不同施肥措施对热带地区稻菜轮作体系土壤CH4和N2O排放的影响

研究稻菜轮作模式下土壤甲烷（CH₄）和氧化亚氮（N₂ O）排放对不同施肥措施的响应,对补充我国热带地区CH₄和N₂ O排放研究的不足具有重要的指导意义.在辣椒季设置4种施肥处理：磷钾肥（PK）、氮磷钾肥（NPK）、等氮条件下50%有机肥替代化肥（NPK+M）和100%有机肥替代（M）,水稻种植季未设置施肥处理,研究辣椒季不同施肥条件下CH₄和N₂ O的排放规律以及对早稻生长季水稻产量、CH₄和N₂ O排放的后续影响.采用密闭静态箱-气相色谱法测定稻菜轮作土壤CH₄和N₂ O,同时测定作物产量,并估算全球增温潜势（GWP）和温室气体排放强度（GHGI）.结果表明：①辣椒季和早稻季4种施肥处理下土壤CH₄的累积排放量分别为0.9~2.7 kg ·hm^-2和5.5~8.4 kg ·hm^-2,与NPK处理相比,辣椒季NPK+M和M处理CH₄累积排放量分别减少35.3%和7.6%;而早稻季NPK+M和M处理CH₄累积排放量均增加37.5%和55.1%,其中早稻季M处理达到显著水平.②辣椒季和早稻季4种施肥处理下N₂ O的累积排放量分别为0.5~3.0 kg ·hm^-2和0.3~0.5 kg ·hm^-2,相对NPK处理,辣椒季NPK+M和M处理降低33.7%和16.0%的N₂ O累积排放量,其中NPK+M处理达到显著差异,早稻季NPK+M处理N₂ O累积排放量降低23.5%,M处理却增加9.1%,但均未达到显著水平.③ 4种施肥处理下辣椒和早稻的产量分别为3055.6~37722.5 kg ·hm^-2和5850.9~6994.4 kg ·hm^-2,与NPK处理相比,NPK+M和M处理显著增加辣椒产量.各施肥处理GWP为508.0~1864.4 kg ·hm^-2,NPK+M和M处理相对NPK处理分别下降25.7%和5.7%,其中NPK+M处理达到显著差异.辣椒季各处理的GWP对总GWP的贡献率为69.2%~78.1%,N₂ O对总GWP的贡献率为77.3%~85.3%.辣椒季和早稻季GHGI分别为0.03~0.09 kg ·kg^-1和0.04~0.24 kg ·kg^-1,与NPK处理相比,辣椒季M和NPK+M处理使GHGI显著下降71.5%和54.7%,早稻季NPK+M和M处理GHGI值分别下降44.0%和20.8%,其中NPK+M处理达到显著差异.综合作物产量及温室气体减排效果考虑,化肥和有机肥配施（NPK+M）可推荐为海南稻菜轮作模式下一种最优的减排稳产的施肥措施.     

添加生物炭对琼北地区双季稻田生物固氮的影响

生物固氮有助于植物对土壤中有效氮的利用,减少农业生态系统中无机氮肥的使用.生物炭可以通过其特殊物理结构调节土壤理化性质,提高土壤微生物的丰度和活性,然而关于生物炭对水稻土生物固氮方面的研究并未深入了解.试验共设置3个处理：施磷钾肥对照（CK）、当地常规施肥处理（CON）和常规处理配施20 t·hm^-2生物炭（B）,采用qPCR和高通量测序分析固氮基因（nifH）的丰度和群落结构变化,探讨生物炭添加对琼北地区双季稻田土壤固氮微生物的影响.结果表明,相比CK和CON处理,添加生物炭提高了土壤pH和土壤有机碳（SOC）含量以及作物产量.同时nifH基因丰度与土壤pH和SOC呈显著正相关.与CK处理相比,添加生物炭处理增加了nifH基因丰度以及显著改变了早稻季土壤固氮微生物的群落结构,常规施肥处理减少了nifH基因丰度而对固氮微生物群落影响相对较小.施用生物炭使固氮微生物群落优势属发生了变化,地杆菌属（Geobacter）、嗜糖假单胞菌属（Pelomonas）、固氮螺菌属（Azospirillum）、厌氧粘细菌属（Anaeromyxobacter）和铁氧化细菌属（Sideroxydans）等是所有处理中的优势菌属.相比CK处理,生物炭处理显著增加了嗜糖假单胞菌属的相对丰度,而常规施肥处理增加了地杆菌属的相对丰度.结果表明,生物炭添加具有一定的减肥潜力,为减少琼北地区稻田氮肥施用,提高氮肥利用率提供了理论依据.     

