生物質(zhì)炭稻田施用下的土壤固碳減排效應(yīng)及其對水稻生產(chǎn)力的影響.pdf

1、生物質(zhì)炭是秸稈生物質(zhì)在完全或部分缺氧的情況下經(jīng)熱解炭化產(chǎn)生的一類高度芳香化難溶性固態(tài)物質(zhì).生物質(zhì)炭農(nóng)田應(yīng)用對于減緩氣候變化有重要意義，同時可解決我國農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的中氮素利用率低，溫室氣體排放量大等農(nóng)田環(huán)境問題。本研究選擇我國主要水稻種植區(qū)江西進(jìn)賢、湖南長沙兩試驗(yàn)點(diǎn)，通過在早稻田中施用小麥秸稈生物質(zhì)炭，對土壤的理化性狀、早、晚稻產(chǎn)量、晚稻氮素利用率及溫室氣體排放等方面的影響進(jìn)行了研究。主要試驗(yàn)方案為:大田試驗(yàn)時間為2010年4月底早稻移

2、栽至2010年11月上旬晚稻收獲，在江西省進(jìn)賢縣紅壤研究所及湖南省長沙市干杉鎮(zhèn)實(shí)施，試驗(yàn)設(shè)置六個處理:對照處理(C0N0)、單施生物質(zhì)炭20 t·hm-2處理(C1N0)、單施生物質(zhì)炭40 t·hm-2處理(C2N0)、單施氮肥處理(C0N1)、生物質(zhì)炭20 t·hm-2+氮肥處理(C1N1)、生物質(zhì)炭40 t·hm-2+氮肥處理(C2N1)。早稻氮肥施用量:進(jìn)賢與長沙各150 kg·hm-2(全氮);晚稻:進(jìn)賢300 kg·hm-2(

3、全氮)，長沙240 kg·hm-2(全氮)。其他肥料及水分管理措施與當(dāng)?shù)卮筇锕芾硐嗤?br>　　 主要研究結(jié)果如下:
　　 (1)施用生物質(zhì)炭可改善土壤理化性狀.土壤有機(jī)碳隨生物質(zhì)炭施用量的增加顯著提高，用量為40 t·hm-2時經(jīng)兩季水稻種植收獲后有機(jī)碳含量增長均仍達(dá)50％以上;施用生物質(zhì)炭可提高酸性或弱酸性土壤pH，在酸性更強(qiáng)的土壤上提高幅度更大，同時可顯著降低土壤容重;生物質(zhì)炭施用后改善土壤微生物生境，增加土壤微生物生

4、物量，提高土壤酶活性。
　　 (2)生物質(zhì)炭對水稻產(chǎn)量的影響因地因時而異。對早稻而言，施用生物質(zhì)炭對兩試驗(yàn)點(diǎn)產(chǎn)量均無顯著影響;而對晚稻而言，與氮肥配施處理進(jìn)賢試驗(yàn)點(diǎn)生物質(zhì)炭施用量為20和40 t·hm-2處理晚稻產(chǎn)量比無生物質(zhì)炭對照提高5.18％和7.95％，長沙試驗(yàn)點(diǎn)3個處理間均無顯著差異。
　　 (3)生物質(zhì)炭施用可顯著提高水稻氮肥利用效率，但因地域而異，與當(dāng)?shù)赝寥赖姆柿顩r相關(guān)。在20 t·hm-2生物質(zhì)炭施用量下

5、，進(jìn)賢試驗(yàn)點(diǎn)氮肥吸收利用率顯著提高7.21個百分點(diǎn)，氮肥農(nóng)學(xué)利用率提高35.97％;40 t·hm2水平下，長沙和進(jìn)賢試驗(yàn)點(diǎn)水稻氮肥吸收利用率分別提高20.33和17.58個百分點(diǎn)，此時氮肥農(nóng)學(xué)利用率在進(jìn)賢試驗(yàn)點(diǎn)提高39.81％;
　　 (4)施用生物質(zhì)炭顯著影響土壤的溫室氣體排放。在晚稻整個生育期，無氮肥處理下生物質(zhì)炭的施用顯著增加兩試驗(yàn)點(diǎn)土壤CH4的排放，但在用量為40 t·hm-2水平下，長沙試驗(yàn)點(diǎn)增加緩慢，進(jìn)賢試驗(yàn)點(diǎn)排放

6、出現(xiàn)降低趨勢;此時對N2O和CO2的排放無影響。在氮肥存在情況下，施用生物質(zhì)炭對進(jìn)賢試驗(yàn)點(diǎn)CH4排放無影響，而在長沙試驗(yàn)點(diǎn)則隨著用量的增加CH4排放量顯著減少（減少幅度分別為70.57％和27.59％）;N2O排放量在兩地均隨生物質(zhì)炭施用量的增加而降低，生物質(zhì)炭用量為20 t·hm-2和40t·hm-2下進(jìn)賢試驗(yàn)點(diǎn)N2O分別降低46.28％和53.74％,長沙試驗(yàn)點(diǎn)分別降低27.40％和50.68％;而對CO2排放的影響不顯著。

7、　　 (5)在兩時間尺度上，生物質(zhì)炭在當(dāng)前農(nóng)田管理（氮肥施用）的背景下施用會顯著降低溫室氣體的GWP及單位產(chǎn)量的的綜合溫室效應(yīng)(GHGI)。在20年時間尺度上進(jìn)賢試驗(yàn)點(diǎn)GHGI降低幅度較小達(dá)到16.12～33.10％;長沙試驗(yàn)點(diǎn)GWP降低50.80％和38.60％，GHGI降低達(dá)50％左右.在20年時間尺度下，N2O的全球增溫潛勢(GWP)占CH4的全球增溫潛勢(GWP)比例達(dá)21.55％～223.60％，100年時間尺度上比例甚至達(dá)