稻草还田下添加DCD对稻田CH4、N2O和CO2排放的影响

王国强，常玉妍，宋星星，朱思明，毛艳玲*

（1．福建农林大学资源与环境学院，福州 350002；2．西藏职业技术学院农业科学技术学院，拉萨 850030）

稻草还田下添加DCD对稻田CH4、N2O和CO2排放的影响

王国强1，2，常玉妍1，宋星星1，朱思明1，毛艳玲1*

（1．福建农林大学资源与环境学院，福州 350002；2．西藏职业技术学院农业科学技术学院，拉萨 850030）

为研究秸秆还田下硝化抑制剂的效应，本研究借助温室盆栽，设置5个处理：不施肥（CK）、传统施肥（CF）、传统施肥配施硝化抑制剂双氰胺DCD（CF+DCD）、传统施肥稻草还田（CF+S）、传统施肥稻草还田配施DCD（CF+S+DCD），探讨秸秆还田下施用DCD对水稻整个生育期土壤CH4、N2O和CO2排放的影响。结果表明：整个生育期，CH4和CO2排放量以CF+S最高，CF+S+DCD次之，而CK最低；N2O排放量以CF最高，CF+DCD次之，而CF+S+DCD最低。与CF和CF+S相比，施用硝化抑制剂后CH4和N2O减排效果显著，而CO2减排不显著。就水稻产量、综合温室效应（GWP）、温室气体强度（GHGI）和净生态系统经济预算（NEEB）而言，秸秆还田和硝化抑制剂施用，都可显著提高水稻产量和NEEB，而降低GWP和GHGI；与CF和CF+S相比，施用硝化抑制剂后，CF+DCD和CF+S+DCD分别增产9.5%和10.0%，NEEB增加16.8%和20.1%；GWP分别降低23.7%和21.0%，GHGI降低23.7%和21.1%。可见，无论稻草还田与否，硝化抑制剂对温室气体排放及水稻产量的影响效应比较稳定。因此，稻草还田配施DCD（即CF+S+DCD处理）在保证水稻产量的基础上，显著降低稻田土壤CH4和N2O排放，是一种经济可行的温室气体减排措施。

稻草还田；双氢胺（DCD）；综合温室效应；温室气体强度；净生态系统经济预算

WANG Guo-qiang,CHANG Yu-yan,SONG Xing-xing,et al.Effects of DCD addition on CH4,N2O and CO2emissions from paddy field under rice straw incorporation[J].Journal of Agro-Environment Science,2016,35（12）:2431-2439.

温室气体排放引起的全球气候变化已成为当今国际社会普遍关注的全球性问题，也是全人类面临的最为严峻的全球性环境问题。IPCC第五次评估报告（2013）更明确地指出人类活动极可能是导致气候变暖的主要原因[1]。2011年大气中CH4、N2O和CO2浓度分别为1803、324 nL·L-1和391 μL·L-1，相比工业革命前分别提高了150%、20%和40%，每年还以4～5、0.73 nL·L-1和2.0 μL·L-1的速度在持续增加[1-2]，农业活动排放的CH4和N2O约占全球人为排放量的52%和84%[3]。水稻种植是人类活动过程中温室气体（CH4和N2O）的主要排放源之一[4]。稻田每年排放33～40 Tg的CH4，占人为CH4排放总量的11.7%～26.2%，占农业活动CH4排放总量的22.5%～50.4%[5-6]。通过施肥直接或间接从农田释放出来的N2O排放量占农业源N2O排放量的80%[7-8]。中国是世界上最主要的水稻生产国，水稻种植面积为3.014×107hm2，约为世界水稻种植面积的20%，占我国作物种植面积的28%，总产量占全球30%[9]。因此，减少稻田温室气体排放对缓解全球温室效应具有重要意义，已成为国内外研究的热点。

