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氧化亚氮(N2O)与全球三大环境问题——全球变暖、臭氧层破坏和酸沉降息息相关，近年来不断引起研究学者们的重视。稻田是大气N2O的重要排放源，约占全球氧化亚氮排放的25%。因此，开展稻田N2O气体减排工作对改善全球气候变化具有重要意义。
脱硫石膏是燃煤电厂烟气脱硫的主要副产物，在2019年国家发改委环资司发布的相关报告中仍被列为重点固体废弃物，可见其具有很大的利用空间。由于富含大量的硫元素，施入农田后能通过增强硫酸盐还原菌活性从而抑制稻田甲烷排放，越来越多的研究人员建议将其应用于农业方面来降低农田CH4的排放，其施入农田后对其他气体排放的影响也逐渐被重视。脱硫石膏中丰富的营养元素可能会影响硝化和反硝化细菌的生长代谢活动，从而间接影响N2O的排放。生物炭作为一种新型材料，由于具有疏松多孔的结构和特殊的理化性质，其在土壤温室气体减排方面的研究备受相关学者的关注。生物炭中富含大量有机碳，施入土壤后可能会通过改变植物对土壤养分的吸收来影响农田N2O的排放。
目前，脱硫石膏和生物炭在农田N2O气体排放的研究大多集中于两种材料单独施用对土壤N2O气体排放的影响，对于两种材料混施的研究相对较少，连续观测几年的长期研究更是罕见。本文以重庆市典型的黄壤性稻田为研究对象，采用静态暗箱-气相色谱法，于2017年5月——2020年1月对稻田N2O的排放通量进行原位观测。设置B(不种水稻，不施脱硫石膏和生物炭)、CK(种水稻，不施脱硫石膏和生物炭)、T1(种水稻，单施4t·hm-2生物炭)、T2(种水稻，混施4t·hm-2生物炭+4t·hm-2脱硫石膏)、T3(种水稻，混施4t·hm-2生物炭+8t·hm-2脱硫石膏)和T4(种水稻，混施4t·hm-2生物炭+16t·hm-2脱硫石膏)6个处理。对比分析了各个处理稻田N2O的排放规律和排放通量，探究土壤性质对N2O排放的影响，结合水稻产量性状，拟为生物炭和脱硫石膏于稻田N2O气体排放的影响提供部分实验和理论依据。主要研究结果如下：
1.稻田土壤性质的动态变化
种植水稻、单施生物炭、混施生物炭和脱硫石膏对土壤表层温度、土壤Eh、土壤pH、土壤重量含水率和淹水深度影响不显著(P>0.05)。不同处理下土壤体积含水率有明显差异(P>0.05)。在水稻生长期，种植水稻对土壤体积含水率无显著影响；在休闲期，种植水稻使土壤体积含水率增加1.4%~2.7%。水稻生长期和休闲期，单施生物炭对土壤体积含水率影响皆不显著。混施脱硫石膏和生物炭会显著增加土壤体积含水率1.6%~5.2%，且混施材料中脱硫石膏添加量越高，土壤体积含水率越大。
2.种植水稻对稻田土壤N2O排放的影响
水稻生长期和休闲期B处理N2O平均排放通量分别为245.5μgN·m-2·h-1和760.2μgN·m-2·h-1。与CK处理相比，种植水稻使水稻生长期和休闲期N2O平均排放通量分别降低了94.00%和80.90%。水稻生长期和休闲期B处理N2O累积排放量平均值分别为0.52kgN·hm-2和2.25kgN·hm-2。与CK处理相比，种植水稻可以使水稻生长期和休闲期黄壤性稻田土N2O累积排放量分别降低94.23%和75.56%。种植水稻每年可显著减少黄壤性稻田土77.37%~89.45%的N2O排放。
3.脱硫石膏与生物炭混施对稻田土壤N2O排放的影响
