【摘 要】
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生物炭性质是影响生物炭土壤固碳减排效应的关键,而热解温度是影响生物炭性质的重要因素,对不同热解温度生物炭的稻田固碳减排效应的研究有利于增加稻田有机碳固存与应对全球气候变暖。本研究以典型稻田红壤为材料,基于土壤培养试验,按土重的1%等碳量添加过0.25 mm筛的稻秆（RS）及300℃、400℃和500℃下热解制备的稻秆生物炭（RSB300、RSB400、RSB500）,并设置对照（CK）处理,对比分
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生物炭性质是影响生物炭土壤固碳减排效应的关键,而热解温度是影响生物炭性质的重要因素,对不同热解温度生物炭的稻田固碳减排效应的研究有利于增加稻田有机碳固存与应对全球气候变暖。本研究以典型稻田红壤为材料,基于土壤培养试验,按土重的1%等碳量添加过0.25 mm筛的稻秆（RS）及300℃、400℃和500℃下热解制备的稻秆生物炭（RSB300、RSB400、RSB500）,并设置对照（CK）处理,对比分析了稻秆与稻秆生物炭添加0天、30天与120天时,稻田红壤中可溶性有机碳（DOC）、总有机碳（TOC）、游离态粗颗粒有机碳（fcPOC）、游离态细颗粒有机碳（ffPOC）、闭蓄态颗粒有机碳（oPOC）、游离态矿物结合态有机碳（fMOC）及闭蓄态矿物结合态有机碳（oMOC）的变化差异,探讨了稻田红壤中CH4和CO2排放规律及影响因素;基于水稻盆栽试验,分析了种植水稻下500℃热解制备的稻秆生物炭添加（CK,RSB500）及不种植水稻（NCK,NRSB500）对稻田红壤有机碳组分及CH4和CO2排放通量的影响差异与原因。研究主要结果如下:（1）稻秆生物炭添加0天与120天时,稻田红壤中DOC含量分别显著增加了54.5%～84.7%和31.4%～86.2%,而添加30天时,稻田红壤中DOC含量则显著降低了37.5%～47.2%。稻秆生物炭添加可以显著提高稻田红壤总有机碳及各有机碳组分含量,且随着添加时间的延长,稻田红壤中fcPOC与fMOC含量显著降低,而oPOC与oMOC含量则显著增加。不同热解温度的稻秆生物炭添加下稻田红壤中fMOC总量与f-Fe2O3含量呈显著正相关关系。（2）稻秆生物炭添加120天后,稻田红壤中CO2累积排放量降低了16.3%～16.6%;而CH4的累积排放量则有不同程度地增加:与对照处理相比,RSB300与RSB400处理的稻田红壤CH4累积排放量分别显著提高了218.0%和84.7%,而RSB500处理中则无显著变化。稻秆生物炭添加提高了稻田红壤中CH4和CO2潜在排放量的半周转期,降低了稻田红壤有机碳向大气周转的速度。多元回归分析表明,DOC是影响稻田红壤中CH4和CO2潜在排放量的主要正向影响因素。（3）水稻种植下500℃热解的稻秆生物炭添加可显著提高稻田红壤中DOC含量及POC含量和比例,而对MOC含量无显著影响,并显著降低了MOC比例;与NRSB500处理相比,RSB500处理可以显著提高稻田红壤中fcPOC和oPOC含量。稻秆生物炭添加显著降低了稻田红壤中f-Fe2O3含量与Eh,显著提高了稻田红壤pH,进而增加了DOC、POC和fMOC总量。（4）水稻种植下,500℃热解的稻秆生物炭添加使得拔节期、灌浆期和成熟期稻田CO2排放通量分别显著降低了96.9%、37.1%和37.7%,同时拔节期和成熟期稻田CH4排放通量分别显著降低了45.0%和40.7%;稻田CO2排放通量与水稻H、Bi和TQ呈显著正相关关系,与ST、Gs和Tr呈显著负相关关系;稻田CH4排放通量与水稻Ci呈显著负相关关系,与SPAD和Pn呈显著正相关关系（P＜0.05）。无水稻种植下,500℃稻秆生物炭添加显著降低了抽穗期和成熟期稻田CO2排放通量,同时显著降低了拔节期稻田CH4排放通量,并显著增加了成熟期稻田CH4排放通量;稻田CH4排放通量与SBC呈显著负相关关系,与ST呈显著正相关关系（P＜0.05）。种植水稻显著降低了分蘖期到灌浆期稻田CO2排放通量,显著增加了成熟期稻田CO2排放通量和分蘖期、拔节期及成熟期稻田CH4排放通量（P＜0.05）。添加稻秆生物炭将稻田拔节期CH4排放峰延缓至抽穗期。总的来看,稻秆生物炭添加有利于稻田红壤的固碳减排,且稻秆生物炭的热解温度是影响其固碳减排效果的重要因素,其中500℃热解的稻秆生物炭固碳减排效果最好,在实际水稻种植过程中其固碳减排效果同样显著。
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