我国稻草资源丰富，其总量达1.84×108t，占全国秸秆总量的21%[10]。稻草还田可以提高土壤有机质含量和改善土壤结构，是保持和提高土壤质量和生产力的重要物质基础，也是稻草资源综合利用、促进稻田生态系统良性循环的一种重要方式。但稻草还田增加稻田CH4和CO2的排放，而对N2O的排放影响较小[11-12]。Zhang等[13]研究发现，与稻草不还田相比，稻草还田全年CH4排放量显著增加35%，而对N2O排放量不产生影响；全年综合温室效应增加32%，全年温室气体排放强度增加31.1%。因此，稻草还田措施下降低稻田CH4和N2O排放，维持或提高水稻产量和保护生态环境的可持续性，是迫切需要解决的问题。已有研究表明，硝化抑制剂特别是双氰胺（DCD）能减少稻田CH4和N2O的排放量[14-16]。Linquist等[17]研究发现稻田施用双氰胺，CH4排放量减少18%，N2O排放量减少29%。目前有关稻草还田和施用DCD对稻田CH4和N2O排放的影响已做了大量的研究报道；而关于稻草还田和施用DCD对稻田CH4和N2O排放的共同影响及交互作用还未见报道。为此，本研究通过盆栽试验研究稻草还田和施用DCD及其相互作用对稻田CH4、N2O和CO2排放的影响，为科学合理利用稻草资源和减缓稻田温室气体排放提供决策依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试土壤和稻草均采自福建省闽侯县白沙镇（26°13′N，119°04′E）水稻田。土壤采集深度为20cm，采集时间为2015年6月8日，土壤风干后挑去石块、石砾和动植物残体，过2 mm孔径筛。供试土壤基本性质为：有机质22.8 g·kg-1，全氮1.64 g·kg-1，全磷0.28 g·kg-1，全钾11.62 g·kg-1，pH4.7（土水比1∶2.5）。稻草采集后剪下穗部，切割成3～5 cm长，置于鼓风干燥箱中45℃条件下烘干粉碎，过2 mm孔径筛。供试稻草的基本性质为：有机质645.1 g·kg-1，全氮10.6 g· kg-1，全磷3.7 g·kg-1，全钾20.1 g·kg-1。

1.2 试验设计

试验为盆栽试验，盆钵直径25 cm、高35 cm，每盆装土6 kg。共设置5个处理：不施肥（CK）、传统施肥（CF）、传统施肥配施DCD（CF＋DCD）、传统施肥稻草还田（CF＋S）、传统施肥稻草还田配施DCD（CF＋S＋DCD）。每个处理设3个重复，共15个盆钵，随机排列。每盆稻草施入量为38.56 g，折合大田施用量为6000 kg·hm-2，在水稻移栽前7 d全部施用；每盆DCD施用量为设计施氮量的4%，与基肥混施。2015年6月23日水稻移栽前按处理将秸秆与土壤充分混匀装入盆钵中，进行淹水处理。6月29日将4叶1心水稻幼苗分别移栽于盆钵中，每个盆钵种植3穴，每穴1株。

1.3 水肥管理

水分管理采用传统的前期淹水（2015年6月29日—7月28日）、中期烤田（2015年7月29日—8月12日）和后期干湿交替（2015年8月13日—水稻成熟）的管理模式。水稻整个生育期各处理施用化肥量保持一致，施氮量为103.5 kg N·hm-2，磷、钾分别为27 kg P2O5·hm-2、135 kg K2O·hm-2，供试化肥分别用尿素、过磷酸钙、氯化钾。尿素、氯化钾的50%和过磷酸钙全部作为基肥施用，剩余50%的尿素和氯化钾作为分蘖追肥在移栽后20 d左右施用。

1.4 样品采集与测定

CH4、N2O和CO2气体样品采用静态暗箱观测法采集。采样箱为有机玻璃制成，规格为50 cm×50 cm× 100 cm，外部包有海绵和锡箔纸，以防止太阳照射导致箱内气温升高过快。箱内顶部装有12 V小风扇用于混匀气体，箱体中部安装抽气孔和插温度计孔用于采集气体和观测箱内温度变化。采样底座为桌面正中间一个略大于盆栽桶外径的圆孔带凹槽有机玻璃桌子，凹槽高度5 cm，采集气体时将采样箱置于底座凹槽内，凹槽内加水密封防止漏气；沿圆孔四周粘上5 cm厚的硅橡胶圈，胶圈周围有5 cm深的凹槽，采集气体时加水密封，以便桶沿压上后造成桶沿和桌孔间相对局部密封条件。每7 d采集气体1次，每次采集均在上午9：00—11：00完成。分别在罩箱后的0、10、20、30 min用50 mL注射器从箱中抽取气体，来回抽动3次以完全混匀气体，抽出50 mL通过旋转三通阀转移到0.5 L气体采样袋备测，并同步测定采样箱内温度。CH4和CO2由带有氢火焰离子检测器的气相色谱仪（岛津GC2010）测定，N2O由带有Ni63电子捕获检测器的气相色谱仪（岛津GC2014）测定。水稻收获后使用土钻在每个盆内取0～20 cm深混合样，带回实验室测定土壤养分指标。土壤有机质采用重铬酸钾容量法测定，土壤全氮采用半微量开氏法测定，土壤铵态氮和硝态氮采用流动分析仪测定，土壤速效磷采用0.03～0.025 mol·L-1HCl法测定，土壤速效钾采用NH4OAc浸提火焰光度法测定。

