【摘 要】
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水稻是我国主要的粮食作物之一,中国稻田面积约占世界水稻总面积的23%,稻田生态系统是CH4和N2O的重要排放源。农田土壤施用生物质炭增加了土壤碳的稳定性,植物氮利用效率增加,从而减少了对氮的施用量,对土壤C、N循环和温室气体排放产生重要影响。腐殖酸是动植物遗骸经过微生物的分解和转化、地球化学的一系列过程造成和积累起来的一类有机物质,腐殖酸的施用对土壤有机质和作物产量具有重要影响。本文以浙江临安水稻
【基金项目】
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浙江省重点研发计划项目(2019C02008-03);
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水稻是我国主要的粮食作物之一,中国稻田面积约占世界水稻总面积的23%,稻田生态系统是CH4和N2O的重要排放源。农田土壤施用生物质炭增加了土壤碳的稳定性,植物氮利用效率增加,从而减少了对氮的施用量,对土壤C、N循环和温室气体排放产生重要影响。腐殖酸是动植物遗骸经过微生物的分解和转化、地球化学的一系列过程造成和积累起来的一类有机物质,腐殖酸的施用对土壤有机质和作物产量具有重要影响。本文以浙江临安水稻种植区的水稻田为研究对象,设置6个处理:(1)B0F0(对照,生物质炭和腐殖酸用量均为0)(2)B0F1(单施腐殖酸,腐殖酸用量为600 kg·hm-2)(3)B0F2(单施腐殖酸,腐殖酸用量为1200 kg·hm-2)(4)B1F0(单施生物质炭,生物质炭用量为20 t·hm-2)(5)B1F1(生物质炭和腐殖酸配施:生物质炭和腐殖酸用量分别为20 t·hm-2和600 kg·hm-2)(6)B1F2(生物质炭和腐殖酸配施,生物质炭和腐殖酸用量分别为20 t·hm-2和1200 kg·hm-2),以探明生物质炭与腐殖酸施用对稻田土壤CH4和N2O气体排放以及水稻产量的影响,为进一步探讨稻田土壤固碳减排提供数据支撑和理论依据。主要研究结果如下:(1)生物质炭显著增加了土壤pH值(P<0.05),腐殖酸对土壤p H值没有显著影响,生物质炭和腐殖酸对土壤p H值不存在显著的交互作用(P>0.05)。生物质炭和腐殖酸均显著影响了土壤NH4+-N,生物质炭和腐殖酸对土壤NH4+-N存在显著的交互作用(P<0.05)。生物质炭显著降低了土壤NO3--N(P<0.05),腐殖酸对土壤NO3--N没有显著影响(P>0.05),生物质炭和腐殖酸对土壤NO3--N不存在显著交互作用(P>0.05)。(2)生物质炭显著降低了土壤脲酶活性,腐殖酸显著增加了土壤脲酶活性(P<0.05),生物质炭和腐殖酸对土壤脲酶活性不存在显著的交互作用(P>0.05)。生物质炭显著增加了土壤蔗糖酶活性(P<0.05),腐殖酸对土壤蔗糖酶活性没有显著影响,生物质炭和腐殖酸对土壤蔗糖酶活性不存在显著的交互作用(P>0.05)。生物质炭显著增加了土壤过氧化氢酶活性(P<0.05),腐殖酸对土壤过氧化氢酶活性没有显著影响,生物质炭和腐殖酸对土壤过氧化氢酶活性不存在显著的交互作用(P>0.05)。(3)生物质炭和腐殖酸对土壤MWD均有显著影响(P<0.05),生物质炭和腐殖酸对土壤MWD存在显著交互作用(P<0.05)。(4)与B0F0相比,单独施用生物质炭和腐殖酸或生物质炭与腐殖酸配施均降低了土壤CH4累积排放量,降幅为11.0%-46.6%,B0F2处理土壤CH4累积排放量最低。生物质炭对CH4累积排放量没有显著影响(P>0.05),腐殖酸显著降低了CH4累积排放量(P<0.05),生物质炭和腐殖酸对CH4累积排放量存在显著的交互作用(P<0.05)。(5)与B0F0相比,单独施用生物质炭和腐殖酸或生物质炭与腐殖酸配施均增加了土壤N2O累积排放量,增幅为46.8%-164.9%,B0F1处理土壤N2O累积排放量最高。生物质炭处理对N2O累积排放量没有影响(P>0.05),腐殖酸处理显著影响了N2O的累积排放量(P<0.05),生物质炭和腐殖酸对N2O累积排放量存在显著交互作用(P<0.05)。(6)生物质炭和腐殖酸对水稻株高、株重、穗长、千粒重和产量均没有显著影响(P>0.05)。生物质炭处理对GWP(Global Warming Potential)和GHGI(Greenhouse Gas Intensity)没有显著影响(P>0.05),腐殖酸处理显著降低了GWP和GHGI(P<0.05),生物质炭和腐殖酸对GWP和GHGI存在显著交互作用(P<0.05)。不同处理GHGI的大小顺序为:B0F0>B1F0>B0F1>B1F2>B1F1>B0F2,单独施用生物质炭和腐殖酸或者生物质炭与腐殖酸配施均能在一定程度上减少单位水稻产量的温室气体排放强度(GHGI),B0F2处理的GHGI最低,表明单施腐殖酸处理(腐殖酸用量为1200 kg·hm-2)时稻田土壤的减排效果和环境效应最好。
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