水稻生长期和休闲期CK处理N2O平均排放通量分别为14.72μgN·m-2·h-1和145.2μgN·m-2·h-1。与T1、T2、T3和T4四组处理相比，无论是水稻生长期还是休闲期，脱硫石膏和生物炭混施及生物炭单施对黄壤性稻田土N2O瞬时排放的影响不显著。水稻生长期和休闲期CK处理N2O累积排放量平均值分别为0.029kgN·hm-2和0.553kgN·hm-2。监测期间内，与T1、T2、T3和T4四组处理相比，脱硫石膏和生物炭混施及生物炭单施对黄壤性稻田土N2O累积排放的影响不显著。各处理休闲期是稻田N2O的主要排放时期，排放量约占全年的95%。
4.稻田N2O释放量与环境因子的关系
土壤水分是影响酸性黄壤稻田土N2O气体排放的重要环境因子。N2O释放量随着土壤体积含水率先呈指数增加，直到在含水率35%左右时达到最大值，然后下降。稻田N2O排放的最适土壤体积含水率在30%~40%之间。种植水稻、单施生物炭、混施脱硫石膏与生物炭皆并不能改变稻田N2O排放的最适水分条件。各处理N2O最大排放量对应土壤Eh皆在200~400mV间；当土壤Eh<0mV时，稻田N2O排放量很低。温度对酸性黄壤稻田土N2O气体排放的影响不显著。裸地N2O排放量与气温和土壤表层温度间皆正相关，而种植水稻的CK、T1、T2、T3、T4五组处理N2O释放量与气温和土壤表层温度间关系皆不显著(P>0.05)。
5.脱硫石膏与生物炭混施对水稻产量的影响
与CK处理相比，单施生物炭、混施生物炭和脱硫石膏均能显著提高水稻的株高5.94~22.00cm；对水稻有效穗数的影响不显著。单施生物炭、混施生物炭和脱硫石膏均能显著提高水稻的籽粒产量和生物产量，增产范围分别为7.3%~15.9%和2.8%~24.2%，其中混施4t·hm-2生物炭和16t·hm-2脱硫石膏的籽粒产量增产效果最为明显；混施4t·hm-2生物炭和16t·hm-2脱硫石膏、混施4t·hm-2生物炭和8t·hm-2脱硫石膏生物产量增产效果最为明显。
脱硫石膏是燃煤电厂烟气脱硫的主要副产物，在2019年国家发改委环资司发布的相关报告中仍被列为重点固体废弃物，可见其具有很大的利用空间。由于富含大量的硫元素，施入农田后能通过增强硫酸盐还原菌活性从而抑制稻田甲烷排放，越来越多的研究人员建议将其应用于农业方面来降低农田CH4的排放，其施入农田后对其他气体排放的影响也逐渐被重视。脱硫石膏中丰富的营养元素可能会影响硝化和反硝化细菌的生长代谢活动，从而间接影响N2O的排放。生物炭作为一种新型材料，由于具有疏松多孔的结构和特殊的理化性质，其在土壤温室气体减排方面的研究备受相关学者的关注。生物炭中富含大量有机碳，施入土壤后可能会通过改变植物对土壤养分的吸收来影响农田N2O的排放。
目前，脱硫石膏和生物炭在农田N2O气体排放的研究大多集中于两种材料单独施用对土壤N2O气体排放的影响，对于两种材料混施的研究相对较少，连续观测几年的长期研究更是罕见。本文以重庆市典型的黄壤性稻田为研究对象，采用静态暗箱-气相色谱法，于2017年5月——2020年1月对稻田N2O的排放通量进行原位观测。设置B(不种水稻，不施脱硫石膏和生物炭)、CK(种水稻，不施脱硫石膏和生物炭)、T1(种水稻，单施4t·hm-2生物炭)、T2(种水稻，混施4t·hm-2生物炭+4t·hm-2脱硫石膏)、T3(种水稻，混施4t·hm-2生物炭+8t·hm-2脱硫石膏)和T4(种水稻，混施4t·hm-2生物炭+16t·hm-2脱硫石膏)6个处理。对比分析了各个处理稻田N2O的排放规律和排放通量，探究土壤性质对N2O排放的影响，结合水稻产量性状，拟为生物炭和脱硫石膏于稻田N2O气体排放的影响提供部分实验和理论依据。主要研究结果如下：
