水肥管理对稻田CH4产生氧化和排放的影响

稻田CH4排放是土壤中CH4产生氧化和传输的净效应。稻田CH4排放通量、影响因素、总量估算及减控措施等方面的研究在我国已有大量报道，这些研究多侧重于宏观界面的CH4排放通量观测，而对与CH4排放关系密切的CH4产生和氧化等土壤微观过程的研究鲜见报道。国外有关稻田CH4产生途径和氧化的少量研究都是在稻季持续淹水条件下进行的。基于我国稻田鲜明的水肥管理特色，本项目将主要利用稳定性碳同位素方法观测我国不同水肥管理稻田，特别是常年淹水稻田的CH4产生、氧化和排放规律，侧重于CH4产生、产生途径和氧化率的研究，其研究结果将有助于进一步从土壤微生物过程层次上增进对我国稻田CH4排放机理的认识，推动我国稻田CH4研究从通量观测的宏观描述性阶段向微观过程层次的机理研究方向深入发展，使我国在该重要研究领域做出更多原创性贡献。

本项目按照计划进行，通过田间及培养试验研究了全年淹水稻田CH4产生途径、氧化百分率、排放通量及其季节变化规律、水稻生长期和非水稻生长期土壤水分管理对稻田CH4产生途径、氧化百分率、排放通量及其季节变化的影响、秸秆还田和氮肥施用对稻田CH4产生途径、氧化百分率及其季节变化的影响。并在此基础上增加了处理设置，研究了水稻生长期水分管理和秸秆还田对稻田CH4传输及氧化过程碳同位素分馏的影响、非水稻生长期土地管理对后续水稻生长期稻田CH4产生、氧化和排放的影响，以进一步推进本项目研究目标的实现。.非水稻生长期淹水休闲稻田CO2/H2还原产CH4处于主导地位（大于70%），尽管后期乙酸产CH4的相对贡献率有所上升，但仍低于50%。水稻生长期，稻田乙酸产CH4的相对贡献率迅速增加，并在中期达到60%左右，随后急剧减小约至10%。非水稻生长期的CH4氧化百分率（58~89%）高于水稻生长期（11~84%）；水稻生长期大部分时间内CH4氧化百分率低于50%，后期迅速增大。.间隙灌溉减小土壤CH4产生潜力45%，并降低乙酸产CH4的相对贡献率8~10%；间隙灌溉增强土壤CH4氧化潜力并提高CH4氧化百分率45~63%；间隙灌溉降低CH4传输过程中发生的碳同位素分馏；间隙灌溉显著减少稻田CH4排放71%。.非水稻生长期排水减小水稻生长期土壤的平均CH4产生潜力61%，并降低其乙酸产CH4的相对贡献率8%；排水对土壤CH4氧化潜力无明显影响，但提高平均CH4氧化百分率22%。排水显著减少稻田CH4排放通量，水稻生长期的减少52%，进而全年的减少57%。.秸秆还田分别增加土壤和水稻根的CH4产生潜力95%和134%，并提高土壤的乙酸产CH4的相对贡献率12~28%，却降低水稻根的乙酸产CH4的相对贡献率3~21%；秸秆还田提高土壤和水稻根的CH4氧化潜力以及水稻根的CH4氧化百分率14%，但降低土壤的CH4氧化百分率23%；秸秆还田降低CH4传输分馏，却增加CH4氧化分馏；秸秆还田显著增加稻田CH4排放168%。.施用尿素略微降低土壤乙酸产CH4的贡献率，但无明显差异。施用基肥和分蘖肥提高CH4氧化百分率11~14%，但施用穗肥降低CH4氧化百分率3~21%。施用尿素减少稻田CH4排放8.6%。.非水稻生长期土地管理通过显著影响土壤的CH4产生而非CH4氧化来显著影响稻田甲烷排放。