不同种类秸秆添加对稻田NH_(3)挥发的影响机制

秸秆还田对稻田土壤NH_(3)挥发可产生影响,但相关排放变化规律和调控机制有待系统研究。以南粳46水稻品种为材料,太湖地区典型单季稻田原状土为研究对象,利用连续气流封闭法监测三种秸秆(水稻秸秆:RS;小麦秸秆:WS;玉米秸秆:MS)两种添加量(W秸秆:W_土=0.5%、0.8%)下水稻各生长期NH_(3)挥发通量、土壤理化因子及水稻产量;进而结合分子生物学技术,将环境因子与氮循环相关的功能微生物丰度进行耦合,揭示NH_(3)挥发对不同种类秸秆和不同添加量的响应机制并解析关键因子,从而筛选出稻田生态系统氨减排效果最佳的秸秆还田种类及施用量。试验结果表明,秸秆种类及秸秆种类与其施用量交互作用对稻田土壤NH_(3)挥发均产生显著影响,总体来看,与CK相比,施加秸秆处理NH_(3)挥发变化幅度为-33.2%—27.3%。不同秸秆种类对稻田土壤NH_(3)挥发影响不同,低添加量下,与CK相比,RS与WS施用对NH_(3)挥发量均无显著影响,而MS施用显著增加NH_(3)挥发量21.1%;高添加量下,RS施用显著降低NH_(3)挥发量33.2%。不同秸秆施加量对稻田土壤NH_(3)挥发影响亦不同,RS和MS处理下稻田NH_(3)挥发量随施用量的增加分别降低31.2%和32.8%,而WS处理则呈现相反规律;不同秸秆种类及不同施加量交互作用下RS-0.8处理显著降低稻田土壤NH_(3)挥发33.2%。田面水pH、总氮(TN)浓度、土壤微生物量碳含量(MBC)、土壤氨氧化古菌(AOA)和氨氧化细菌(AOB)群落丰度是导致不同秸秆种类和用量下稻田土壤NH_(3)挥发产生差异的主要影响因素;RS-0.8处理相较于其他处理显著增加土壤AOA、AOB群落丰度并显著降低田面水TN含量,综合效应下显著减少稻田NH_(3)挥发量33.2%,并显著增加水稻产量22.9%。因此,综合稻田NH_(3)挥发总量和水稻产量,秸秆施用水稻种植体系中水稻(RS)秸秆以0.8%施用量模式下减排增产效果最佳。

烟稻轮作系统下烟田土壤NH_(3)挥发特征及影响因素分析

本试验以湘烟7号为材料,在湖南郴州典型烟稻轮作系统下设不施氮肥CK、单施化肥T1(用氮量169.5kg/hm^(2))、化肥配施有机肥T2(化肥氮169.5kg/hm^(2)+有机氮22.5kg/hm^(2))3个处理,采用通气法监测烤烟不同生育期内烟田土壤NH_(3)挥发特征,并对影响NH_(3)挥发的环境因子进行相关分析。结果表明:(1)NH_(3)挥发峰值出现在基肥施入后第7d,追肥施入后2~5d,施肥结束后NH_(3)挥发速率逐渐降低并趋于稳定,但仍高于不施肥处理。(2)增施有机肥显著降低NH_(3)平均挥发速率、累积挥发总量、挥发系数和挥发强度,T2较T1分别降低18.75%、15.71%、25.41%和25.19%。(3)T2处理烟叶产量为2297.03kg/hm^(2),较T1显著增产7.65%。(4)环境因素影响NH_(3)挥发,其中气温、土温、土壤铵态氮含量与NH_(3)挥发呈显著正相关,土壤含水率与NH_(3)挥发呈显著负相关。综上,湖南烟稻轮作系统下烟田土壤NH_(3)挥发受施肥影响较大,增施有机肥显著降低氮肥以NH_(3)形式挥发造成的损失,气温、土温、铵态氮含量是影响土壤NH_(3)挥发的关键因子。

氮肥深施对太湖地区稻田氨挥发的影响

NH_(3)挥发是稻田氮素损失的重要途径之一,基于基肥期尿素氮肥深施、追肥期用缓释肥替代尿素和配施脲酶抑制剂对太湖地区水稻生长季NH_(3)挥发影响少有报道。为此,本研究共设置了7个原位试验处理:(1)空白处理,不施氮肥(CK);(2)当地常规氮肥表施处理,施氮量300 kg∙hm−2(SN300);(3)减氮10%,氮肥表施处理,施氮量为270 kg∙hm^(−2)(SN270);(4)减氮10%+基肥氮深施+追肥表施尿素处理(DN270);(5)减氮10%+基肥氮深施+追肥表施尿素+脲酶抑制剂(DN270+UI);(6)减氮10%+基肥氮深施+追肥表施缓释肥(DN270+SR);(7)减氮10%+基肥深施+追肥表施缓释肥+脲酶抑制剂(DN270+SR+UI)。与常规尿素表施SN300处理NH_(3)累积排放量相比,采用基肥深施可降低78.2%~85.2%的基肥期NH_(3)排放量,基肥减氮深施且追肥期配施脲酶抑制剂(DN270+UI处理)可降低30.4%的分蘖肥期NH_(3)排放量和25.3%的穗肥期NH_(3)排放量,基肥减氮深施且水稻追肥期用缓释肥替代尿素(DN270+SR处理)可降低36.4%的分蘖肥期NH_(3)排放量和28.1%的穗肥期NH_(3)排放量。整个水稻生长季NH_(3)累积排放量大小为SN300>SN270>DN270>DN270+UI>DN270+SR>DN270+SR+UI,其中DN270+SR+UI处理下NH_(3)排放量最小,与SN300处理相比,可显著降低50.9%的NH_(3)累积排放量(P<0.05)。除CK外,各处理间水稻产量差异不显著,单位水稻产量NH_(3)排放强度以DN270+SR+UI处理下最小,与SN300处理相比,可显著降低52.5%单位水稻产量氨排放强度(P<0.05)。综合考虑经济生态环境效益,在南方典型稻田中采用基肥期尿素深施可有效地降低氨挥发量,是一种值得推广的稻田氨减排模式,在追肥期用缓释肥替代尿素同时配施脲酶抑制剂可进一步提高NH_(3)减排效果。