生物炭处理下干湿交替灌溉稻田活性氮气体排放特性

干湿交替灌溉具有节水稳产等优势,但也存在促进NH_(3)挥发和增加N_(2)O排放的风险。而生物炭具有改善土壤、蓄水保肥、降低温室气体排放等诸多正效应。为探究干湿交替灌溉条件下稻田活性氮气体排放(主要为NH_(3)和N_(2)O)对添加生物炭的响应机制,设置不同灌溉模式(淹灌和干湿交替灌溉)和生物炭用量(0和20 t/hm^(2))2个因素4个处理,通过2020和2021年大田原位试验,对稻田土壤环境、NH3挥发、N_(2)O排放、植物氮素吸收和产量等进行了研究。结果表明,2 a间,干湿交替灌溉对水稻产量均未产生显著影响(P>0.05),但却显著增加了NH3挥发(仅2020年)和N_(2)O排放(P<0.05),增幅分别达到8.9%和105.0%~115.0%;而添加生物炭显著降低了NH_(3)挥发(8.7%~20.5%)和N_(2)O排放(21.6%~24.2%)(P<0.05),减少9.0%~20.6%的活性氮气体排放(P<0.05)。较之无炭常规淹灌对照处理,干湿交替灌溉结合生物炭处理,可在实现增产0.2%~12.5%的同时,降低活性氮气体排放6.1%~11.7%。干湿交替灌溉促进N_(2)O排放的主要原因是频繁灌水-落干条件下稻田土壤NO_(3)^(−)-N浓度和氧化还原电位均得到了显著提升;而生物炭增产降氨的主要原因是无机氮固持量得到了显著提升,进而降低了NH3挥发损失,增加了水稻氮素吸收,最终实现增产。研究揭示了生物炭在干湿交替稻田的应用潜力,为实现稻田节水增产,增汇减排及降低活性氮排放带来的环境代价提供理论依据。