长江中下游水稻生产固碳减排关键影响因素及技术体系

水稻生产是中国农业温室气体的主要排放源之一,针对“碳达峰”和“碳中和”的战略目标,探究影响水稻生产固碳减排的关键因素,构建水稻生产固碳减排技术体系具有重要意义。本文针对长江中下游水稻主产区,开展包括免耕、氮肥深施、间歇性节水灌溉、秸秆氮肥配施管理等低碳管理措施在内的定位试验,分析水稻生产固碳减排的关键影响因素。在长期监测稻田温室气体排放的基础上,使用^(13)C核磁共振技术分析有机碳官能团分子结构,明确稻作管理措施增汇减排机理。进一步从碳足迹角度评估不同稻作管理技术下稻田生产间接碳排放。同时使用^(13)C秸秆示踪技术,明确秸秆外源碳在稻作循环中的转化比例。研究结果显示,通过调控秸秆和氮肥配比,可以促进秸秆碳向小分子官能团的转化,并促进土壤团聚体吸附外源颗粒有机碳,相比常规秸秆管理模式提高土壤碳库闭蓄态颗粒有机碳储量32.3%。间歇性节水灌溉技术可以通过提高甲烷氧化菌丰度,减少稻田甲烷排放19.9%~21.1%。免耕等低能耗稻田管理技术可以减少燃油和人力等投入,综合降低稻田生产间接碳排放10.5%~16.7%。相对于常规稻田秸秆还田模式,间歇性节水灌溉、秸秆氮肥配施等管理技术可以提高秸秆外源碳循环固定率57.3%~59.9%。土壤团聚体结构发育、碳排放功能微生物、土壤氮素底物浓度、水稻生产碳足迹和作物碳固定量是影响水稻生产碳中和的关键因素。从“增汇”“减排”“降耗”“循环”角度,构建水稻生产固碳减排技术体系可以促进水稻生产碳固持28.9%~67.6%。

不同育秧方式对水稻秧苗素质及产量的影响

为解决鄂中北稻麦轮作区水稻工厂化育秧中存在的取土困难、秧苗素质不高、根系盘结力不强以及秧苗移栽后返青迟、生长缓慢等问题,以营养土育秧机插(CK1)和传统模式水育秧人工栽插(CK2)为对照,设置麻地膜+营养土育秧机插(T1)、麻地膜+全基质化控育秧机插(T2)、麻地膜+配比基质育秧机插(T3)3种育秧模式,研究育秧方式对秧苗素质和产量的影响。结果表明,T2、T3处理的秧苗素质相对较好,移栽后分蘖速度和前期干物质积累较快,各生育期叶面积指数和SPAD值较大,单位面积有效穗数和结实率较高,产量增加,比CK1增产6.70%~6.95%,差异达显著水平;比CK2增产4.90%~5.14%,差异达显著水平。T2、T3可提高秧苗素质,增产增收。

生物炭对土壤氮磷流失和油菜产量的影响

明确生物炭对土壤氮磷流失和作物产量的影响是生物炭应用技术中的关键问题。采用测筒试验,在20 cm土壤中添加不同比例(0.5%、1.0%、1.5%)的生物炭,并模拟降雨淋溶后收集测筒淋溶液分析氮磷含量,研究生物炭对土壤氮磷淋溶流失和油菜产量的影响。结果表明:(1)与不施用生物炭处理相比,1.5%生物炭处理极显著降低了TN淋溶损失量、TN淋溶浓度比率、NO-3-N淋溶损失量、NO-3-N淋溶浓度比率、TP淋溶损失量和TP淋溶浓度比率;各处理间NH+24-N和PO-4-P淋溶损失量差异不显著。(2)油菜生长期间,TN、NO-3-N的淋溶损失量随生物炭施用量增加而减少,且以NO-3-N的淋溶流失为主;受施肥和作物生长吸收利用的影响,NH+4-N、TP和PO2-4-P的淋溶流失规律不明显。(3)施用生物炭增加了油菜的产量,主要表现为油菜一次有效分支数、单株有效角果数和每果粒数的增加。