[发明专利]一种能减少寒地稻田温室气体排放的节水灌溉方法

说明书

本发明公开了一种能减少寒地稻田温室气体排放的节水灌溉方法，涉及农业技术和环境保护领域，本发明在水稻的各个生育期，先将田面水灌溉至根层水分控制上限，然后待稻田水分达到水分控制下限后再重新灌溉至水分上限。试验表明，本发明比常规淹灌稻田耗水量减少约290mm，节水幅度35％。本发明虽增加了稻田N₂O的排放量，但大幅减小了CH₄的排放量，由N₂O和CH₄产生的GWP比常规淹灌小34.25％～46.12％。

技术领域

本发明涉及农业技术和环境保护领域，具体而言，是一种在实际生产中节省水稻灌溉水量，同时减少稻田温室气体排放的灌溉方法。

背景技术

甲烷(CH₄)和氧化亚氮(N₂O)作为农田土壤排放的主要温室气体，对全球气候变化具有重要的影响。政府间气候变化委员会(IPCC)第五次评估报告指出，在100a尺度上CH₄和N₂O的全球增温潜势(GWP)分别为CO₂的21倍和310倍。2010年，农业非CO₂温室气体排放量约为5.2-5.8Gt CO₂-eq，稻田作为农业CH₄和N₂O的主要排放源，其非CO₂温室气体排放量约为493-723Mt CO2-eq，占农业排放总量的9％-11％。

稻田排放的CH₄和N₂O是土壤中有微生物参与的对有机碳和活性氮转化的一系列复杂过程的产物。在稻田淹水的厌氧条件下，土壤有机物和根系分泌物能够被微生物有效利用转化为CH₄的前体，因而CH₄的产生较多，而此时土壤处于极端的还原条件下，N₂O的排放却受到了抑制。黑龙江省作为寒地水稻的主产区，在过去20年间，水稻的种植面积增加了约3.4倍，由稻田产生的温室气体也因此而大幅增加。研究表明，节水灌溉不仅能够减少传统常规淹灌稻田的耗水量，还能显著减小稻田温室气体排放量。原因在于，节水灌溉条件下，土壤的通气状况得到了很好的改善，作物根系较发达，氧气进入土壤后破坏了产甲烷菌的生存条件的同时为甲烷氧化菌提供了适宜生存的水分条件，作物根系的发达也会增加根系表面和根系氧化区的甲烷氧化菌数量，抑制了CH₄的产生并促进了已产生CH₄的氧化。但对于稻田N₂O的排放，却与CH₄相反，现有的研究结果表明，稻田CH₄和N₂O的排放存在着此消彼长的关系，淹灌条件下，N₂O的排放较少，随着干湿交替次数增加，N₂O的排放量随之增大。

水资源短缺是制约黑龙江省水稻发展的主要因素之一。2011年黑龙江省水稻灌溉用水量达260亿m³，占农业用水总量的96％，占全省用水总量的32％。虽然部分稻田可以利用过境水资源，但不断增大的水稻种植面积仍对黑龙江省水资源造成巨大压力。有报道指出水稻面积的快速增加已经成为造成三江平原地下水水位下降的主导因素，局部地区甚至出现了大的降落漏斗。实行节水灌溉制度有利于缓解黑龙江省稻作区水资源压力，保障粮食安全，促进水资源的可持续利用。

随着寒地水稻种植区面积的增加，如何减少由此产生的温室气体排放量，减少水资源压力成为寒地水稻种植中一个亟需解决的问题。在寒地水稻种植区提出并推广适合当地气候和土壤条件的节水灌溉技术能够有效解决上述问题。

发明内容

针对寒区稻田种植面积持续增加导致的寒区稻田温室气体排放增加及水资源紧张，本发明提出了一种适用于寒地稻田水分管理方法，达到既能够减少稻田温室气体排放，又能够减少水稻耗水量的目的。

实施本发明的技术方案包括如下步骤：