CN114303561A - 一种减少稻田甲烷排放的肥料施用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种减少稻田甲烷排放的肥料施用方法，包括如下步骤：(1)稻田处理：冬作小麦秸秆翻耕还田，同时施用碳铵和微生物菌剂；水稻移栽前施用生物有机肥；(2)秧苗移栽：水稻秧龄20‑25天时将秧苗移栽至经步骤(1)处理的稻田；(3)移栽后肥料施用：分蘖期施用尿素；孕穗期施用微生物液态肥。本发明通过有机肥、化肥与微生物肥的配合，在保证水稻产量的同时有效减少稻田甲烷排放。

Description

一种减少稻田甲烷排放的肥料施用方法

技术领域

本发明属于水稻栽培技术领域，具体涉及一种减少稻田甲烷排放的肥料施用方法。

背景技术

温室气体是气候变暖的主要原因，甲烷(CH₄)作为最主要的温室气体之一，增温潜势是CO₂的28倍。据估算，温室气体排放中约60％的CH₄来自于农业生产，而稻田是农业生产活动中CH₄的主要排放源之一，排放量约占全球温室气体的19％。因此，在确保水稻丰产的同时，能否实现稻田CH₄减排是现代水稻生产面临的新挑战。

稻田CH₄的生成要经过一系列复杂的生物化学反应，是产甲烷古菌和甲烷氧化细菌相互作用的结果，其数量和活性受许多因素的影响，其中施肥是影响其数量和活性的关键因素之一，同时施肥也是保证水稻高产的基础。前人关于施肥对稻田甲烷排放的影响主要集中在肥料种类和施用方式上。目前水稻施肥主要包括传统化肥、有机肥、秸秆还田、生物质炭还田和炭基肥等。不同类型的肥料因所含营养成分有很大差异，其对稻田CH₄排放的影响也表现较大差异性。有机肥是保持土壤肥力、保证农田生态系统可持续发展的重要措施之一，但有机肥直接增加了易被微生物利用的碳(如有机酸、氨基糖等)和腐殖酸，可激活土壤微生物活性，促进产CH₄菌的活性，因而促进CH₄排放。施用化肥代替有机肥可以减少稻田土壤产甲烷菌活性从而有效减少稻田CH₄的排放，但长期施用化肥对稻田土壤和生态环境产生较大影响，诸如土壤板结、酸化、有机质含量下降等一系列环境问题。近年来，缓控释肥的兴起可以在一定程度上缓解高产与减排这一矛盾，但由于其成本较高，作为稻田CH₄减排的肥料施用并不适合。此外，秸秆还田虽然是提高土壤有机质、改良土壤结构、合理利用秸秆资源的有效方式，但同时也会刺激CH₄的排放。

因此，如何提供一种减少稻田甲烷排放的肥料施用方法是本领域亟待解决的问题。

发明内容

本发明公开了一种减少稻田甲烷排放的肥料施用方法，通过有机肥、化肥与微生物肥的配合，在保证水稻产量的同时减少稻田甲烷排放。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种减少稻田甲烷排放的肥料施用方法，包括如下步骤：

(1)稻田处理：

冬作小麦秸秆翻耕还田，同时施用碳铵和微生物菌剂；

水稻移栽前施用生物有机肥；

(2)秧苗移栽：

水稻秧龄20-25天时将秧苗移栽至经步骤(1)处理的稻田；

(3)移栽后肥料施用：

分蘖期施用尿素；

孕穗期施用微生物液态肥。

微生物肥料含有大量有益菌群，可提高土壤中细菌、放线菌与真菌的比例，改善土壤微生物菌群结构，提高土壤持水和保肥能力。同时，微生物肥料能够利用自身富有的功能性有益菌将土壤中难溶性的养分分解转化为可溶性养分，配合有机肥与化肥的施用，调节土壤碳氮比，影响秸秆腐解速率和稻田甲烷的产生、氧化，最终达到减少稻田甲烷排放的目的。

优选地，碳铵用量为40kg/亩；

微生物菌剂用量为20kg/亩；

生物有机肥用量为60kg/亩；

尿素用量9.25kg/亩；

微生物液态肥用量为40kg/亩。

优选地，微生物菌剂符合GB20287-2006；

生物有机肥符合NY884-2012；

微生物液态肥符合NY/T798-2015。

优选地，生物有机肥中N、P₂O₅、K₂O含量分别为0.74％、0.68％、2％；

微生物液态肥中N、P₂O₅、K₂O含量分别为0.84％、0.37％、0.91％。

优选地，步骤(1)中微生物菌剂使用购于浙江森井农业生物技术有限公司的森井复合微生物；其包含分布于43个属，共110个种的微生物，核心菌群包含3个属(科)、10个种，占总群体的83％，菌群内通过糖类、乳酸、短链脂肪酸、正己酸等营养物质的密集的交叉互养网络形成稳定的共生关系，同时又代谢产生多糖、氨基酸、核酸、维生素等复杂营养物质，承托起除核心菌群外更多微生物的营养代谢，菌群稳定性强，有利于形成健康稳定的微生态系统。

