稻草生物炭对干湿交替稻田CH4和N2O排放的影响

为探究稻草生物炭和灌溉方式对稻田CH₄和N₂O排放的影响,揭示生物炭在干湿交替稻田中的应用潜力,该研究采用大田裂区试验,设置常规淹灌（I_CF）和干湿交替灌溉（I_AWD）2种灌溉方式,不施生物炭（B₀）和施20 t/hm²生物炭（B₂₀）2种施炭水平,连续3 a对稻田CH₄、N₂O排放和水稻产量进行了观测研究。结果表明：与I_CF相比,I_AWD在显著降低CH₄排放（63.03%～78.89%）的同时也促进了N₂O排放（100%～122.67%）。生物炭施加首年对CH₄排放无显著影响,但第2年和第3年分别显著减少CH₄排放21.99%和38.21%;而对N₂O排放3 a均起到抑制作用,降幅达28.26%～33.10%。生物炭3 a平均增加土壤有机碳27.03%。施生物炭第1年水稻略有减产,但第2和第3年表现为正效应。主要是由于初期秸秆生物炭碱性较大,表现出了明显的石灰效应;但随着pH值逐步恢复正常后,生物炭固碳减排和缓释增效特性逐渐显现。尤其在2021年,B₂₀较B₀增产11.02%,显著降低37.50%的全球增温潜势（global warming potential,GWP）和42.86%的温室气体排放强度（greenhouse gas intensity,GHGI）;同时,在B₀条件下,I_AWD较I_CF增加137.21%的N₂O排放,但B₂₀条件下降低I_AWD处理32.52%的N₂O排放,有效抑制I_AWD对N₂O排放增加的负面效应。整体来看,与I_CFB₀处理相比,I_AWDB₂₀处理显著降低CH₄排放,降幅为83.78%,同时降低77.98%的GWP和78.95%的GHGI。该研究为揭示生物炭固碳减排的正效应及其在稻田生态系统中的应用潜力,同时全面探究其对稻田增产、CH₄和N₂O排放的年限影响,为缓解实际稻田生产过程中CH₄和N₂O的排放,实现稻田绿色、高效、可持续生产提供理论依据。