0
	NU+HQ+SI	90	30	45
晚稻 Late rice	U+CI	90	45	45
	U+SI	90	45	45
	CRU+SI	120	60	0
	NU+HQ+SI	90	45	45

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1.3 CH₄和N₂O以及产量测定

CH₄和N₂O的采集与测定方法与王斌等^[19]研究一致。水稻成熟后,每个小区选取3个面积为1 m×1 m的样方测定籽粒产量。

1.4 数据处理

采用ZHENG等^[20]的排放通量计算公式。因恶劣天气导致部分时间排放通量缺失,所以排放总量由内插加权法求得^[21]。
基于全球增温潜势（100年尺度）的综合温室效应用CH₄和N₂O转化为CO₂当量来估算^[22],即：Total CO₂-eq = 25R_CH4+298R_N2O（kg CO₂-eq·hm^-2）,式中,R_CH4、R_N2O分别为生长季CH₄和N₂O排放总量（kg·hm^-2）。排放强度（greenhouse gas emissions intensity,GHGI）为单位水稻产量的综合温室效应CO₂当量,计算公式为GHGI = Total CO₂-eq/yield（Mg CO₂-eq·Mg^-1 grain）。

2 结果

2.1 不同水氮管理措施对温室气体排放的影响

2014年晚稻CH₄排放高峰出现时间较早,移栽后5 d内即出现较为显著的排放峰,而早稻排放高峰出现在移栽后25 d。早稻和晚稻CH₄排放最高峰值均为U+CI处理,分别是15.19和21.76 mg·m^-2·h^-1。N₂O排放峰集中在晒田期和重新复水后,薄浅湿晒节水灌溉下的3个处理在乳熟期也出现较高的排放峰。早稻和晚稻N₂O排放通量最高值均为U+SI处理,分别是225.46和1 623.44 μg·m^-2·h^-1（图1）。

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图1不同水氮管理措施的CH₄和N₂O排放通量变化动态
-->Fig. 1Dynamics of CH₄and N₂O fluxes under different water and N managements
-->

不同处理间CH₄排放通量的大小表现为：常规灌溉CI（U+CI）>节水灌溉SI（U+SI,CRU+SI,NU+HQ+SI）。表3表明,早稻和晚稻的CH₄排放量以U+CI最高,分别达到88.40和97.73 kg·hm^-2。与U+CI相比,早稻和晚稻U+SI的CH₄排放量分别下降35%和45%,差异达极显著水平（P<0.01）,说明薄浅湿晒节水灌溉抑制了稻田CH₄排放。节水灌溉的3个处理CH₄排放量从大到小依次为：U+SI>NU+HQ+SI>CRU+SI,除早稻的NU+HQ+SI处理外,早稻和晚稻其余处理的排放量均显著小于U+SI（P<0.05）。从双季稻生长季来看,与U+CI相比,U+SI、CRU+SI和NU+HQ+SI的CH₄排放量分别减少1 867、2 973和2 616 kg CO₂-eq·hm^-2,各处理均有不同程度减排,尤其是CRU+SI和NU+HQ+SI的减排幅度最大,达64%和56%,与U+CI和U+SI的差异均达到极显著水平（P<0.01）。
Table 3
表3
表3CH₄和N₂O季节累积排放量（kg·hm^-2）、碳排放当量差△CH₄和△N₂O（kgCO₂-eq·hm^-2）、综合温室效应（kgCO₂-eq·hm^-2）、CH₄和N₂O占综合温室效应的比重
Table 3Seasonal cumulative CH₄and N₂O emissions (kg·hm^-2); the different values of carbon equivalent between treatments and CK (△CH₄and △N₂O: kgCO₂-eq·hm^-2), total CO₂-eq (kgCO₂-eq·hm^-2), and their contributions to total CO₂-eq