1.5 数据处理与分析方法

1.5.1 CH4、N2O和CO2排放通量计算

CH4、N2O和CO2排放通量计算公式如下：

1.5.2 CH4、N2O和CO2累积排放量计算

式中：Fi表示各生长期内CH4和N2O平均排放通量；Dn表示各生长期的天数。

1.5.3 增温潜势和综合温室效应计算

综合温室效应通常用来估算不同温室气体对气候变化的综合效应[18]。据IPCC统计，在100年时间尺度上，CH4和N2O的全球增温潜势分别为CO2的25倍和298倍[19]。CH4增温潜势（GWPCH4）、N2O增温潜势（GWPN2O）和综合温室效应（GWP）的计算公式分别为：

式中：RCH4为CH4季节累积排放量，kg·hm-2；RN2O为N2O季节累积排放量，kg·hm-2。

1.5.4 温室气体排放强度计算

温室气体排放强度是CH4和N2O总增温潜势与作物产量的比值，是综合评价各处理温室效应的指标[20]。

式中：GHGI为温室气体强度，kg CO2-eq·kg-1；GWP为CH4和N2O总增温潜势，kg CO2-eq·hm-2；产量为各处理单位面积平均产量，kg·hm-2。

1.5.5 净生态系统经济预算

净生态系统经济预算（NEEB）是作物生产和农业活动的主要考虑因素，可以对实施不同措施的农田进行经济可行性评价[13]。

NEEB=产量收益-农业活动成本-GWP成本（7）式中：NEEB单位为元·hm-2，产量收益用当前水稻价格（2260元·t-1）和水稻产量来计算；农业活动成本根据现行定价包括机械耕作费用（1200元·hm-2）、秸秆还田费用（1250元·hm-2）、种子（1250元·hm-2）、化肥（2282元·hm-2）、硝化抑制剂（DCD）（495元·hm-2）、农药和除草剂（1125元·hm-）2、机械收获（1200元·hm-2）；GWP成本根据碳交易价格（103.7元·t-1CO2-eq）和GWP计算[21]。

1.5.6 数据处理

运用Excel软件和SPSS 16.0软件进行数据统计与分析，所有数据的测定结果均以平均值±标准差的形式表示，用LSD进行差异显著性检验。

2 结果与分析

2.1 稻草还田下添加DCD对稻田CH4、N2O、CO2排放通量季节变化的影响

各处理在水稻生育期内CH4排放通量变化趋势基本相同，具有明显的季节性变化特征，呈现双峰型排放规律（图1）。CH4排放通量最高峰出现在分蘖期；中期烤田后，CH4排放通量逐渐降低；重新灌水以后，孕穗期又出现一个短暂且微弱的排放峰，随后CH4排放通量均下降，至成熟期，CH4排放通量几乎为零。最大峰值出现时，CH4排放通量为CF＋S＞CF＋S＋DCD＞CF＞CF＋DCD＞CK，分别达到36.46、31.82、27.42、23.91、20.46 mg·m－2·h－1。CH4排放通量高峰出现在水稻分蘖期，可能是由于这一时期水稻生长最为旺盛，光合作用最强，生成的光合作用产物多，向根系输送光合产物也多，并且该时期土壤温度较高，水稻完全处于淹水状态，土壤处于还原环境条件下，这些条件有利于稻田产甲烷菌的快速增长和活性提高，从而导致大量CH4排放[22－23]。第二个排放峰出现在水稻孕穗期，可能与该时期水稻重新淹水有关，同时由于水稻根系和腐烂物质给土壤提供了较多的产CH4基质，有利于CH4的生成，此时CH4排放通量虽然小于水稻分蘖期，但却大于生育后期[24]。

