当前世界环境

介绍

甲烷(CH₄)由于人类活动，大气浓度显著升高。Graedel和麦克雷¹首次提出了大气中CH浓度的证据₄正在增加。在农业中，水稻土壤是CH的主要来源₄排放到大气中。大米是世界上消耗最多的谷物，仅次于玉米。亚洲90%的大米是在灌溉条件下种植的。在持续的静水条件下，土壤氧化还原电位(Eh)在数天内急剧下降，导致土壤甲烷生成过程。²在产甲烷过程中，土壤古菌产甲烷菌降解有机质，产生CH_4.^3.CH₄水稻土壤排放是甲烷菌在氧化环境中氧化后，在还原性环境下的净生产平衡，受水分条件、Eh、土壤温度、pH、肥料管理、有机质等因素的影响。^{4 - 5}干湿交替、中季排水、水稻集约化制度等水分管理措施是降低水害的有效手段₄稻作排放。水管理是一项艰巨的任务，因此有必要采取其他有效的干预措施₄从低地减少或继续淹没水稻土壤。CH₄是仅次于二氧化碳的第二大温室气体，是二氧化碳的25倍。^{6 - 7}根据联合国政府间气候变化专门委员会⁸CH₄占全球总排放的16%，仅稻田就占总氯气的10%₄全球排放水平。⁹Kumar et al .,¹⁰报告指出，由于全球温室气体大气浓度上升，到21世纪末全球平均气温可能上升到1.5ËšC。全球变暖是21世纪人们主要关心的问题^圣科学和政策制定者的世纪。随着世界人口的增长，在这种情况下，CH₄需要在不对水稻生产产生任何负面影响的情况下在稻田进行缓解。水稻产量取决于氮肥的种类和用量。N基肥料改良剂可用于CH₄减少来自水稻土壤的排放。不同氮基肥料对土壤肥力的影响₄排放较低，所以它是必需的。本试验旨在探讨氮肥对土壤肥力的影响₄连续淹水条件下水稻土壤排放。

材料和方法

网站描述

田间试验于2015年秋收季节在印度新德里印度农业研究所研究农场进行(图1)。该地区气候条件为亚热带，6 - 9月为半干旱，冬季干燥，降水量最大(图2)。试验地土壤质地为砂壤土，移栽前试验地土壤的理化性质见表(1)。

图1:印度农业的试验点 研究所，新德里，印度 点击这里查看图

图2:实验现场计量数据 点击这里查看图

表1:实验场地移栽前理化性质

实验设计和处理细节

试验分为3个处理，每个处理3个重复，在RBD中进行。各处理的组成和剂量见表(2)。栽培稻采用L.)进行实验。2 - 3株23日龄的水稻秧苗以15 × 20厘米的间距移栽。在整个种植期内，地下水灌溉维持了8±4 cm的连续淹水条件。在收获庄稼之前，自然地让这块地晾干三周。没有施用化学药剂(农药和除草剂)以避免其附加效应。如有需要，可手动除草。

表2:水稻栽培期间的不同处理

甲烷采样和分析

在整个水稻种植过程中，采用人工密闭室技术，每隔7天定期采集气体样本。¹¹上午9点至11点采集气体样品，在0、1/2和1小时使用20 ml气密注射器从腔室顶部提取样品。CH的浓度₄采用气相色谱法(气相色谱柱+火焰离子化检测器)对采集的气体样品中的气体进行测定。

结果和讨论

各处理前3周甲烷排放量均较低，且随着植物生长和土壤Eh降低而显著增加。移栽后35 d为最大通量峰，63 d为第二个峰值(图1)。

图1a:底部水稻土壤的甲烷排放 不同的氮基肥料改良剂 点击这里查看图

两个高CH₄峰值可能是由于甲烷菌在厌氧条件下对土壤有机质的降解，类似的通量也被报道¹²在水稻土壤。累积季节CH₄通量为35.2 kg ha^－1对照处理累积CH最高₄以尿素(36.3 kg ha)记录通量^－1)处理，然后对照处理(35.2公斤公顷^－1)和硫酸铵(28.3公斤公顷^－1）.与对照相比，施用尿素能提高CH₄排放减少了2.72%，硫酸铵修正案减少了CH₄与对照相比，减少了19.5%的温室气体排放(图2)₄比尿素排放高出21.6%(图2)。

CH越高₄氮素施用区与未施用氮素改良区之间的排放已见报告。¹³尿素的施用提高了土壤中铵离子的浓度，同时由于土壤中CH之间的结构对称性₄和铵离子^3.甲烷营养体结合的是铵离子而不是CH₄因此产生较少的CH₄甲烷营养物在土壤中的氧化，最终导致较高的CH₄从土壤排放。¹⁴

南城¹⁵观察到平均CH减少了15%以上₄200 kg N hm2施用硫酸铵土壤对水稻土壤通量的影响^－1与200公斤氮公顷相比^－1尿素合并。Ali等人也观察到了类似的发现，¹⁶他们报告季节性CH总减少了16%和21%₄硫酸铵对尿素的通量分别在孟加拉国旱地和低地水稻土。硫酸铵离子作用下，土壤中活性硫酸盐离子浓度增加¹⁶导致土壤中硫酸盐还原菌的数量增加。硫酸盐还原菌与产甲烷菌争夺有机物，因为它们都以相似的基质为食⁵因此，施用硫酸铵抑制了土壤中甲烷菌的活性，导致CH₄水稻土壤通量减少。

图2a:从 水稻土单独与甲烷减少百分率 点击这里查看图

结论

通过田间试验，评价了不同氮肥对水稻土甲烷排放的影响。总累积甲烷排放以尿素样地最高，硫酸铵样地最低。硫酸铵用量比尿素和对照分别降低19.5%和21.6%。由此可见，施用硫酸铵可显著降低水稻土甲烷含量。

确认

我们感谢新德里印度农业研究所(IARI)的主任、院长和PG学院为这项研究提供了所需的所有设施。感谢印度新德里大学教育资助委员会(UGC)资助Sandeep K. Malyan先生在担任UGC- jrf /SRF博士期间获得的财政支持。

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