秸秆沟埋还田对稻田产甲烷菌群落结构的影响(2)
来自于农业种植的甲烷排放量在全球温甲烷总量中占有不容忽视的分量[2]。我国是农业大国，而稻田又是大气CH4的主要来源，对全球温室效应起着重要作用[3]。关注稻田生态系统的研究将对缓解全球气候变暖问题具有重要意义[4]。因此，探索在保证农田作物产量不降低的基础上，能够于一定程度减少农田甲烷排放的适宜的农业管理措施则显得非常重要[5]。
同时，由于农业产能的提升，农作物秸秆量也在不断地增大，农作物秸秆中含有丰富的能源物质[6]，因此，如何提高我国农作物的秸秆利用效率仍旧是当下值得深入研究的课题。前期研究表明秸秆还田能改变土壤理化性状，补充土壤有机质，进而影响了其固碳能力和农田土壤温室气体排放及碳循环过程[7]，因此研究秸秆还田对甲烷排放的影响具有一定意义。传统秸秆还田大多采取秸秆切碎后旋耕还田的方式，而这种还田方式可导致温室气体排放的增加，还会造成耕地质量不好、影响作物出苗和增加土壤病虫害的发生[8]。为了应对全球气候变化、减少农田甲烷排放，在农业生产中必须优化秸秆还田模式、发展新的秸秆还田途径[9]。
所以，本课题组提出将秸秆沟埋还田的新思路。秸秆沟埋还田是一种将当季收获的作物秸秆埋于占全田面积10%的深沟中，通过逐季轮换挖沟位置，实现全田渐进式深翻的新型土壤耕作技术[10]。由于秸秆深埋，秸秆腐解速率迅速降低，一定时间内秸秆得以保留在土壤中，形成特殊“秸秆层”结构[11]。通过研究大田试验的秸秆层及其界面土层的产甲烷菌群落结构特征，有助于理解在生产中秸秆层结构的实际作用。稻田土壤中的甲烷排放量是由甲烷的产生﹑氧化和传输这3个过程共同决定的[12]，甲烷的产生是这个体系中的第一步也是个极关键的过程, 其数量的大小会直接影响排放通量的大小。产甲烷菌是稻田甲烷产生过程中的关键因素，输入的秸秆在腐解过程中对稻田产甲烷菌群落结构起着重要调控作用[13]。因此，分析稻田不同土层产甲烷菌群落结构，对理解沟埋还田影响稻田甲烷排放具有重要意义。
本文通过研究不同还田条件下的稻田产甲烷菌群落结构特征，阐明秸秆沟埋还田对稻田甲烷排放的影响机制，旨在为该新型秸秆还田减排技术提供理论依据。
1 材料与方法
1．1 试验地概况
本试验在江苏沿江地区农业科学研究所试验田进行，该地区属亚热带季风气性气候，雨热同期，年均温为14.8℃，年均无霜期215 d，≥10℃的活动积温3812℃，≥0℃的活动积温为5221℃；水汽充足，降水充沛，年均降水量1049.8 mm，年均降水日数135.7 d。日照充足，年均日照时数2007.3 h，日照百分率45%；供试土壤为典型的冲积土，有机质含量为20.45 g/kg，总氮含量为1.62 g/kg，速效磷为12.75 mg/g，速效钾为44.41 mg/kg[14]。
1．2 试验设计
整个秸秆沟埋还田试验由3个单因子试验组成。
试验一：沟埋深度对稻田产甲烷菌群落结构的影响
沟埋深度因素分别为：空白对照、20 cm、30 cm、40 cm。所有秸秆还田处理均为全量还田，即300 kg秸秆/亩。所有处理均采用人工集中沟埋，随机排列，每处理重复3次。
试验二：沟埋量对稻田产甲烷菌群落结构的影响
还田量因素分为：空白对照、半量 (小麦150 kg/亩)、全量 (小麦300 kg/亩) 和倍量 (小麦600 kg/亩)。所有处理均采用人工集中沟埋，埋深20 cm，随机排列，每处理重复3次。
试验三：还田方式对稻田产甲烷菌群落结构的影响
稻秸还田方式分为：空白对照 (不还田)、常规粉碎旋耕还田 (稻秸粉碎长度为2cm ；旋耕深度为10 cm)、机械沟埋还田 (深度20 cm)、人工沟埋还田 (深度20 cm)。所有秸秆还田处理均为全量还田，即 300 kg秸秆/亩。随机排列，每处理重复3次。
下一篇：褪黑素浸种对水稻幼苗耐盐性的影响