生物炭施用两年后对热带地区稻菜轮作土壤N2O和CH4排放的影响

通过探究生物炭施用两年后对海南典型稻菜轮作模式土壤氧化亚氮（N₂O）和甲烷（CH₄）排放的影响,旨在明确生物炭在该模式下对温室气体排放的长期效应,可为我国热带地区稻菜轮作系统N₂O和CH₄减排提供理论依据.田间试验共设置4个处理,分别为：不施氮肥对照（CK）、施氮磷钾肥（CON）、施氮磷钾肥配施20 t·hm^-2生物炭（B1）和施氮磷钾肥配施40 t·hm^-2生物炭（B2）处理.结果表明：①相较于CON常规施氮处理,B1和B2添加生物炭处理显著减少了早稻季32%和54%的N₂O排放,但在晚稻季B1和B2处理显著增加了31%和81%的N₂O排放,辣椒季N₂O的累积排放量则显著高于早稻和晚稻季,且B1处理显著减少了35%的 N₂O的排放,B2处理相较于CON处理无显著性差异;②B1和B2比CON处理显著减少了早稻季63%和65%的CH₄排放,在晚稻季B2处理显著增加了41%的CH₄排放,B1处理相较于CON处理无显著性差异,辣椒季各处理CH₄的累积排放量无显著性差异;③晚稻季贡献了稻菜轮作系统主要的总增温潜势（GWP）,CH₄的排放量决定了GWP和温室气体排放强度（GHGI）的大小.生物炭施用两年后,B1降低了整个稻菜轮作系统的GHGI,B2增加了GHGI,并达到显著水平,但B1和B2处理在早稻季和辣椒季显著降低了GHGI,仅B2处理在晚稻季增加了GHGI;④B1和B2相较于CON处理显著增加了早稻产量33%和51%,且B1和B2处理显著增加辣椒季产量53%和81%,晚稻季除不施氮肥CK处理外,其它处理产量无显著性差异.研究结果表明,热带地区稻菜轮作系统温室气体排放的大小主要取决于晚稻季的CH₄排放,而生物炭施用两年后仅低量生物炭配施氮肥有显著的减排作用,但高低量生物炭配施氮肥对早稻和辣椒季作物增产具有持续性.     

生物炭对热带地区辣椒种植土壤N2O排放及其功能基因的影响

生物炭具有一定的增产和减少N₂O排放效果,但关于其相关氮循环微生物作用的动态变化过程了解较少.为探明热带地区生物炭的增产减排效应潜力及相关微生物动态作用机制,通过辣椒盆栽试验对比添加生物炭(B)、常规施肥(CON)和不施氮(CK)处理对辣椒产量、氧化亚氮(N₂O)的排放及相关功能基因丰度的影响.结果表明,CON处理产量高于CK处理;与CON处理相比,生物炭显著增加辣椒产量18.0%(P<0.05),添加生物炭在辣椒生长的大部分时期增加土壤NH⁺₄-N和NO^-₃-N含量;在辣椒的生长周期内,相比CON处理,生物炭处理显著减少土壤N₂O累积排放量18.3%(P<0.05).N₂O排放通量与氨氧化古菌(AOA)和氨氧化细菌(AOB)的amoA基因丰度呈极显著负相关(P<0.01);与nosZ基因丰度呈显著负相关(P<0.05),表明N₂O排放可能主要来自反硝化过程;在辣椒生...     