水稻生长期内N2O排放通量季节变化规律与CH4完全不同（图2）。水稻生育前期N2O排放通量非常微弱；中期烤田后在开始干湿交替管理模式下，CK、CF和CF+DCD出现较大排放峰，此时排放通量为CF＞CK＞CF+DCD，分别达到129.64、73.13 μg·m－2· h－1和59.98 μg·m－2·h－1；一周之后，CF＋S和CF＋S+ DCD出现微弱排放峰，此时排放通量为CF＋S＞CF＋S+ DCD，分别达到55.64 μg·m－2·h－1和36.66 μg·m－2·h－1；水稻生育后期N2O排放通量相对在逐渐减弱。

图1 稻草还田下添加DCD稻田CH4排放通量季节变化Figure 1 CH4fluxes of DCD addition under rice straw return during rice growth

图2 稻草还田下添加DCD稻田N2O排放通量季节变化Figure 2 N2O fluxes of DCD addition under rice straw return during rice growth

水稻生长期内CO2排放通量动态变化趋势相同（图3）。返青期CO2排放通量较小；进入分蘖期CO2排放通量逐渐增大，至水稻孕穗期、烤田期间出现最大排放峰，此时排放通量为CF＋S+DCD＞CF＋S＞CF+ DCD＞CF＞CK，分别达到1 683.38、1 651.66、1 387.36、1 329.62、662.02 mg·m－2·h－1；水稻生育后期CO2排放通量维持在较高状态。

2.2 稻草还田下添加DCD对稻田CH4、N2O和CO2累积排放量、增温潜势和GWP的影响

由图4可知，稻田CH4累积排放量以分蘖期占季节排放总量比例最大，占排放总量的46.2%～49.2%，成熟期比例最低；水稻成熟期N2O累积排放量占季节排放总量比例最大，占排放总量的43.7%～63.5%，返青期比例最低。添加DCD水稻分蘖期CH4排放量是无添加DCD处理的73.8%～81.8%，添加DCD水稻成熟期稻田N2O排放量是无添加DCD处理的74.1%～81.3%，表现出添加DCD对稻田CH4和N2O排放的显著抑制作用。在整个水稻生长季节稻田N2O累积排放量较为微弱，N2O的累积排放主要集中在水稻生育后期。

从表1可以看出，CH4季节累积排放量、CH4季节增温潜势和综合温室效应大小顺序一致，均为CF+ S＞CF＞CF+S+DCD＞CF+DCD＞CK。CH4季节累积排放量范围为135.14～231.43 kg·hm－2，添加DCD均极显著（P＜0.01）降低CH4排放。CF与CF+DCD相比，降幅为23.2%；CF+S和CF+S+DCD相比，降幅为20.7%。添加DCD均极显著（P＜0.01）降低N2O排放，CF与CF+DCD相比，降幅为33.3%；CF+S和CF+S+DCD相比，降幅为31.9%。添加DCD对水稻生育期内CO2排放影响不明显。添加DCD均显著（P＜0.01）降低CH4季节增温潜势，CF与CF+DCD相比降幅为23.1%，CF+S和CF+S+DCD相比，降幅为20.7%。N2O季节累积排放量范围为0.36～0.91 kg·hm－2，大小顺序为CF＞CF+DCD＞CF+S＞CK＞CF+S+DCD，秸秆还田可以减少稻田N2O的排放并且减排效果明显。添加DCD均极显著（P＜0.01）降低N2O排放。CF与CF+DCD相比，降幅为33.3%；CF+S和CF+S+DCD相比，降幅为31.9%。

图3 稻草还田下添加DCD稻田CO2排放通量季节变化Figure 3 CO2fluxes of DCD addition under rice straw return during rice growth

图4 水稻不同生育期CH4和N2O累积排放量Figure 4 Cumulative fluxes of CH4and N2O in different growth stages during rice growth

