生物炭与无机氮配施对稻田温室气体排放及氮肥利用率的影响

作者：向伟; 王雷; 刘天奇; 李诗豪; 翟中兵; 李成芳^*

来源：中国农业科学, 2020, 53(22): 4634-4645.

• 生物炭
• CH4
• N2O
• 增温潜势
• 氮肥利用率
• 水稻产量

【目的】生物炭作为比表面积大、富含有多种营养元素的一种物质已被广泛应用于农业生产。弄清生物炭与化肥氮配合施用对稻田温室气体排放和氮肥利用率的综合影响,为合理使用生物炭提供科学依据。【方法】在武穴市花桥镇进行两年大田试验,设置4个处理,即不施氮肥(CK)、常规施氮(180 kg·hm-2)(IF)、常规施氮+10 t·hm-2生物炭(IF+C)、减氮30%+10 t·hm-2生物炭(RIF+C)。采用静态箱-气相色谱法对2018和2019年水稻生长季节稻田CH4和N2O排放通量进行监测,并测定水稻产量,探讨生物炭配施不同量无机氮对稻田CH4和N2O排放、水稻产量以及氮肥利用率的影响。【结果】(1)稻季CH4和N2O排放呈现明显的季节性变化规律。CH4排放峰值主要出现在分蘖期和齐穗期,N2O排放峰值主要出现在氮肥施用和排水后。2018和2019年稻季各处理CH4排放通量分别为0.01—48.97mg·m-2·h-1和0.36—18.08 mg·m-2·h-1,N2O排放通量分别为-0.002—0.17 mg·m-2·h-1和0.01—0.28 mg·m-2·h-1。2018年各处理CH4和N2O的平均排放通量分别为6.17—7.16 mg·m-2·h-1和0.02—0.04 mg·m-2·h-1,2019年的分别为5.16—5.83 mg·m-2·h-1和0.05—0.08 mg·m-2·h-1。(2)与CK相比,无机氮肥的施用对CH4排放没有影响,但显著提高了N2O排放,增幅为32.6%—113.0%。与IF处理相比,生物炭与无机氮配施(IF+C、RIF+C)显著降低N2O排放,在2018年降幅为33.4%—43.1%,2019年为37.0%—39.5%,但对CH4排放的影响不显著,因此对全球增温潜势的影响不显著。生物炭与无机氮配施处理IF+C与RIF+C间CH4和N2O排放差异不显著。CH4排放是综合增温潜势(GWP)的主要贡献者,对GWP的贡献达84.4%—95.2%。(3)氮肥施用显著提高水稻产量,增幅达4.0%—6.0%。与IF处理相比,生物炭处理(IF+C、RIF+C)显著增加水稻产量,增幅达9.9%—11.9%。生物炭与无机氮配施处理IF+C与RIF+C间水稻产量差异不显著。与IF处理相比,IF+C、RIF+C处理氮肥利用率显著增加了7.7%—8.1%,且RIF+C的氮肥偏生产力两年分别增加了57.1%、52.3%。【结论】减氮30%配施生物炭能有效地降低稻田N2O排放、增加水稻产量、提高氮肥利用率,是一项可持续的农艺措施。但生物炭对稻田温室气体减排的效应还要进一步研究探讨。

• 单位
  华中农业大学; 长江大学