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毕业论文

英文翻译

原文标题 Effects of nitrogen fertiliser and wheat straw application on CH₄ and N₂O emissions from a paddy rice field

译文标题 氮肥和麦秸施用对稻田CH4和N2O排放的影响

摘要.采用3年田间试验研究了2003-2005年我国稻田施用氮肥和秸秆对CH₄和N₂O排放的影响。三种等级的的氮肥用量(0、200和270 kgN/ha)和两个水平(0和3.75times;10³ kg/ha)的麦秸施肥应用于这项实验。施氮量对CH₄排放的影响似乎受施氮量的影响。施氮量为200 kg/ha时，与对照相比，氮肥降低了CH₄排放，但如果进一步提高施氮量至270 kg/ha，效果就会减弱。与单独施用氮肥相比，施用氮肥对稻田CH₄排放的抑制作用随着麦秸的加入而变得更加明显。秸秆处理显著提高CH4排放3-11倍(Plt;0.05)。施氮量为200 kg/hm2时，N₂O排放量增加5-6倍，施氮量为270 kgN/ha时，增加10-14倍。秸秆掺入可使N₂O排放减少30%左右，差异不显著(Pgt;0.05)。施肥后11天内，N₂O的释放量占季节总量的50%以上。CH₄和N₂O排放引起的全球变暖潜力受氮肥施用量的影响，麦秸的掺入对其有显著的促进作用。施氮量为200 kg/ha时，全球变暖势最低。

介绍

在“京都议定书”中，CH₄和N₂O在CO₂之后被列为受管制的温室气体。根据2001年气候变化报告，CH₄和N₂O的全球升温潜能值(GWP)分别是100年期二氧化碳的23倍和296倍(IPCC 2001年)。此外，大气中N₂O的增加被认为是臭氧消耗的一个重要因素。据估计，将大气中的N₂O浓度增加一倍将导致臭氧层减少10%(Crutzen，1991年)

由于水稻生产的特殊性，典型的淹水土壤和相对较高的氮输入量。有可能在洪涝期大量排放CH₄，在非水淹期释放N₂O(Mosier等人.2004年)。

稻田已被确定为大气甲烷增加的主要来源，约占全球所有CH₄排放量来源的15-20%(Sass和Fisher，1997年)。稻田也被证实是大气中N₂O的重要来源(Chen等人.1997年；徐等人.1997年；蔡等人.1999年；余等人.2004a)，虽然贡献不如旱地土壤高(兴，1998年)。因此，必须同时测量稻田CH₄和N₂O的排放量。

我国农作物秸秆年产量为7.94times;108 t，年增长率为1.25times;107 t。（钟等人.2003年）。我国强烈建议将秸秆还田而不是焚烧，作为长期提高土壤肥力、保护日益恶化的环境的一项措施。在作物秸秆还田的同时，通常建议添加一定量的氮肥，以保持土壤碳氮平衡。毫无疑问，施用氮肥和秸秆对CH₄和N₂O排放有影响。然而，有关秸秆掺入对N₂O排放的影响和尿素对CH₄排放的影响的报道结果是相互矛盾的。黄等人(1999年)报告说，作物残渣分解产生的化感物质可抑制土壤N₂O的产生。蔡等人(2001年)观察到，在70%持水量处理中，添加秸秆的N₂O明显少于不添加秸秆的处理，以及蒋等人(2003年)发现稻草的掺入降低了稻田的N₂O排放。相反，Avalakki等人(1995年)和邹等人(2001年)报告说，在土壤中添加麦秸可促进反硝化和随后的N₂O排放。。Baggs等人(2000年)和黄等人(2004年)发现，作物残渣的加入增加了N₂O的排放量。至于尿素，林道等(1991年)报告说，CH4排放随着尿素施用量的增加而增加。并且王等人(1992年)发现土壤pH值随尿素水解而增加有利于CH₄的生产。然而，蔡等人(1997、2000年)观察到施用尿素可减少CH₄排放。因此，有必要进一步研究氮肥和秸秆施用对CH₄和N₂O排放的影响。在本研究中，我们同时测量了2003至2005年稻田CH₄和N₂O的排放量，同时测定了小麦秸秆掺入量和3种氮肥施用量。本研究的目的是为了更好地了解秸秆投入对N₂O排放和尿素施用对CH₄排放的影响。

材料与方法

田间场地及试验处理

本试验从2003年到2005年在中国江苏省宜兴市大浦镇的稻田进行的，实验土壤(0-0.20m)的特征，典型的表观(美国农业部分类学，1975年)，结果表明：pH为6.23，总C为1.26%，总氮为0.13%。本试验选用的水稻品种为“苏优5356”。2003年6月9日、2004年6月11日和2005年6月9日，水稻3叶期幼苗移栽。表1详列每年矿物肥料的应用情况。2003年10月22日、2004年10月20日和2005年10月18日收获了水稻。

2003年和2004年，采用了当地传统的水稻栽培用水管理做法。在没有静水的情况下，将无机氮肥料基本地掺入到湿润的土壤中后，田持续淹水35天左右。然后进行为期一周的中季曝气，然后进行间歇灌溉，直到水稻收获。2005年的水分管理与前两年相似，只是一次台风破坏了季节中期的通风，在穗部追施氮肥后，农田保持不变。连续淹了两个星期。

本试验采用6个处理(表2)。处理是在一个分割的，完全随机的地块设计的三个重复中进行的。主要小区处理为小麦秸秆施用量2%，施氮量3%。小区面积200 m²(16mtimes;12.5 m)。每年6月1日，将10厘米长的切碎麦秸均匀地铺在农田表面，耕耘到表土中0.12米。

