等氮替代施入生物炭对南方免耕早稻田温室气体排放的影响

生物炭是新型外源有机底物,其稳定性好,吸附性强,富含碳营养物,常作为固碳减排的重要有机资源。中国南方早籼稻产量高,雨热同期且种植制度独特,2021-2022年试验在典型籼稻区南宁开展,共设置3种处理分别为,对照处理(CK):不施肥;无机氮投入(T1,化肥)处理:化肥施用量为常规施肥水平,复合肥800kg·hm^(-2),尿素260.87kg·hm^(-2),钾肥193.55kg·hm^(-2);无机氮配施有机氮(T2,生物炭+化肥)处理:生物炭4000kg·hm^(-2),复合肥738.67kg·hm^(-2),尿素146.09kg·hm^(-2),钾肥34.19kg·hm^(-2)。本研究在水稻插秧5d后,采用分离式静态箱-气相色谱法,定期监测水稻生育期内稻田土壤温室气体排放,解析其温室气体累计排放量、排放当量及水稻产量性状,探讨等氮替代施入生物炭对南方早稻田温室气体排放、水稻产量的影响,为优化集约化早籼稻低碳种植和减肥增效提供依据。结果表明:(1)生物炭能降低稻田土壤CH_(4)、CO_(2)排放,通过减缓CH_(4)排放而减小综合排放当量。化肥配施生物炭可减缓单施化肥引起的温室气体碳源增排效应,其减缓CO_(2)排放的延后效应较明显,生物炭处理(T2)中,与化肥处理(T1)相比,2021年CH_(4)最大排放通量降低41.38%,累计排放量降低31.25%,2022年最大排放通量降低50.50%,累计排放量显著降低50%,2a的综合排放当量显著低于T1处理;2021年CO_(2)最大排放通量、累计排放量分别比T1处理减小57.38%和37.68%,2022年比T1处理分别相应减小16.06%和35.52%。(2)生物炭可抑制N_(2)O排放,显著降低累计排放量,减小氮源排放当量。与T1处理对比,T2处理2021年N_(2)O最大排放通量减小5.43%,而累计排放量显著降低33.53%;2022最大排放通量减小73.75%,累计排放量显著降低54.33%。(3)生物炭利于集约化早籼稻种植结构优化,提升早籼稻生产力。生物炭投入稻田2a后,增产效果明显,T2处理的理论产量为T1处理的1.02~1.33倍,实际产量则是T1处理的1.06~1.32倍。化肥配施生物炭减少了早籼稻田温室气体排放,增加了水稻产量,可作为南方集约化早籼稻低碳生产优化模式。