步骤(3)中微生物液态肥使用上述微生物菌剂与NPK肥混合配制。

优选地，水稻移栽前5-7天进行冬作小麦秸秆翻耕还田；移栽前1天施用生物有机肥。

优选地，步骤(2)中，

秧苗按照宽行窄距形式移栽；

常规稻20cm×25cm，每穴3-4苗；

杂交稻20cm×30cm，每穴1-2苗。

优选地，还包括秧苗移栽前的秧田期处理：

水稻种子催芽至根长一粒谷，芽长半粒谷播种于秧田；

杂交稻每亩秧田用种量7-8kg，常规稻每亩秧田用种量15-18kg。

优选地，水稻种子催芽前进行如下处理：

选晴天晒种1-2天，再用浸种灵溶液浸足48小时，清水冲洗后催芽。

综上所述，本发明通过有机肥、化肥与微生物肥的配合施用，在保证水稻产量的同时有效减少稻田甲烷排放，实现高产与减排的平衡，适于推广应用。

附图说明

图1所示为不同组别肥料处理对稻田甲烷排放通量的影响；

图2所示为不同组别肥料处理对稻田土壤产甲烷菌和甲烷氧化菌含量的影响。

具体实施方式

下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

1.水稻种子处理

选晴天晒种2天，以提高发芽率及发芽整齐度；晒种时注意防止高温伤种。

晒种后用浸种灵溶液浸足48小时，浸种灵溶液按照浸种灵：水体积比1:15配置，使用时每10kg种子混入16mL浸种灵溶液。浸后用清水冲洗干净，催芽至根长一粒谷，芽长半粒谷，用于播种。

2.秧田期处理

催芽的水稻种子播种于秧田中，杂交稻每亩秧田用种量约7.5kg，常规稻每亩秧田用种量约16kg。

3.稻田处理

水稻移栽前6天冬作小麦秸秆翻耕还田，同时施用碳铵和微生物菌剂；

碳铵用量为40kg/亩，微生物菌剂用量为20kg/亩；

微生物菌剂为购于浙江森井农业生物技术有限公司的森井复合微生物，符合GB20287-2006。

移栽1天前施用生物有机肥，用量为60kg/亩；

生物有机肥中N、P₂O₅、K₂O含量分别为0.74％、0.68％、2％；生物有机肥符合NY884-2012；

4.秧苗移栽及移栽后管理

水稻秧龄约22天时将秧苗移栽至经秸秆还田、碳铵、微生物菌剂和生物有机肥处理的稻田；

秧苗按照宽行窄距形式移栽；常规稻20cm×25cm，每穴3-4苗；杂交稻20cm×30cm，每穴1-2苗。

分蘖期施用尿素，用量9.25kg/亩；

孕穗期施用微生物液态肥，用量为40kg/亩，以水带肥；

微生物液态肥使用森井复合微生物与NPK肥混合配制，N、P₂O₅、K₂O含量分别为0.84％、0.37％、0.91，活菌数≥0.5亿/mL，符合NY/T798-2015。

水稻栽培过程合计N、P₂O₅、K2O养分投入量14.3kg/亩(折纯)。

实施例2

按照实施例1方法种植常规水稻，作为实验组(微生物肥料)，并设置对照组(常规施肥)：

水稻移栽前6天冬作小麦秸秆翻耕还田，水稻秧龄约22天时进行秧苗移栽；每亩NPK养分投入量14.3kg/亩(折纯)，N:P₂O₅:K₂O按1：0.5：1配置；其中60％氮肥、100％磷肥和50％钾肥作为基肥在移栽前一次性施入，分蘖盛期施20％氮肥，孕穗期施20％氮肥和50％钾肥。

比较不同组别肥料处理对水稻产量及其构成的影响，结果如表1所示。

表1

上述结果表明，施用微生物肥料处理后水稻产量与常规施肥处理间产量差异未达显著水平，但增加了4.58％。分析其增产的原因发现，施用微生物肥料后水稻有效穗、结实率和千粒重均增加，增加幅度分别为3.55％、1.60％和0.73％。综上，说明施用微生物肥料能保持水稻在稳产的基础上还略有增加。

进一步地，比较不同组别肥料处理对秸秆腐解的影响，由表2可知，秸秆还田30天后，使用微生物肥料组处理的田块近90％的麦秆已经腐解，秸秆残留率仅为11.29％，明显低于常规施肥处理(残留率为25.68％)。说明使用微生物菌剂配合生物有机肥显著促进了秸秆腐解。

