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user: 3. 减缓我国稻田系统温室气体排放的对策 3.1. 品种选择 不同类型的水稻品种在相同的土壤和栽培管理水平下，稻田温室气体排放也存在很大的差异。王丽丽等 [ 15 ] 研究发现，由于超级稻宁粳1号有强大的根系，CH 4 排放总量比常规稻镇稻11低35.22%。对不同类型超级稻品种的研究显示 [ 16 ] ，籼型超级稻的平均CH 4 排放总量比粳型超级稻低37.6%，籼型超级稻CH 4 排放量低主要是由于其根系生物量显著高于粳型超级稻。可见，水稻庞大的根系具有较强的氧化能力，泌氧能力强，使得根际氧化还原电位上升，抑制了CH 4 的产生；与此同时，CH 4 氧化菌活力增强，促进CH 4 的氧化，则CH 4 的排放量降低 [ 17 ] 。综合比较植株产量形成和CH 4 排放强度，发现CH 4 排放总量与总生物量、籽粒产量和收获指数等呈显著负相关或相关不显著 [ 16 ] ，且选用根系活力强、产量潜力大的品种，能有效降低稻田系统CH 4 的排放 [ 17 ] 。对三江平原3个主栽品种的温室气体排放研究发现 [ 18 ] ，垦鉴稻6产生的温室效应较空育131和龙粳18分别下降14.0%和17.7%。可见，品种间温室气体排放差异明显。此外，选用氮高效利用的水稻品种，可适当的减少氮肥用量，防止氮素流失，减少氮肥在稻田土壤中的存留时间，降低水稻生长过程中N 2 O产生的排放 [ 3 ] 。 3.2. 水分管理 水分是影响稻田系统CH 4 和N 2 O产生、氧化和排放的最为重要的影响因素之一。长期淹水和间歇灌溉是我国水稻种植的两种较为普遍的水分管理方式。长期淹水条件下，由于是处于极端还原状态，厌氧性产CH 4 菌作用于产CH 4 基质而产生CH 4 气体。前人研究表明 [ 19 ] ，厌氧条件下产生的CH 4 有58%~80%被水—土界面和根—土界面的CH 4 氧化细菌所氧化而释放到大气中。已有研究表明 [ 20 ] [ 21 ] [ 22 ] ，与长期淹水相比，间歇灌溉能大幅度降低稻田CH 4 排放量，而增加N 2 O的排放量。彭世彰等 [ 23 ] 研究发现，控制灌溉稻田CH 4 和N 2 O的综合全球增温潜势较常规灌溉稻田显著减少，减少幅度为15.0%~34.8%。此外，在水稻生长季，通过采取一次或多次的排水烤田措施可有效减少CH 4 排放 [ 24 ] 。还有研究显示，如果水稻生育时期烤田至少一次，则全球每年可减少4.1 × 10 9 t的CH 4 排放，但增加了N 2 O的排放 [ 25 ] [ 26 ] 。通过盆栽试验对烤田结束后复水期CH 4 和N 2 O的排放研究结果发现 [ 27 ] ，间隙灌溉条件下，N 2 O排放主要集中在烤田期及随后的复水期，CH 4 排放峰值出现在烤田开始后的第3 d并在烤田结束前降为零。另有研究表明 [ 28 ] ，水稻生长期N 2 O的排放集中在施分蘖肥后的烤田期间及随后复水的5~8天之内，长期淹水N 2 O的排放通量是正常烤田的12.1%，随着烤田开始时间的推迟，N 2 O排放量逐渐降低。最新的模拟研究表明 [ 29 ] ，稻田落干开始后4h N 2 O释放量就明显增加，在24 h时N 2 O的释放量比淹水条件增加了5倍多。因此，稻田系统水分管理对减少N 2 O和CH 4 的排放具有相反的作用，一种气体排放降低而另一种气体排放则增加，需要提出适宜的水分管理制度，对两种温室气体排放的综合效应进行协调。 3.3. 肥料施用 肥料对稻田CH 4 和N 2 O排放的影响程度与施用肥料的种类、施用量等有关。其中有机肥的种类也很多，主要包括农作物秸秆、堆肥、绿肥、厩肥和沼渣肥等，对稻田CH 4 的排放影响存在抑制或促进作用。邹建文等 [ 30 ] 研究指出，不同有机肥处理的全球增温潜势表现为菜饼 > 秸秆 > 牛厩肥 > 化肥 > 猪厩肥。大量研究表明 [ 31 ] [ 32 ] ，增施有机肥能明显促进稻田CH 4 的排放。盆栽试验显示 [ 33 ] ，施用小麦秸秆大大促进了CH 4 的排放，其增幅在2.0~8.3倍。最新研究表明 [ 34 ] ，在双季稻田用猪粪替代50%的化学氮肥处理CH 4 排放较化学氮肥处理提高33.85%~54.83%。但是另有研究表明，经过干燥处理的沼渣肥能够降低CH 4 排放约50%，而未经处理的沼渣因向土壤中带入了产甲烷菌而增加CH 4 排放量 [ 35 ] 。与施用新鲜有机肥相比，施用好氧条件下腐熟的堆肥能有效控制CH 4 排放 [ 36 ] [ 37 ] [ 38 ] 。可见，有机肥对CH 4 排放的影响十分复杂，不同类型有机肥对CH 4 排放量的影响程度还有待进一步研究。施用有机肥对稻田N 2 O排放的影响也较为复杂，尚无明确定论。如有研究表明 [ 39 ] [ 40 ] ，施用有机肥可降低N 2 O的排放通量。