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摘要
【目的】沼液富含氮素是其农田利用的基础，但不可忽视的是，沼液中还含有大量的HCO3-。探讨沼液还田过程中HCO3-的转化及其对水稻生长的影响，以期为沼液替代化肥，实施化肥减量及沼液资源化利用提供新的理论依据。【方法】设置沼液原液(BS)、去除HCO3-的沼液(BS-B)、去离子水加HCO3-(W+B)和去离子水(W)4个处理，采用13C标记技术，通过水稻苗期盆栽试验，观测CO2释放特征，同步分析水稻光合作用速率、胞间CO2浓度、干鲜重、株高，以及上覆水和土壤pH、HCO3-、NH4+含量等的变化。【结果】(1)BS处理下CO2释放速率为9.55—38.07 mg·kg-1·h-1，净累计释放量为4 654.06 mg·kg-1;BS-B处理下CO2释放速率为4.55—17.25 mg·kg-1·h-1，净累计释放量为780.68 mg·kg-1;W+B处理下CO2释放速率为3.93—26.33mg·kg-1·h-1，净累计释放量为1 274.07 mg·kg-1;W处理下CO2释放速率为3.22—11.90 mg·kg-1·h-1，累计释放量为2 265.20 mg·kg-1。BS处理下CO2平均释放速率分别是BS-B和W+B的4.18倍和2.44倍，净累计释放量分别是BS-B和W+B的5.96倍和3.65倍，均显著高于BS-B和W+B处理。同时，BS处理下的CO2净累计释放量大于BS-B与W+B两个处理之和，因此HCO3-与沼液中其他组分在对CO2释放影响方面存在协同效应。(2)培养期内BS处理下13CO2的净累计释放量为32.87 mg·kg-1，占土壤-水稻系统CO2净累计释放量的0.71%;W+B处理下13CO2的净累计释放量为13.18 mg·kg-1。相比较而言，BS处理下的13CO2净累计释放量显著高于W+B(P<0.05)，这表明沼液中的其他组分促进了HCO3-向CO2的转化。(3)BS和BS-B处理在前12 h水稻的净光合速率显著高于W+B和W处理；添加培养液后2—7 d,BS处理下的净光合速率值显著高于BS-B，同时，整个培养期间均显著高于W+B处理(P<0.05)，沼液中的HCO3-显著改善了水稻叶片的光合作用。相比较而言，BS处理前5 d胞间CO2浓度均显著低于其他3个处理。BS和BS-B处理下水稻株高和水稻鲜重均显著高于W+B和W处理(P<0.05),4个处理间水稻干重无显著差异。(4)BS处理水稻幼苗固定的13CO2量为4.05 g·kg-1，标记物H13CO3-利用率为18.54%;W+B处理的13CO2固定量为3.29 g·kg-1,H13CO3-利用率为14.20%。H13CO3-源的13CO2促进水稻光合作用，有利于水稻生长。(5)BS和W+B处理下CO2及13CO2释放速率均与上覆水和土壤HCO3-含量、p H显著相关；同时，BS和W+B处理下水稻光合速率均与土壤中HCO3-含量显著正相关。【结论】沼液还田，大量HCO3-转化显著促进了CO2的释放，有利于水稻光合作用。土壤中的HCO3-含量和土壤p H是影响CO2释放和水稻光合作用的重要因素。同时，水稻对沼液中的HCO3-具有更高的利用率，沼液中的HCO3-存在明显的类CO2施肥效应。
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单位南方现代林业协同创新中心; 南京林业大学