生长季节 Growing season	处理 Treatments	CH₄排放量 CH₄emissions	△CH₄	N₂O排放量 N₂O emissions	△N₂O	Total CO₂-eq	减排百分比 Percentage of reduction (%)	占综合温室效应的比重 Contribution to total CO₂-eq (%)
生长季节 Growing season	处理 Treatments	CH₄排放量 CH₄emissions	△CH₄	N₂O排放量 N₂O emissions	△N₂O	Total CO₂-eq	减排百分比 Percentage of reduction (%)	CH₄	N₂O
早稻 Early rice	U+CI	88.40aA	-	0.73bB	-	2427aA	-	91	9
	U+SI	57.64bB	-769	0.97aA	73	1731bB	-28.69	83	17
	CRU+SI	37.71cB	-1267	1.00aA	81	1241cB	-48.86	76	24
	NU+HQ+SI	49.95bcB	-961	0.66bB	-20	1446bcB	-40.42	86	14
晚稻 Late rice	U+CI	97.73aA	-	2.04bA	-	3051aA	-	80	20
	U+SI	53.81bB	-1098	2.84aA	237	2190bB	-28.22	61	39
	CRU+SI	29.49cB	-1706	2.69aA	194	1539cB	-49.55	48	52
	NU+HQ+SI	31.53cB	-1655	2.28abA	71	1467cB	-51.91	54	46
双季稻 Double rice	U+CI	186.13aA	-	2.77bB	-	5478aA	-	85	15
	U+SI	111.45bB	-1867	3.81aA	310	3921bB	-28.43	71	29
	CRU+SI	67.20dC	-2973	3.69aAB	276	2781cC	-49.24	60	40
	NU+HQ+SI	81.48cC	-2616	2.94bAB	51	2913cC	-46.82	70	30

Different lowcase letters mean significant difference (P<0.05), and different capital letters mean highly significant difference (P<0.01)不同小写字母表示处理间差异显著（P<0.05）,不同大写字母表示处理间差异极显著（P<0.01）

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表3表明,与U+CI相比,早稻U+SI的N₂O排放量增加34%,差异达极显著水平（P<0.01）;晚稻增幅为39%,存在显著差异（P<0.05）。在节水灌溉下,早稻以CRU+SI的N₂O排放量最高,为1.00 kg·hm^-2,其次是U+SI,NU+HQ+SI排放量最低,分别比CRU+SI和U+SI减少34%和32%,差异达极显著水平（P<0.01）;晚稻仍以NU+HQ+SI的N₂O排放量最小,U+SI最大,分别比CRU+SI和NU+HQ+SI增加5%和24%,但三者间的差异不显著（P>0.05）。对于双季稻总生长季,各处理N₂O排放量从大到小依次排序为：U+SI>CRU+SI>NU+HQ+SI>U+CI,相比U+CI,U+SI、CRU+SI和NU+HQ+SI排放量分别增加310、276和51 kg CO₂-eq·hm^-2,增幅达38%、33%和6%,可见,在薄浅湿晒节水灌溉的基础上,不论是施用普通氮肥或者是新型氮肥和添加剂,N₂O的排放均有所升高,但NU+HQ+SI和CRU+SI控制N₂O排放的效果优于使用普通尿素的U+SI,特别是NU+HQ+SI效果更好,与U+CI差异不显著（P>0.05）。
早稻和晚稻基于CH₄和N₂O的综合温室效应（100年尺度）均以U+CI最高。与U+CI相比,U+SI极显著地减少综合温室效应（P<0.01）,早稻和晚稻的降幅均为28%。在节水灌溉下,CRU+SI和NU+HQ+SI的综合温室效应均低于U+SI,其中,早稻的CRU+SI和晚稻的CRU+SI、NU+HQ+SI与U+SI存在显著差异（P<0.05）。从双季稻总生长季来看,节水灌溉下CH₄和N₂O的排放此消彼长,导致CH₄对综合温室效应的贡献率从85%减少至60%—71%,N₂O贡献率从15%上升到29%—40%。CH₄的减排量明显大于N₂O的增排量,促使U+SI的综合温室效应极显著低于U+CI（P<0.01）,而CRU+SI和NU+HQ+SI比U+SI更进一步减少综合温室效应,减排幅度可达49%和47%。

2.2 不同水氮管理措施对产量和排放强度的影响

与U+CI相比,2014年早稻U+SI略有下降,而CRU+SI和NU+HQ+SI分别增产10.46%和8.34%,各处理间差异不显著（P>0.05）（图2）。晚稻节水灌溉的3个处理产量均有所提高,产量升幅最高的是CRU+SI（17.80%）和NU+HQ+SI（15.80%）,与U+CI差异达显著水平（P<0.05）,U+SI产量也有所提高,但CRU+SI、NU+HQ+SI和U+SI处理间产量差异不显著（P>0.05）（图2）。综合早稻和晚稻来看,CRU+SI的增产效果最好。

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图2不同水氮管理措施的水稻产量
-->Fig. 2Yield under different water and N managements
-->

