论文部分内容阅读
农作物秸秆还田利用是农田生态系统养分循环中的一个重要组成部分。秸秆的还田利用不但可以解决秸秆焚烧带来的环境污染问题,同时还可促进农村养分资源的循环利用和农业可持续发展。利用农田空闲期种植绿肥还田也是保持和提高土壤质量及其可持续利用的有效农业措施之一。本研究以江汉平原(湖北洪湖)单季稻田为研究对象,通过3年田间定位试验,研究了不同冬闲期管理方式对稻田土壤性质、水稻产量、品质及周年温室气体排放的影响。试验处理包括不施肥(CK)、单施化肥(NPK)、冬闲期稻草原位焚烧还田(NPK+RSB)、冬闲期稻草全量覆盖还田(NPK+RSM)、冬闲期稻草移除田间种植绿肥(NPK+GM)和冬闲期稻草条带状全量覆盖还田配合种植绿肥(NPK+RSM+GM)6个处理,得出的主要结论如下:1)在水稻季施相同化肥的情况下,与单施化肥(NPK)相比,冬闲期稻草原位焚烧还田(NPK+RSB)能提高土壤pH值和速效钾含量,但对土壤有机碳、全氮、碱解氮和速效磷含量无影响。冬闲期稻草全量覆盖还田(NPK+RSM)、种植绿肥还田(NPK+GM)和稻草全量条带状覆盖还田配合种植绿肥(NPK+RSM+GM)模式均能显著提高土壤有机质和全氮含量,并有增加土壤碱解氮、速效磷和速效钾含量的趋势。与单施化肥(NPK)相比,几种冬闲期管理方式有降低耕层土壤容重和提高孔隙度的影响趋势,3年里差异未达显著性水平。2)与单施化肥(NPK)相比,在施用相同化肥基础上冬闲期稻草原位焚烧还田(NPK+RSB)、稻草全量覆盖还田(NPK+RSM)、种植绿肥还田(NPK+GM)和稻草全量条带状覆盖还田配合种植绿肥(NPK+RSM+GM)4种模式3年的土壤酶(过氧化氢酶、脲酶和蔗糖酶)活性均有显著增加或有增加趋势。冬闲期稻草全量覆盖还田(NPK+RSM)、种植绿肥还田(NPK+GM)和稻草全量条带状覆盖还田配合种植绿肥(NPK+RSM+GM)模式能显著提高土壤活性有机碳含量和土壤碳库管理指数。3)冬闲期种植绿肥以及稻草全量还田配合种植绿肥能增加水稻对养分的吸收,提高化肥养分农学效率。在水稻季施相同化肥的情况下不同施肥处理间比较,冬闲期稻草全量条带状覆盖还田配合种植绿肥(NPK+RSM+GM)水稻对氮、磷和钾养分吸收量均是最高,其次为种植绿肥还田(NPK+GM)和稻草全量覆盖还田(NPK+RSM)模式,而冬闲期稻草原位焚烧还田(NPK+RSB)仅增加水稻对钾的吸收,对氮、磷吸收无显著影响。冬闲期种植绿肥还田(NPK+GM)和稻草全量条带状覆盖还田配合种植绿肥(NPK+RSM+GM)处理较NPK处理显著提高化肥养分农学效率。4)冬闲期种植绿肥及其配合稻草还田显著增加稻谷产量,有改善稻米品质的趋势。冬闲期种植绿肥还田(NPK+GM)与稻草条带状全量覆盖还田配合种植绿肥(NPK+RSM+GM)处理稻谷产量近似,均显著高于单施化肥(NPK)处理,3年平均增加9.1%和8.7%,其主要通过提高有效穗数增加总产量。冬闲期稻草全量覆盖还田(NPK+RSM)和稻草原位焚烧还田(NPK+RSB)稻谷产量较单施化肥(NPK)处理略有增加趋势,3年里差异未达显著性水平。种植绿肥还田可一定程度上提高糙米率、降低峰值黏度、热浆粘度、冷浆粘度和崩解值,具有提高稻米加工品质和食味品质的趋势,但对稻米外观品质影响不大。稻草全量还田及其配合绿肥种植措施水稻稻米垩白粒率、垩白度和直链淀粉含量略有增加。5)两个年度(2011–2012和2012–2013)的测定结果表明,稻田周年平均CH4和N2O排放量分别为90.60–394.07 kg C ha-1和0.58–1.38 kg N ha-1。稻田翻压期(PBRT)、水稻生长期(PR)和冬闲期(PWF)占全年CH4排放的比例分别为6.84%–19.85%、70.73%–83.39%和3.72%–17.99%,占全年N2O排放的比例分别为13.41%–21.87%、31.53%–51.04%和29.65%–55.06%。与单施化肥(NPK)处理相比,冬闲期稻草全量覆盖还田(NPK+RSM)、种植绿肥还田(NPK+GM)以及稻草全量条带状覆盖还田配合种植绿肥(NPK+RSM+GM)均显著提高了CH4年排放量,平均增幅分别为1.5倍、2.6倍和2.4倍。冬闲期稻草原位焚烧还田(NPK+RSB)、稻草全量覆盖还田(NPK+RSM)、种植绿肥还田(NPK+GM)和稻草全量条带状覆盖还田配合种植绿肥(NPK+RSM+GM)4种冬闲秸秆管理模式间的N2O年排放量差异不显著,均是显著高于单施化肥(NPK)处理。6)不同处理下稻田净增温潜势(NGWP,kg CO2-eq ha-1 y-1)大小顺序为NPK+RSM(6867)>NPK+GM(4988)>NPK+RSM+GM(4833)>CK(1979)>NPK+RSB(1644)>NPK(1136)。不同处理下稻田温室气体排放强度(GHGI,kg kg-1 y-1)大小顺序为NPK+RSM(0.77)>NPK+GM(0.53)>NPK+RSM+GM(0.52)>CK(0.45)>NPK+RSB(0.19)>NPK(0.13)。相对于稻草全量还田(NPK+RSM),在稻草全量还田基础上种植绿肥(NPK+RSM+GM)能降低稻田净增温潜势(NGWP)和温室气体排放强度(GHGI)。