集约化稻田土壤有机碳稳定性及碳库保护综述

以化肥过量投入的集约化稻作生产方式,严重影响了土壤碳库资源及其稳定性,系统评价集约化稻田土壤有机碳的稳定性有利于促进农田碳库保护和绿色低碳稻作转型发展。根据集约化稻作及土壤碳库环境特征,通过查阅国内相关研究文献,系统梳理稻田土壤有机碳组分及碳库输入、输出及平衡稳定机制。集约化稻作生产影响粮食安全和气候变化,从集约化稻田土壤碳排放及土壤有机碳稳定性角度,系统梳理了稻作生产中土壤无机碳、土壤团聚体、土壤pH值、土壤养分、土壤微生物等环境因素及土壤无机碳组分和热敏感性对土壤有机碳物理结构稳定性、化学稳定性、生物稳定性的影响,并分析了土壤有机碳稳定性评价方法,探讨了土壤有机碳稳定性和碳库稳定性在土壤物理性状、土壤生物、土壤化学组分3个方面的研究不足,展望了集约化稻作低碳优化路径及土壤碳库保护措施。不同稻作生产模式下土壤有机碳固持能力、稳定性及稳定机制明显存在差异,保护性稻作有利于平衡土壤结构与碳排放。

有机资源等氮替代化肥对免耕稻田N_(2)O排放及水稻产量的影响

试验设置两种稻田免耕模式[常规免耕(C)、粉垄免耕(F)],两种免耕模式下各设置四种施肥方式,绿肥与化肥配施(C3、F3)、蚕沙与化肥配施(C4、F4),同步设置不施肥的空白对照(C1、F1),施全量化肥的常规对照(C2、F2)处理,采用分离式静态箱−气象色谱法测定双稻季水稻生育期内稻田N_(2)O排放通量,并测定水稻收获期干物质量、产量和根冠比等,以探讨集约化稻作下有机氮替代化学氮对稻田N_(2)O排放及水稻产量的影响,为稻田有机资源与化肥配施提供科学依据。结果表明:(1)有机资源替代化学氮肥能够显著降低稻田N_(2)O累计排放量。C3、C4、F3、F4的N_(2)O累计排放量较C2、F2在早稻季分别降低69.1%、86.3%、69.9%和63.4%,晚稻季分别降低7.3%、67.2%、38.5%和60.4%;(2)免耕稻田下绿肥替代化肥利于水稻稳产。粉垄免耕下F3较F2产量提升0.6%~10.0%,F4较F2产量下降1.7%~6.6%;常规免耕下C3较C2产量降低1%~1.1%,C4较C2产量下降1.1%~8.4%。(3)有机资源等氮替代化肥影响水稻根系生长,显著提高植株干物质量、有效穗数和穗粒数。早、晚稻生长季C3、F3的植株干物质量较C2、F2分别提高22.6%和5.4%;有效穗数和穗粒数分别提高6.3%~13.5%和0.3%~6.2%。稻田免耕下两种有机资源替代化学氮肥均能有效降低N_(2)O排放,粉垄免耕下绿肥替代化学氮肥显著提高水稻干物质量及根系活力,能够维持水稻产量稳定并减少稻田N_(2)O排放,采用绿肥等氮替代化肥可作为一种集约化稻作可持续生产调控技术。