N2O季节增温潜势大小为CF＞CF+DCD＞CF+S＞CK＞CF+S+DCD。添加DCD均极显著（P＜0.01）降低N2O季节增温潜势，CF与CF＋DCD相比降幅为32.1%，CF＋S和CF＋S＋DCD相比，降幅为33.1%。CH4是稻田温室效应的最主要贡献者，它对稻田温室效应的贡献远大于N2O气体，而N2O对温室效应的贡献率小于6%。添加DCD对综合温室效应产生显著影响，CF＋S＋DCD的综合温室效应分别比CF和CF+S降低了391.10 kg CO2－eq·hm－2和1 249.14 kg CO2－eq·hm－2，降幅为7.68%和21.01%。该盆栽试验温室气体减排措施的减排效果均达到了极显著性差异（P＜0.01）。

2.3 稻草还田下添加DCD对水稻产量、温室气体排放强度和净生态系统经济预算的影响

从表2可以看出，添加DCD显著增加水稻产量，CF＋DCD和CF＋S＋DCD与CF相比，水稻产量分别提高了9.5%和25.0%，均达到极显著性差异。添加DCD可以显著降低温室气体排放强度，温室气体排放强度大小顺序为CK＞CF＋S＞CF＞CF＋S＋DCD＞CF＋DCD，CF＋S＋DCD和CF＋DCD相比CF处理分别减少了26.9%和31.2%，均达到极显著差异性。由此得出，CF＋S＋DCD和CF＋DCD为在增加水稻产量基础上减少温室气体排放的较优施肥措施。

在影响净生态系统经济预算（NEEB）的因素中，农业活动成本在试验设计时已经是固定的。然而CF＋DCD、CF＋S和CF＋S＋DCD的农业活动成本比CK多495、1250元和1745元，是因为CF＋DCD需要施用DCD，CF＋S需要稻草还田，CF＋S＋DCD需要稻草还田和施用DCD。产量收益和GWP成本分别根据试验中水稻产量和综合温室效应（GWP）计算获得。净生态系统经济预算大小顺序为CF＋S＋DCD＞CF＋DCD＞CF＋S＞CF＞CK，CF＋S＋DCD的净生态系统经济预算相比CF增加了29.0%，达到极显著差异性。添加DCD显著增加水稻产量和降低GWP成本。另外，在同样的施肥条件下添加DCD使净生态系统经济预算显著增加16.8%～20.1%。

表1 CH4、N2O、CO2累积排放量和温室效应Table 1 Cumulative emissions of CH4，N2O and CO2and global warming potential（100 a）during rice growth

表2 不同处理下水稻产量、温室气体排放强度和净生态系统经济预算变化Table 2 Changes in crop grain yields，GHGI and NEEB under different treatments

2.4 温度与水位对稻田CH4、N2O和CO2排放相关性分析

稻田CH4、N2O和CO2排放受土壤类型、施肥种类及施用量、土壤温度、土壤水分等诸多因素的影响。温度和水位是影响CH4、N2O和CO2排放的重要环境因素。本试验条件下，CH4、N2O和CO2温室气体数据表明，箱内温度与稻田水位对CH4、N2O和CO2的排放存在一定的影响（表3）。在淹水条件下，箱内温度和稻田水位与稻田CH4的排放均呈极显著线性正相关关系。在整个水稻生长期间，温度和水位对N2O排放的影响则与CH4不一致，温度和水位与N2O排放之间均呈极显著负相关关系。CO2排放与温度之间呈极显著正相关关系，与水位之间呈极显著负相关关系。

表3 温度和水位与稻田CH4、N2O和CO2排放相关分析Table 3 Correlation analysis of temperature and water level with CH4，N2O and CO2emissions in paddy field

表4 不同处理下土壤养分状况Table 4 Soil nutrient contents under different treatments

2.5 稻草还田下添加DCD对土壤养分状况的影响

从表4可以看出，不施氮肥处理由于地力的消耗使稻田土壤的养分含量逐渐减少。与CF相比，CF+S和CF+S+DCD显著提高土壤有机质、全氮、硝态氮、铵态氮和速效钾含量。pH值、有机质、全氮、铵态氮、速效磷和速效钾含量均在CF+S+DCD处理中最高，秸秆还田下添加DCD在提高土壤养分方面的作用最为明显。与不添加DCD相比，添加DCD可降低硝态氮含量，提高铵态氮含量。