然而另有研究发现 [ 34 ] ，在氮肥施用相同的情况下，增施有机肥(猪粪)能提高N 2 O的排放量。 由于我国稻田氮肥的利用率较低，约为30%左右，为了获得更高的产量，盲目增加氮肥的用量，由此带来了一系列的环境问题。氮肥施用是增加稻田N 2 O排放的主要因素。统计分析表明 [ 41 ] ，由于施用氮肥所排放的N 2 O占土壤总N 2 O排放量的25%~82%。稻田系统中，通过施用尿素或硫铵，N 2 O的排放量均随施氮量的增加而增加 [ 42 ] [ 43 ] ，因此有效地控制氮源可减少稻田土壤N 2 O的排放 [ 44 ] 。研究还发现，施用包膜型控释肥比未包膜复合肥能极显著地降低稻田N 2 O的排放量 [ 45 ] 。另外，稻田CH 4 的排放量随氮肥的施用量有的增加 [ 46 ] 有的降低 [ 47 ] ，结果不太一致。比如石英尧等的研究表明，随着氮肥用量的增加稻田CH 4 排放量增加 [ 48 ] ，而另有研究则发现相反的结果 [ 49 ] 。张鲜鲜等 [ 50 ] 对上海崇明岛稻田研究发现，适当降低氮肥用量可显著降低稻田温室气体排放。中国稻田施纯氮量一般在120~300 kg·hm −2 ，氮肥用量对CH 4 排放减少的作用不可低估 [ 43 ] 。综上所述，施肥对稻田系统土壤中CH 4 和N 2 O的排放有很大的影响，CH 4 的排放受有机肥的促进作用较大，而N 2 O的排放受氮肥的促进作用较大，但是不同氮肥和有机肥对CH 4 和N 2 O的排放以及综合效应还有待于进一步研究。 3.4. 耕作制度 不同的耕作制度对稻田系统温室气体排放具有显著的影响。已有学者 [ 51 ] [ 52 ] 研究表明，广州地区早稻和晚稻采用水旱轮作能有效减少稻田CH 4 排放。江长胜等 [ 53 ] 研究显示，在川中丘陵区冬灌田采用水旱轮作制后，冬灌田CH 4 排放量大大降低而N 2 O排放量显著增大，最终大大减少排放CH 4 和N 2 O所产生的综合全球增温潜势。另有研究发现 [ 54 ] 就不同耕作方式对紫色稻田系统CH 4 和N 2 O所产生的综合增温潜势表现为平作 > 垄作免耕 > 厢作免耕 > 水旱轮作。最新的研究表明 [ 55 ] ，免耕髙茬还田模式能显著减缓双季稻田温室气体排放强度。另有研究显示 [ 56 ] ，稻麦旋耕的处理CH 4 、N 2 O和C 2 O的排放量显著低于麦季和稻季均免耕的处理。马二登等 [ 57 ] 研究表明，在抛秧方式下，浅旋耕稻田CH 4 排放量较深翻耕减少31.3%。可见，采用科学合理的耕作制度能减少稻田排放CH 4 和N 2 O产生的综合全球增温潜势 [ 58 ] 。 3.5. 其他措施 最新研究表明 [ 59 ] ，秸秆还田下配施硝化抑制剂双氰胺DCD在保证水稻产量的基础上，显著降低稻田土壤CH 4 和N 2 O排放，是一种经济可行的温室气体减排措施。侯晓莉等 [ 60 ] 发现，田间原位焚烧秸秆与直接还田相比，能大幅减少CH 4 排放，小幅减少N 2 O排放，但降低了土壤性质，同时排放大量污染性气体。可见，秸秆被大量焚烧，虽能减少温室气体排放，但浪费资源，污染环境 [ 61 ] ，今后需要加强稻田温室气体减排的秸秆还田技术以及秸秆资源综合利用研究 [ 62 ] 。 前人大量研究 [ 63 ] [ 64 ] [ 65 ] 证实，添加生物质炭可抑制水稻土N 2 O的排放。在江苏太湖地区的水稻田中，生物质炭与氮肥配施和单施生物质炭处理的N 2 O排放分别降低了40%~51%和21%~28% [ 64 ] 。在水稻-小麦轮作体系中，添加由小麦秸秆制成的生物质炭，水稻季N 2 O排放也降低39.5%~45.1% [ 66 ] 。此外，生物质炭添加还可通过提高N肥利用率，减少N肥损失 [ 64 ] ，从而减少N 2 O的排放 [ 67 ] 。而Shen等 [ 68 ] 的研究表明，在湖南典型的双季稻田中添加小麦秸秆制成的生物质炭，添加的当季CH 4 排放降低，但效果并不显著，而在后续的水稻季及休闲季中，生物质炭显著降低了CH 4 排放 [ 69 ] ，主要是由于添加生物质炭增加了土壤孔隙度，改善了土壤通气状况 [ 63 ] ，抑制了产甲烷菌的活性 [ 70 ] ，而为甲烷氧化菌的生长提供了良好的环境 [ 71 ] 。Liu等 [ 72 ] 在稻田淹水条件下，分别添加竹炭和稻秆炭后发现均能明显抑制CH 4 的排放，且秸秆炭对淹水稻田土壤CH 4 排放的抑制作用要明显优于竹炭 [ 73 ] ，可能是由于秸秆炭的碳含量低于竹炭，分解矿化产生的CH 4 较竹炭少 [ 74 ] 。 此外，不同的栽培方式对稻田系统温室气体排放具有明显的影响。马二登等 [ 57 ] 研究表明，与水稻移栽相比，水稻直播能够显著降低水稻生育前期CH 4 排放，具有一定的CH 4 减排潜力。臧英等 [ 75 ] 研究显示，开沟起垄穴直播技术可以有效降低水稻分蘖前期CH 4 的排放，可见，水稻直播技术是减少稻田CH 4 排放的有效措施。