不同水分条件下土地利用方式对我国热带地区土壤硝化过程及NO和N2O排放的影响

热带地区雨热条件丰富,硝化过程产生的硝态氮不利于氮素养分的保持,同时会带来氮氧化物排放等环境负面效应.橡胶树和茶树在热带地区广泛种植,不同土地利用方式土壤硝化速率和氮氧化物排放的差异尚不清楚.以海南白沙地区典型橡胶林和茶园土壤为研究对象,分别采集5 a （T5）和15 a （T15）茶园土壤和附近橡胶林（XJ）土壤,设置低（50% WFPS-L）和高（80% WFPS-H）两种不同水分含量,在25℃进行71d室内培养试验,探究不同土地利用方式和不同水分含量对土壤净硝化速率、NO和N₂O排放的影响.结果表明：①橡胶林改为茶园后,在高含水量条件下,显著降低了土壤净硝化速率、NO和N₂O排放,整体呈现XJH>T15H>T5H的趋势,XJH处理土壤净硝化速率、NO和N₂O排放分别高达4.2 mg ·（kg ·d）^-1、1.4 mg ·kg^-1和14.3 mg ·kg^-1（以N计）;在低含水量条件下,茶园土壤显著降低了土壤NO排放,N₂O排放在各土壤间差异不显著,净硝化速率在XJ和T15处理之间无显著差异;土壤NO排放和净硝化速率呈极显著正相关（P<0.01）.②XJH净硝化速率高于XJL,茶园土壤呈相反趋势;XJ和T15的NO排放对水分的响应和净硝化速率趋势一致,高硝化速率促进NO排放,而T5处理NO排放受含水量影响不显著;相比低含水量处理,高含水量各处理显著促进N₂O排放.结果表明,土壤有机质（SOM）、全氮（TN）、pH和含水量是影响土壤净硝化速率、NO和N₂O排放的关键因子,高含水量条件下橡胶林转为茶园的种植模式显著降低了土壤净硝化速率和对环境的负面影响.     

秸秆还田和添加生物炭对热带地区稻菜轮作体系中淹水后土壤温室气体排放的影响

热区稻菜轮作系统瓜菜季施肥后大量硝态氮积累,导致后续的水稻季淹水后硝态氮的淋失以及大量N₂O排放,使氮素损失以及温室效应加剧.如何提高硝态氮利用率,减少N₂O排放成为了亟待解决的问题.试验共设置6个处理：添加200 mg·kg^-1 （以N计,下同）KNO₃（CK）;添加200 mg·kg^-1 KNO₃+2%生物炭（B）;添加200 mg·kg^-1 KNO₃和1%花生秸秆（P）;添加200 mg·kg^-1 KNO₃+2%生物炭+1%花生秸秆（P+B）;添加200 mg·kg^-1 KNO₃+1%水稻秸秆（R）;添加200 mg·kg^-1 KNO₃+2%生物炭+1%水稻秸秆（R+B）,进行114 d的25℃恒温淹水培养,来探究有机物料添加对土壤淹水后温室气体排放和氮素利用的影响.结果表明,与CK相比,添加秸秆或秸秆和生物炭配施显著增加了土壤pH（P<0.05）;B和P处理分别显著增加了41.6%和28.5%的N₂O累计排放（P<0.05）,P+B、R和R+B处理分别显著降低了14.1%、24.7%和36.7%的N₂O累计排放（P<0.05）;添加秸秆增加了净温室气体增温潜势（NGWP）,增施椰壳生物炭能够显著减缓秸秆对NGWP的影响（P<0.05）,秸秆和生物炭配合施用降低了NGWP,其中P+B显著降低NGWP（P<0.05）,R+B不显著;添加秸秆或生物炭显著增加了土壤微生物量碳（MBC）（P<0.05）,P+B最高,为502.26 mg·kg^-1;秸秆和生物炭配施增加了土壤微生物量氮（MBN）,P+B最高.N₂O排放通量与pH呈极显著负相关（P<0.01）,与NH₄⁺-N和NO₃^--N呈极显著正相关（P<0.01）;N₂O累计排放量与MBN呈极显著负相关（P<0.01）;NO₃^--N与MBN呈显著负相关（P<0.05）,说明硝态氮的减少可能被微生物固持,微生物对硝态氮固持的增加也减少了N₂O排放.综上所述,花生秸秆和椰壳生物炭配合施用能够显著抑制N₂O排放,增加土壤MBC和MBN,是一种海南瓜菜季后充分利用氮肥,减少氮素损失,减缓N₂O排放的一种合理措施.