图3表明,早稻和晚稻U+SI的GHGI分别比U+CI降低26%和33%,早稻差异达显著水平（P<0.05）,晚稻达极显著水平（P<0.01）。在节水灌溉下,早稻和晚稻CRU+SI分别比U+SI降低37%和36%,存在显著差异（P<0.05）;NU+HQ+SI分别降低26%和38%,但与U+SI相比在早稻差异不显著（P>0.05）,在晚稻差异达极显著水平（P<0.01）。

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图3不同水氮管理措施的排放强度
-->Fig. 3GHGI under different water and N managements
-->

3 讨论

3.1 薄浅湿晒节水灌溉对稻田CH₄的减排效果

目前,薄浅湿晒节水灌溉对稻田CH₄排放的影响尚无报道。本研究中,薄浅湿晒节水灌溉比常规灌溉减少稻田40%的CH₄排放量,原因在于干湿交替、中期晒田和浅水灌溉均能改善土壤氧气含量,破坏原有的还原状态,有利于抑制CH₄排放^[23-24]。TYAGI等^[11]研究表明,若干次排水烤田+中期晒田模式比中期晒田减少7%的CH₄排放量,可见水稻生长季内实行多种节水灌溉方式的结合具有更高的减排潜力。本研究进一步发现,薄浅湿晒灌溉下,CH₄减排效果随着生育阶段的推移而不断增强,各生育阶段的减排幅度依次为：返青期（4%）、分蘖期（37%）、中期晒田（52%）、孕穗期（46%）、抽穗期（46%）、乳熟期（66%）、黄熟期（90%）。TYAGI等^[11]和TOWPRAYOON等^[25]研究发现相似现象,认为在营养生长期稻田经历若干次的排水晒田,可削弱生殖生长期的排放峰,减少后期CH₄排放。薄浅湿晒灌溉技术中干湿交替、中期烤田和浅水灌溉的有机结合,使产甲烷菌适宜活动的时间缩短,土壤产甲烷潜力下降;同时水稻植株根系发展良好,衰老变慢^[26],促使根系和根际环境的甲烷氧化能力得到维持。因此,每一阶段的水分灌溉方式对后阶段稻田CH₄排放的影响表现出后效作用,使得抑制CH₄排放的效果扩大。
早稻和晚稻的CH₄减排效果也有一定差异。在施
用普通尿素条件下,薄浅湿晒节水灌溉在早稻的CH₄排放量减少35%,晚稻降低45%,说明节水灌溉减少CH₄排放的程度因种植季节而异,这与YAN等^[27]研究结果相似。早稻和晚稻实行干湿交替的时间均发生在分蘖期,此时晚稻进入7月和8月,温度较高导致田面水分落干时间缩短,烤田更彻底,复水后土壤恢复还原状态的时间更长,抑制分蘖阶段和后续CH₄排放的作用更大。晚稻CH₄排放峰值比早稻提前出现,分蘖期干湿交替的时间跨度刚好与之吻合,使晚稻CH₄排放进一步减少。此外,早稻抑制CH₄排放的效应延续至晚稻,可能也是重要的影响因素。