取样和测量

采用密闭室法测定CH₄和N₂O通量。可移动木板道(sim;2米长)是在野外准备工作的早期安装的，以避免在以后的测量中土壤系统受到干扰。熔剂室(50times;50times;100 cm)由有机玻璃制成，可根据植物株高的增加而调整。所有房间内均设有风扇，以确保气体完全混合。在第一次流量测量前一天，在现场安装了塑料底座，以尽量减少干扰。在不受系统干扰的情况下，可以很容易地安装在这些基座上，并在每组流量测量的末尾移除。塑料底座的上部也起到水槽的作用(4厘米宽，5厘米深)，以确保在土壤期间进行流量测量时室内的密封、烘干。在每个取样日，用18毫升的真空小瓶于07：30至11：00间隔10分钟，从一个小室收集4个气体样本。将18块样地按重复方式分为3组，每组均覆盖6个处理。然后一组地收集气体样本，以尽量减少昼夜变化对CH₄通量时间变化的影响。在施用化肥后的头10天，每隔2-3天采集一次气体样本，在其它时期，除最后2个月的水稻生长间隔为7天外，其余时间间隔为5天左右。用气相色谱仪(岛津GC-14B)分析气体浓度，气相色谱仪配有CH₄分析的火焰电离检测器和N₂O分析的电子捕获检测器。在线性增加的CH₄和N₂O混合比的斜率上测定了CH₄和N₂O的通量，分别以mg/m².h(CH4)和ug/m².h(N2O-N)表达。水稻生育期的平均CH₄和N₂O通量是经2次测量加权的三份通量的平均值。

在监测CH₄和N₂O通量时，同时测定了水稻土的氧化还原电位(Eh)采用铂电极(Hirose Rika Co.日本)和一个氧化还原电位计(Toa PRN-41)。在土壤Eh的测定中，将电极插入到0.10m深度的土壤中，并在整个水稻生育期保持在那里。所有土壤Eh测定一式三份。不考虑土壤温度和pH对Eh的影响。现场水层深度用手工尺测量，地温为0，50，100，并且气体采样时，用数字温度计测量150 mm深度。

表1.2003~2005年水稻氮肥应用详细情况

复合肥料[N(15)，P(10)，K(15)]和碳酸氢铵作为A、B的基础肥料，Ca(H2PO4)2和氯化钾含量相同。以钾为A、B为基础肥料，尿素为补充剂。

表2.实验处理

结果

CH₄排放

图1显示2003至2005年间CH₄通量和土壤Eh的时间变化。在2003年和2004年(图1a，b)，测得的CH₄通量从0到63.9mg/m².h不等，6个处理的CH₄通量变化规律相似。在连续淹水期间，CH₄通量逐渐增加，达到季节峰值。随后，由于季中曝气，CH₄通量在几天内迅速下降到几乎为零。施氮处理水稻移植后40天内释放出的CH₄排放总量占季节性CH₄排放总量的55%以上。季中曝气后，CH₄通量随干湿水条件的变化而增加和降低。通量峰值低于季中曝气前的峰值。连续淹水期施氮处理比不施氮肥处理释放的CH₄多。在生长后期，施氮处理的CH₄排放量较少。

与前两年一样，2005年在大多数处理中发现了CH₄通量变化的大致相似的时间模式(图1c)。然而，2005年CH₄通量的时间变化有其自身的特点：(I)更高的季节性最大值(163mg/m².h)，(II)相当数量的CH₄在后期(水稻插秧后40至100天)排放，(III)几乎在整个水稻生育期，CH₄通量普遍较高。

表3列出2003至2005年不同处理的季节性平均CH₄通量。2003-2005年，不施秸秆处理的CH₄通量平均为0.73-2.99mg/m².h，秸秆掺入处理的CH4通量为3.94-27.37mg/m².h。麦秸掺入使CH4排放量增加3-11倍，单因素方差分析表明，秸秆掺入可显著提高CH₄排放(Plt;0.05)。施氮200 Nkg/ha处理的CH₄通量不仅低于不施氮处理,并且也低于施氮率较高的处理，无论是否施用麦秸。处理SN0的平均季节性CH₄通量2003年明显低于2004年。2004年，与不施氮处理相比，N 200和N 270处理的平均季节CH₄通量分别下降了21%和1%。而SN 200和SN 270分别降低了40%和19%。

2003年和2004年(图1d，e)，土壤Eh在连续淹水期间逐渐下降，当CH₄排放量最大时，Eh最低。然后，土壤Eh随中季曝气和间歇灌溉而增加或下降。2005年(图1f)，土壤Eh大部分时间保持在零下(mV)以下，这是由于台风干扰了季节中的通气以及在穗部追施氮肥后连续两周的连续淹水。如表4所示，2003至2005年，水稻生育期CH₄通量与土壤Eh呈显著负相关。

N₂O排放

图2显示了2003-2005年水稻生育期N₂O通量和水深的时间变化。2003年和2004年水稻全生育期N₂O通量的时间变化规律相似(图2a，b)。淹水后第1周，N₂O通量由32.46降至0 ugN₂O-N/m².h。在季中曝气期间，N₂O通量先迅速增加后迅速下降。当土壤曝气时和施肥后3-6d，N₂O最高排放峰值为516ugN₂O-N/m².h。处理N 270和SN 270，在第二次追施

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