表2秸秆还田30天后大田原位取样情况

进一步地，比较不同组别肥料处理对稻田甲烷排放通量的影响，结果如图1所示。水稻整个生育期，不同肥料处理均出现两个甲烷排放高峰，分别在分蘖盛期(微生物肥料处理甲烷排放通量为29.70mg/m²/h，常规施肥处理排放通量为34.63mg/m²/h)和孕穗期(微生物肥料和常规施肥处理排放通量分别为10.14mg/m²/h和30.88mg/m²/h)。微生物肥料处理明显减少稻田甲烷排放量，与常规施肥处理间差异达显著水平，且两种施肥方式处理稻田甲烷排放均主要集中在移栽至孕穗期，此期间甲烷排放量占整个稻作季的90％以上。整个生育期，微生物肥料处理后稻田甲烷平均排放速率为7.47mg/m²/h，排放通量为20.62g/m²；比常规施肥(对照)处理减少39.65％(常规施肥处理甲烷排放速率为12.38mg/m²/h，排放通量为34.17g/m²)。

进一步地，稻田甲烷的产生和产甲烷菌数量密切相关。比较不同组别肥料处理对稻田土壤产甲烷菌和甲烷氧化菌含量的影响，结果如图2所示。

微生物肥料明显减少稻田CH₄排放量，产甲烷菌测定结果与甲烷排放通量结果一致，微生物肥料处理后稻田土壤产甲烷菌(平均值为8.99×10⁵个/g干土)明显低于常规肥料处理(5.62×10⁵个/g干土)(图2a)。除水稻移栽前(移栽后0d)和收获时(移栽后115d)，两种肥料处理后稻田土壤产甲烷菌没有明显差异外，其他时期微生物肥料处理后稻田土壤产甲烷菌含量均明显低于常规施肥处理。与常规施肥处理相比，微生物肥料处理后稻田土壤产甲烷菌含量减少幅度最大的出现在水稻移栽后28d和83d，分别减少了46.47％和56.72％。

与产甲烷菌含量相反，常规施肥处理后稻田土壤甲烷氧化菌数量明显低于微生物肥料处理(图2b)。整个稻作季，常规施肥处理后稻田土壤甲烷氧化菌平均值比微生物肥料减少36.02％。水稻生长期间，与微生物肥料处理相比，常规施肥处理后稻田土壤甲烷氧化菌减少幅度最大分别出现在水稻移栽后39d和99d，分别减少了73.21％和37.97％。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对上述实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种减少稻田甲烷排放的肥料施用方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)稻田处理：

冬作小麦秸秆翻耕还田，同时施用碳铵和微生物菌剂；

水稻移栽前施用生物有机肥；

(2)秧苗移栽：

水稻秧龄20-25天时将秧苗移栽至经步骤(1)处理的稻田；

(3)移栽后肥料施用：

分蘖期施用尿素；

孕穗期施用微生物液态肥。

2.根据权利要求1所述的一种减少稻田甲烷排放的肥料施用方法，其特征在于，

所述碳铵用量为40kg/亩；

所述微生物菌剂用量为20kg/亩；

所述生物有机肥用量为60kg/亩；

所述尿素用量9.25kg/亩；

所述微生物液态肥用量为40kg/亩。

3.根据权利要求1所述的一种减少稻田甲烷排放的肥料施用方法，其特征在于，

所述微生物菌剂符合GB20287-2006；

所述生物有机肥符合NY884-2012；

所述微生物液态肥符合NY/T798-2015。

4.根据权利要求1所述的一种减少稻田甲烷排放的肥料施用方法，其特征在于，

所述生物有机肥中N、P₂O₅、K₂O含量分别为0.74％、0.68％、2％；

所述微生物液态肥中N、P₂O₅、K₂O含量分别为0.84％、0.37％、0.91％。

5.根据权利要求1所述的一种减少稻田甲烷排放的肥料施用方法，其特征在于，

步骤(2)中，

秧苗按照宽行窄距形式移栽；

常规稻20cm×25cm，每穴3-4苗；

杂交稻20cm×30cm，每穴1-2苗。

6.根据权利要求1所述的一种减少稻田甲烷排放的肥料施用方法，其特征在于，

还包括秧苗移栽前的秧田期处理：

水稻种子催芽至根长一粒谷，芽长半粒谷播种于秧田；

杂交稻每亩秧田用种量7-8kg，常规稻每亩秧田用种量15-18kg。

7.根据权利要求6所述的一种减少稻田甲烷排放的肥料施用方法，其特征在于，

水稻种子催芽前进行如下处理：

选晴天晒种1-2天，再用浸种灵溶液浸足48小时，清水冲洗后催芽。

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