绿肥、蚕沙有机肥配施化肥对免耕稻田土壤碳库平衡的影响

[目的]探索免耕稻田绿肥、蚕沙有机肥投入对土壤有机碳积累及CO2和CH4排放的影响,为保护性耕作稻田土壤碳固持及稻田减肥增效的农业有机资源可持续利用提供理论依据.[方法]在前期粉垄与常规耕作基础上,2018—2019年连续开展田间免耕试验,在同等养分投入条件下,设置绿肥、蚕沙有机肥与化肥配施模式,以常规施用化肥为对照,同步设不施肥空白对照,保护性耕作试验第2年,采用分离式静态箱—气象色谱法测定稻田温室气体CO2和CH4排放通量,同时在水稻返青期、分蘖期、齐穗期和收获期采集0~15 cm耕层土壤,测定土壤有机碳含量.[结果]在粉垄免耕模式下,蚕沙有机肥配施化肥处理耕层土壤有机碳含量在返青期和分蘖期较常规免耕模式提高56%和19%;水稻返青期、分蘖期、齐穗期和收获期粉垄免耕稻田绿肥配施化肥处理的土壤有机碳含量较单施化肥处理分别提高111%、30%、74%和31%,较不施肥处理分别提高90%、22%、58%和22%;蚕沙有机肥配施化肥处理较单施化肥处理分别提高148%、90%、48%和39%,较不施肥处理分别提高113%、78%、35%和29%.粉垄免耕模式下,与单施化肥处理相比,绿肥配施化肥处理的CO2累积排放量降低16.9%,蚕沙有机肥配施化肥处理降低15.1%;CH4排放通量出现2个峰值,常规免耕和粉垄免耕模式下,绿肥配施化肥处理的CH4排放通量峰值分别是单施化肥处理的7.69和7.61倍.绿肥和蚕沙有机肥配施化肥降低了稻田土壤CO2累积排放量,增加了CH4累积排放量.[结论]粉垄免耕稻田施用绿肥、蚕沙有机肥利于土壤有机碳积累,减少CO2温室气体排放,可作为一种稻田土壤固碳减排可持续生产应用技术.     

有机资源等氮替代化肥对免耕稻田N2O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N₂O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N₂O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N₂O累计排放量。C3、C4、F3、F4的N₂O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N₂O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N₂O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。