3 讨论

3.1 添加DCD对稻田CH4和N2O排放的影响

稻田CH4排放主要由甲烷产生、甲烷氧化和甲烷从土壤传送到大气三个过程决定。甲烷产生过程由产甲烷菌来完成，施入DCD可有效控制稻田CH4排放，其原因可能是DCD抑制产甲烷菌和甲烷氧化菌的活性[25-26]。CH4氧化过程能消耗掉稻田土壤产生CH4总量的50%～90%[27]，主要发生在根际土壤界面和水土界面这两个氧气较富足的区域，而其氧化过程主要由CH4氧化菌和氨氧化菌完成。本研究中施用DCD可提高稻田土壤铵态氮含量，可能是因为施入DCD可延缓-N的形成并削弱硝化作用，使土壤中-N含量增加浓度增大，而促进甲烷氧化菌的生长和甲烷氧化，从而导致CH4排放减少[28]。也有研究发现大量存在的抑制CH4氧化，抑制的原因是和CH4具有相似的分子结构，竞争CH4氧化菌酶系统相同的位点，降低了CH4氧化酶的活性，从而抑制CH4氧化的作用，促进CH4的排放[29-30]。水稻在淹水厌氧情况下施入DCD可减少CH4的排放，可能是因为DCD与尿素混施显著增加地上部分水稻植株生物量，水稻根际呈现较强的氧化状态，提高水稻根际氧化CH4能力，从而降低CH4排放[31]。研究还发现施入DCD能提高水稻根际的土壤Eh，特别是水稻生长旺盛的分蘖期，土壤Eh越高，CH4排放越少[32]。

稻田N2O排放是由N2O产生、转化和传输三个过程共同作用的结果。稻田N2O产生是一个复杂的物理、化学和生物学过程，主要是在土壤微生物的参与下，通过硝化作用、反硝化作用、硝态氮异化还原成铵作用（DNRA）及化学反硝化作用完成的。在水稻生长季节淹水期间，由于极端土壤还原条件，土壤产生的N2O可被进一步还原转化为N2。添加DCD对N2O的排放具有明显的抑制作用，可能是由于DCD通过抑制硝化细菌的氨单加氧酶（AMO）活性延缓氧化为的进程，从而延缓了-N的形成，影响-N的转化过程，降低微生物的硝化作用，因此也降低了后续反硝化的可用性。已有研究发现，DCD能有效抑制土壤中硝化和反硝化作用的进行，降低-N转化过程进而减少N2O的产生[33]。本研究中添加DCD土壤中-N含量增加，-N含量、CH4和N2O排放量降低就证明了这一点（表4）。此外，硝化产物中N2O比例下降可能是N2O排放降低的另一原因[34]。Lan等[14]报道DCD除了对硝化进程产生影响外，同样可减少硝化产物中N2O的比例。本研究中施用DCD可提高稻田土壤pH值，可能是因为施用DCD削弱了硝化作用，减弱了硝化过程产生的氢离子引起的酸化作用，从而使土壤pH值升高。翟胜等[35]报道土壤CH4和N2O排放量随酸化程度的加深而增加。本研究也发现在酸性土壤中添加DCD能提高土壤pH值，减少CH4和N2O的排放。因此，酸性土壤施用DCD对抑制CH4和N2O的排放有较好的效果。

3.2 添加DCD对水稻产量、GWP、GHGI和NEEB的影响

添加DCD显著增加水稻产量可能是由于DCD能提高氮肥利用率，增加土壤氮的生物有效性和作物对氮的吸收，使土壤中NH+4-N浓度升高，而水稻主要以NH+4-N形式吸收氮，从而促进水稻生长。同时DCD也是一种缓释肥料（含氮量为66.7%），在土壤中最终被分解为CO2和NH+4，不会对土壤产生不良影响。Ghosh等[36]研究发现，硝化抑制剂DCD与尿素混施可提高水稻产量和水稻生物量，但水稻分蘖数几乎不受影响。本研究中，添加DCD可以显著降低GWP和GHGI。与不添加DCD相比，传统施肥稻草还田下添加DCD可使GWP和GHGI降低的比例分别为21.01%和28.42%。但该结果只是稻草还田下盆栽试验1年的表现，还需要长期的大田试验来证实。