水肥管理对热带地区双季稻田CH4和N2O排放的影响

水稻土被广泛认为是甲烷（CH₄）和氧化亚氮（N₂O）主要排放源,深入研究不同水肥管理条件下热带地区双季稻田CH₄和N₂O的排放特征,对补充我国双季稻田温室气体排放研究的不足意义重大.本研究设置8个处理：常规灌溉-施磷钾肥（D-PK）、常规灌溉-施氮磷钾肥（D-NPK）、常规灌溉-施氮磷钾+有机肥（D-NPK+M）、常规灌溉-施有机肥（D-M）、长期淹水-施磷钾肥（F-PK）、长期淹水-施氮磷钾肥（F-NPK）、长期淹水-施氮磷钾+有机肥（F-NPK+M）和长期淹水-施有机肥（F-M）.采用密闭静态箱-气相色谱法测定双季稻田CH₄和N₂O排放量,测定水稻产量和估算全球增温潜势（GWP）及温室气体排放强度（GHGI）.结果表明：①早稻季和晚稻季CH₄累积排放量分别为10.3~78.9 kg·hm^-2和84.6~185.5 kg·hm^-2.与F-PK和F-NPK处理相比,早稻季F-NPK+M和F-M处理显著增加CH₄累积排放量.同一施肥条件下,长期淹水处理CH₄累积排放量高于常规灌溉处理.灌溉和施肥极显著影响早稻季CH₄累积排放量.②早稻季和晚稻季N₂O累积排放量分别为0.18~0.76 kg·hm^-2和0.15~0.58 kg·hm^-2.与F-PK处理相比,早稻季F-NPK处理N₂O累积排放量显著增加;与D-PK相比,D-NPK、D-NPK+M和D-M处理显著增加N₂O累积排放量.与F-PK相比,晚稻季长期淹水其它处理N₂O累积排放量显著增加;与D-PK处理相比,D-NPK和D-M处理N₂O累积排放量显著增加.施肥极显著影响早稻季N₂O排放;灌溉和施肥极显著影响晚稻季N₂O排放.③早稻和晚稻产量分别为7310.7~9402.4 kg·hm^-2和3902.8~7354.6 kg·hm^-2,且F-NPK和F-M处理下早稻产量显著高于F-PK和D-NPK、D-PK和D-NPK处理.与PK处理相比,同一灌溉条件下其余3种施肥处理均显著增加晚稻产量.早稻季GWP和GHGI分别为580.8~2818.5kg·hm^-2和0.08~0.30 kg·kg^-1.与F-PK处理相比,常规灌溉条件下早稻季各施肥处理间GWP无显著性差异;但长期淹水条件下F-NPK+M和F-M处理GWP均显著增加.早稻季F-NPK+M和F-M处理GHGI显著高于其它处理.晚稻季GWP和GHGI分别为3091.6~6334.2 kg·hm^-2和0.50~1.23 kg·kg^-1.灌溉显著影响早稻和晚稻季GWP和GHGI,施肥对晚稻季GWP和GHGI的影响不显著.④土壤NH₄⁺-N含量和5 cm土温均与CH₄排放呈极显著负相关,pH与CH₄排放呈极显著正相关,但与N₂O排放呈显著负相关.土壤NH₄⁺-N和NO₃^--N含量与N₂O排放呈极显著负相关.综合作物产量、GWP和GHGI考虑,D-NPK+M可推荐为当地最优的减排稳产的水肥管理模式.