3.2 新型氮肥和添加剂结合薄浅湿晒节水灌溉的减排增产效果

以往对新型氮肥和添加剂的研究,主要在常规灌溉或长期淹灌条件下开展^[14,28],缺乏与节水灌溉相互结合的研究。不同灌溉方式下,稻田土壤的理化性质以及氮素的积累、运转和分配各有差异,导致新型氮肥和添加剂在常规和节水灌溉之间的功能作用发生较大变化。节水灌溉条件下施用普通尿素在控制综合温室效应和保持水稻产量方面存在诸多的不确定性问题^[10,12-13],控释尿素或脲酶/硝化抑制剂配合节水灌溉能否改善节水灌溉N₂O大量排放的缺陷,值得深入探讨。结合前人研究结果^[19]来看,无论是在常规灌溉或者是节水灌溉,新型氮肥和添加剂在控制稻田CH₄和N₂O排放方面均能起到积极的作用。
生物量和CH₄排放关系密切。与普通尿素相比,施用树脂包膜控释尿素、碧晶尿素混施氢醌增加了水稻成熟期的生物量,通过与CH₄排放量的拟合,得出CH₄排放量与生物量呈现显著的高度负相关（r=-0.688,P=0.02）。以往研究认为,生物量越大,水稻向土壤输送有机底物越多,土壤的产甲烷能力增强^[29],且较大的通气组织可输送更多的CH₄。然而,MA等^[30]发现生物量较大的杂交稻比常规籼稻排放更少的CH₄。高产、生物量大的水稻植株具有更完善的地下根系统,根际微域含氧量高于低产、生物量小的水稻^[31],为甲烷氧化菌提供了更适宜的生存环境。同时,施用树脂包膜控释尿素、碧晶尿素混施氢醌使土壤持留更多的NH₄⁺,而NH₄⁺能够促进甲烷氧化菌的繁殖和生长^[17,32]。另外,树脂包膜控释尿素、碧晶尿素混施氢醌提高了水稻植株体内活性氧自由基清除系统的活性,减少了植物源CH₄产生的可能^[33-34]。因此,施用树脂包膜控释尿素或者碧晶尿素混施氢醌对土壤-水稻系统CH₄排放的削减效应大于增强效应,导致稻田CH₄排放量少于施用普通尿素处理。
与常规灌溉的控制效果相比^[19],节水灌溉下新型氮肥和添加剂减少稻田CH₄排放的作用有所降低。淹水条件下施用新型氮肥和添加剂的土壤能够保留更多的NH₄⁺,而节水灌溉提高水-土界面的空气交换,土壤中的硝化作用得以增强,部分NH₄⁺转化为NO₃^-,使甲烷氧化能力降低。但节水灌溉本身具有很强的减排作用,因此,新型氮肥和添加剂配合薄浅湿晒节水灌溉抑制稻田CH₄排放的效果仍然十分可观。
薄浅湿晒节水灌溉下,无论是普通尿素或者是新型氮肥和添加剂处理,各处理N₂O的排放通量和排放量均有所增加。与施用普通尿素的节水灌溉相比,改施碧晶尿素和氢醌表现出一定的减排效果,而树脂包膜控释尿素减排效果一般,这与两者控制氮素转化的机理不同有关。脲酶抑制剂和硝化抑制剂属于化学型控制,可以延缓尿素酰胺态氮的水解和铵态氮的硝化过程,两者配合使用可使氮素转化全过程得到有效控制。控释尿素属于物理型控制,其控释性与土壤含水量和pH密切相关^[35],干湿交替下土壤含水量和pH不断变化,可能改变控释尿素的养分释放进程。树脂包膜控释尿素结合节水灌溉处理在分蘖期有较多的N₂O释放,可能是这一结果的体现。
在施用普通尿素的情况下,薄浅湿晒节水灌溉与常规灌溉间产量无显著差异,与XU等^[9]结果相似;但早稻U+SI处理产量轻微下降,可能是乳熟期正值夏季,田间蒸发量较大,产生轻度的干旱胁迫,早稻灌浆结实受到影响,这表明薄浅湿晒节水灌溉可能存在减产的风险。新型氮肥和添加剂结合薄浅湿晒节水灌溉对水稻产量的影响较为明显,表现出一定的增产效果。苑俊丽等^[36]研究表明,使用新型氮肥和添加剂能够提高5.7%—7.0%作物产量。在薄浅湿晒节水灌溉下,应用树脂包膜尿素、碧晶尿素混施氢醌对早稻产量产生“补偿作用”（早稻分别提高10.46%和8.34%,尽管差异不显著）,对晚稻产量产生“促进作用”（晚稻分别提高17.80%和15.80%,差异显著）,在稳定和增加产量方面具有较好的效果,避免了薄浅湿晒节水灌溉下施用普通尿素潜在的减产风险。因此,新型氮肥和添加剂结合薄浅湿晒节水灌溉在稳产增产和减少稻田温室气体方面有着明显的作用,从而显著降低排放强度,在平衡稻田生态系统的环境效应与经济效益上具有更好的效果。

4 结论

薄浅湿晒节水灌溉下CH₄和N₂O排放此消彼长,但CH₄减排量远大于N₂O增排量,显著地减少早稻和晚稻的综合温室效应,维持了水稻产量。在薄浅湿晒节水灌溉的基础上,施用树脂包膜控释尿素、碧晶尿素混施氢醌能进一步抑制CH₄排放,有效地改善单独应用节水灌溉造成N₂O大量释放的缺陷,同时避免潜在的减产风险,显示出更高的减排和增产潜力。薄浅湿晒节水灌溉技术、树脂包膜控释尿素、碧晶尿素混施氢醌等新型氮肥和添加剂结合薄浅湿晒节水灌溉技术,是水稻种植业增产减排可行技术。
（责任编辑李莉）
The authors have declared that no competing interests exist.