生物质炭添加对华南双季稻田碳排放强度的影响

• Published in: 农业工程学报 Vol. 31; no. 5; pp. 226 - 234
• Main Author: 秦晓波 李玉娥 WangHong 李健陵 万运帆 李勇 廖育林 范美蓉 朱江敏 高清竹 刘硕
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: 农业部农业环境与气候变化重点开放实验室，中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所，北京 100081%Semiarid Prairie Agricultural Research Centre，Agriculture and Agri-Food Canada，Swift Curren，SK，S9H3X Canada%中国科学院亚热带农业生态研究所,长沙,410125%湖南省土壤肥料研究所,长沙,410125%长沙环境保护职业学院,长沙,410004%广东省惠州市农业科学研究所,惠州,516023 2015
• Subjects: 主成分分析; 双季稻田; 回归树分析; 土壤; 排放控制; 生物质炭; 碳排放强度; 主成分分析; regression tree; 碳排放强度; 回归树分析; biochar; emission control; 土壤; 排放控制; 双季稻田; 生物质炭; double rice field; carbon emission intensity; soils; principal component analysis
• ISSN: 1002-6819
• DOI: 10.3969/j.issn.1002-6819.2015.05.032

中国农田有机物料资源化利用是一项巨大挑战。为研究生物质炭农田施用的生态效应，探讨华南双季稻田碳排放强度（greenhouse gas intensity, GHGI）对生物质炭添加的响应，开展了基于静态箱－气相色谱法的连续两年野外观测。田间试验共设6个处理，即当地农民习惯（CK，化肥，无稻草还田），3个不同用量生物质炭添加处理，即BC1（5 t/hm2）、BC2（10 t/hm2）和BC3（20 t/hm2），和2个稻草还田处理（直接还田和稻草＋腐熟剂还田）。结果表明，相比当地农民习惯和稻草还田处理生物质炭添加有效抑制了双季稻田温室气体排放（平均降低温室气体排放当量49.87%），显著降低了土壤容重，增强作物的碳氮养分吸收能力，稳定了水稻产量（平均增产3.54%），降低了稻田碳排放强度（平均降低52.13%）。4个生长季平均而言，相比CK、RS和RI，生物质炭3个处理分别降低稻田100a尺度上温室气体排放当量27.53%，58.65%和63.43%（P＜0.05），分别增产3.21%，5.11%和2.29%（P＞0.05），进而分别降低100 a尺度上GHGI 30.57%，61.00%和64.82%（P＜0.05），综合而言，BC3具有较好的减排增产潜力。相关矩阵和主成分分析可视化表达了在生物炭添加影响下，稻田碳排放强度与水稻生长参数及土壤理化特性的关系。生物质炭添加影响着水稻产量、收获指数、土壤有机质、总碳和植株吸氮量等环境变量的分布。通过多元决策回归树分析，发现可通过水稻收获指数（＞0.5）定量判别其碳排放强度。该研究结果表明，通过优化田间管理，适量生物质炭回田（20 t/hm2）利用是增强土壤固碳、稳定水稻产量、降低稻田碳排放强度和应对气候变化不利影响的可行途径。该研究可为中国秸秆资源科学利用提供基础研究案例。