酸化对水稻-土壤系统氮分配和N_(2)O排放的影响

作者：张宗祥; 李华玮; 尚文鼎; 曹传莉; 孙梦雨; 李笑笑; 董召荣; 宋贺^*

来源：农业环境科学学报, 2023, 1-14.

• 土壤酸化
• 水稻
• 氮素利用效率
• 产量
• N_(2)O
• 土壤氮平衡

土壤酸化是制约我国水稻生产的重要因素之一。严重的土壤酸化能引起作物-土壤氮转化失衡，进而导致水稻产量降低和环境风险加重。然而，目前关于土壤酸化对水稻-土壤系统氮转化、分配和氮损失的影响过程尚缺乏系统研究。本研究以水稻-土壤系统为研究对象，设置中性(pH=7，CK)、弱酸(pH=6，T1)、中强酸(pH=5，T2)和强酸(pH=4，T3)4个土壤递减酸度处理，比较了不同酸度下水稻产量、氮素积累量、氮代谢酶活性、氮素利用效率、氮平衡和N2O排放等指标的差异。结果表明，随着土壤酸度增加，水稻植株氮素积累、利用效率和产量呈现先增加后降低的趋势。相关性分析表明，拔节期氮素积累量与叶片中硝酸还原酶(NR)、谷氨酰胺合成酶(GS)、谷氨酸合成酶(GOGAT)和谷氨酸脱氢酶(GDH)以及茎秆中GS和GOGAT活性呈显著正相关；开花期氮素积累量与穗中的NR、GS、GOGAT和GDH活性呈显著正相关。T1、T2和T3处理N2O累积排放量与CK处理相比分别降低20.3%、58.0%和76.7%；单位产量的N2O排放量呈先降低后升高的趋势。氮平衡分析表明，相比于CK处理，T2和T3处理氮素表观损失分别降低15.8%和21.1%，水稻氮吸收量分别降低1.5%和15.3%，土壤无机氮残留量分别增加41.2%和88.2%，氮素盈余率分别提高2.1和7.6个百分点。土壤酸化至中强酸和强酸度时，会分别通过抑制水稻拔节期茎叶和开花期穗部的氮代谢过程降低氮素积累量、利用效率和产量。尽管土壤酸化会降低稻田N2O累积排放量，但却增加了单位产量N2O排放率。土壤酸化还会通过降低水稻氮吸收量和增加播前土壤无机氮量，提高土壤无机氮残留量和氮素盈余率，增加环境风险。

• 单位
  安徽农业大学