NEEB可用来表示不同农业措施下农艺生产力和环境可持续性之间的关系（例如，温室气体排放量），直接影响政府决策和农民参与的热情程度[21]，为政府部门指导农民制定相关农业政策提供科学依据[13]。但稻草还田下添加DCD对NEEB影响几乎没人关注。许多研究主要集中在添加抑制剂对水稻经济效益的影响[26，37]，然而这些研究在计算中没有包括GWP成本。稻草还田下添加DCD施肥技术的综合经济评价系统不仅要考虑水稻产量收益和农业活动成本，也要把GWP成本考虑进去。本研究发现，与CF相比CF＋S＋DCD显著增加NEEB，表明稻草还田下添加DCD可能是水稻生产中提供高经济效益和环境效益最为合适的农业战略。

4 结论

添加DCD可有效控制稻田CH4和N2O排放，而对CO2排放影响不明显。与传统施肥稻草还田相比，稻草还田下添加DCD未显著影响水稻生育期内稻田的CO2排放，但可显著降低20.7%的CH4排放和31.9%的N2O排放，显著降低21.01%和28.42%的GWP和GHGI，显著增加10.0%的水稻产量和20.1%的NEEB。总的来看，稻草还田下添加DCD是一种科学有效和经济可行的温室气体减排措施。

致谢：中国科学院重庆绿色智能技术研究院的崔键副研究员和中国科学院南京土壤研究所的程宜副研究员在本文中英文摘要写作等上的建议和指导！

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Effects of DCD addition on CH4,N2O and CO2emissions from paddy field under rice straw incorporation

WANG Guo-qiang1,2,CHANG Yu-yan1,SONG Xing-xing1,ZHU Si-ming1,MAO Yan-ling1*
（1.College of Resources and Environmental Sciences,Fujian Agriculture and Forestry University,Fuzhou 350002,China;2.Department of A－gricultural Science and Technology,Tibet Vocational Technical College,Lhasa 850030,China）

Incorporation of crop residues in agricultural soils can maintain soil organic matter,but simultaneously stimulates greenhouse gas emission．The application of the nitrification inhibitor has been demonstrated to inhibit effectively greenhouse gas emission．However,it remains largely unknown in effects of the nitrification inhibitor application on soil CH4,N2O and CO2emissions under straw return in farmland．In the present study,the emissions of farmland soil CH4,N2O and CO2under rice straw return were investigated and estimated when the nitrification inhibitor（dicyandiamide,abbreviated DCD）was applied during the whole rice growing season through the pot experiment.The experiment included five treatments：conventional fertilization（CF）,conventional fertilization plus DCD（CF+DCD）,conventional fertilization plus straw return（CF+S）,conventional fertilization plus straw return and DCD（CF+S+DCD）,and no input of fertilizers as control（CK）．The results showed that CH4and CO2emissions during the whole rice growing season were highest in the CF+S treatment,followed by CF+S+ DCD treatment,and lowest in CK treatment．In contrast,N2O during the whole rice growing season were highest in the CF treatment,followed by CF+DCD treatment,and lowest in CF+S+DCD treatment．Compared with CF and CF+S treatments,the application of nitrification inhibitor significantly reduced CH4and N2O emissions．In general,both straw return and nitrification inhibitor application significantly in－creased rice yield and net ecosystem economic budget（NEEB）but decreased global warming potential（GWP）and greenhouse gas intensity（GHGI）．Compared with CF and CF+S treatments,the application of nitrification inhibitor increased crop yield by 9.5%and 10.0%,and NEEB by 16.8%and 20.1%,but decreased GWP by 23.7%and 21.0%,and GHGI by 23.7%and 21.1%．Thus,the application of nitrification inhibitor can significantly decrease greenhouse gas and sustain crop yield irrespective of straw return．Our results suggest that the combined of straw return and DCD application can be an effective greenhouse gas mitigation strategy without sacrifice crop yield．

rice straw incorporation;dicyandiamide（DCD）;global warming potential;greenhouse gas intensity;net ecosystem economic budget

X511

A

1672-2043（2016）12-2431-09

10.11654/jaes.2016-0877

王国强，常玉妍，宋星星，等.稻草还田下添加DCD对稻田CH4、N2O和CO2排放的影响[J].农业环境科学学报,2016,35（12）：2431-2439.

2016－07－02

国家自然科学基金项目（30972346）；国家科技支撑计划项目（2014BAD15B01）

王国强（1979—），男，河南南阳人，博士，副教授，主要从事稻田温室气体排放研究。E-mail：wgq430@163.com

*通信作者：毛艳玲E-mail：fafum@126.com