等养分投入下冬种紫云英比秸秆还田更有效抑制稻田CH4的产生和排放

作者：陈洪儒; 鲁艳红; 廖育林; 王斌; 万运帆; 王开悦; 张志伟; 聂军; 秦晓波^*

来源：植物营养与肥料学报, 2022, 28(08): 1376-1387.

• 稻田
• 紫云英翻压
• 秸秆还田
• 甲烷减排
• 乙酸发酵途径

【目的】比较冬种紫云英和水稻秸秆还田对稻田甲烷(CH4)产生、排放的影响，探究冬种紫云英的节肥效应和CH4减排机制。【方法】田间试验在湖南省农业科学院高桥试验基地进行，种植制度为单季超级稻‘晶两优华占’。田间试验设置1个不施肥对照(CK)和5个等氮磷钾养分施肥处理：单施化肥(CF)、化肥+水稻秸秆全量还田(S)、化肥+紫云英全量还田(M)、化肥+秸秆和紫云英全量还田(MS)、化肥+秸秆和紫云英全量还田+熟石灰(MSC)。在水稻分蘖初期(2021年6月21日)，采用密闭式静态暗箱监测稻田CH4排放通量，通过底座侧面的接口采集田面水溶存CH4，同时每个小区按“S”形随机取0—20 cm土层土壤样品，一份用于测定理化性质，一份用于室内甲烷产生潜力和甲烷氧化潜力培养试验。【结果】1)田间试验中，供试稻田CH4排放通量范围为5.70～26.65 mg/(m2·h)，虽然处理间差异未达显著水平，施肥处理的CH4排放通量均高于CK,S、MS、MSC处理的CH4排放通量又高于CF处理，在施肥处理中以M处理的CH4排放通量最低。与S处理相比，M处理减少了13.78%的化肥氮量，折合尿素24.46 kg/hm2,CH4排放通量降低了12.50%。供试稻田田面水溶存CH4浓度范围为70.02～163.58 mg/kg，以MSC处理最高，其田面水溶存CH4浓度比其他处理平均提高了30.68%。2)室内培养试验中，M处理的SOM和总碳含量分别比S处理提高了7.60%和7.55%,DOC含量降低25.99%。M处理的CH4产生潜力和CH4氧化潜力均最低，分别比其他5个处理平均降低61.04%和7.56%，比S处理降低83.16%和5.36%。M处理的乙酸发酵产CH4途径比例比其它5个处理平均降低52.52%，比S处理降低53.49%。【结论】冬种并翻压紫云英可替代部分化肥投入，不仅减少了水稻生育早期土壤中的有效态氮，还减少了土壤中的可溶性有机碳含量，因而比秸秆还田更有效地促进稻田增碳和减少CH4排放。紫云英全量还田处理主要抑制了乙酸型产甲烷过程。

• 单位
  中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所; 南京信息工程大学; 湖南省土壤肥料研究所