稻草生物炭对干湿交替稻田CH4和N2O排放的影响 - 刘畅; 迟道才; 张丰; 韩宏伟; 衣本骥; 王喆; 孟军; 陈涛涛 (农业工程学报, 2023)
S21%S154.1; 为探究稻草生物炭和灌溉方式对稻田CH4 和N2O排放的影响,揭示生物炭在干湿交替稻田中的应用潜力,该研究采用大田裂区试验,设置常规淹灌(ICF)和干湿交替灌溉(IAWD)2种灌溉方式,不施生物炭(B0)和施 20 t/hm2生物炭(B20)2种施炭水平,连续 3a对稻田CH4、N2O排放和水稻产量进行了观测研究.结果表明:与ICF相比,IAWD在显著降低CH4 排放(63.03%～78.89%)的同时也促进了N2O排放(100%～122.67%).生物炭施加首年对CH4 排放无显著影响,但第 2年和第 3年分别显著减少CH4 排放 21.99%和 38.21%;而对N2O排放 3a均起到抑制作用,降幅达28.26%～33.10%.生物炭 3a平均增加土壤有机碳 27.03%.施生物炭第 1年水稻略有减产,但第 2和第 3年表现为正效应.主要是由于初期秸秆生物炭碱性较大,表现出了明显的石灰效应;但随着pH值逐步恢复正常后,生物炭固碳减排和缓释增效特性逐渐显现.尤其在 2021年,B20 较B0 增产 11.02%,显著降低 37.50%的全球增温潜势(global warming potential,GWP)和 42.86%的温室气体排放强度(greenhouse gas intensity,GHGI);同时,在B0 条件下,IAWD较ICF增加 137.21%的N2O排放,但B20 条件下降低IAWD处理 32.52%的N2O排放,有效抑制IAWD对N2O排放增加的负面效应.整体来看,与ICFB0 处理相比,IAWDB20 处理显著降低CH4 排放,降幅为 83.78%,同时降低 77.98%的GWP和 78.95%的GHGI.该研究为揭示生物炭固碳减排的正效应及其在稻田生态系统中的应用潜力,同时全面探究其对稻田增产、CH4 和N2O排放的年限影响,为缓解实际稻田生产过程中CH4 和N2O的排放,实现稻田绿色、高效、可持续生产提供理论依据.