1.稻田土壤性质的动态变化
种植水稻、单施生物炭、混施生物炭和脱硫石膏对土壤表层温度、土壤Eh、土壤pH、土壤重量含水率和淹水深度影响不显著(P>0.05)。不同处理下土壤体积含水率有明显差异(P>0.05)。在水稻生长期，种植水稻对土壤体积含水率无显著影响；在休闲期，种植水稻使土壤体积含水率增加1.4%~2.7%。水稻生长期和休闲期，单施生物炭对土壤体积含水率影响皆不显著。混施脱硫石膏和生物炭会显著增加土壤体积含水率1.6%~5.2%，且混施材料中脱硫石膏添加量越高，土壤体积含水率越大。
2.种植水稻对稻田土壤N2O排放的影响
水稻生长期和休闲期B处理N2O平均排放通量分别为245.5μgN·m-2·h-1和760.2μgN·m-2·h-1。与CK处理相比，种植水稻使水稻生长期和休闲期N2O平均排放通量分别降低了94.00%和80.90%。水稻生长期和休闲期B处理N2O累积排放量平均值分别为0.52kgN·hm-2和2.25kgN·hm-2。与CK处理相比，种植水稻可以使水稻生长期和休闲期黄壤性稻田土N2O累积排放量分别降低94.23%和75.56%。种植水稻每年可显著减少黄壤性稻田土77.37%~89.45%的N2O排放。
3.脱硫石膏与生物炭混施对稻田土壤N2O排放的影响
水稻生长期和休闲期CK处理N2O平均排放通量分别为14.72μgN·m-2·h-1和145.2μgN·m-2·h-1。与T1、T2、T3和T4四组处理相比，无论是水稻生长期还是休闲期，脱硫石膏和生物炭混施及生物炭单施对黄壤性稻田土N2O瞬时排放的影响不显著。水稻生长期和休闲期CK处理N2O累积排放量平均值分别为0.029kgN·hm-2和0.553kgN·hm-2。监测期间内，与T1、T2、T3和T4四组处理相比，脱硫石膏和生物炭混施及生物炭单施对黄壤性稻田土N2O累积排放的影响不显著。各处理休闲期是稻田N2O的主要排放时期，排放量约占全年的95%。
4.稻田N2O释放量与环境因子的关系
土壤水分是影响酸性黄壤稻田土N2O气体排放的重要环境因子。N2O释放量随着土壤体积含水率先呈指数增加，直到在含水率35%左右时达到最大值，然后下降。稻田N2O排放的最适土壤体积含水率在30%~40%之间。种植水稻、单施生物炭、混施脱硫石膏与生物炭皆并不能改变稻田N2O排放的最适水分条件。各处理N2O最大排放量对应土壤Eh皆在200~400mV间；当土壤Eh<0mV时，稻田N2O排放量很低。温度对酸性黄壤稻田土N2O气体排放的影响不显著。裸地N2O排放量与气温和土壤表层温度间皆正相关，而种植水稻的CK、T1、T2、T3、T4五组处理N2O释放量与气温和土壤表层温度间关系皆不显著(P>0.05)。
5.脱硫石膏与生物炭混施对水稻产量的影响
与CK处理相比，单施生物炭、混施生物炭和脱硫石膏均能显著提高水稻的株高5.94~22.00cm；对水稻有效穗数的影响不显著。单施生物炭、混施生物炭和脱硫石膏均能显著提高水稻的籽粒产量和生物产量，增产范围分别为7.3%~15.9%和2.8%~24.2%，其中混施4t·hm-2生物炭和16t·hm-2脱硫石膏的籽粒产量增产效果最为明显；混施4t·hm-2生物炭和16t·hm-2脱硫石膏、混施4t·hm-2生物炭和8t·hm-2脱硫石膏生物产量增产效果最为明显。