水热炭减少稻田氨挥发损失的效果与机制

摘要

作为生物质水热碳化的产物,水热炭因其丰富的孔隙结构和官能团等良好的表面特性,在稻田氨(NH3)挥发减排方面有着良好的应用前景.本研究将水热炭作为一种土壤调理剂施加到稻田土壤中,通过水稻全生育期土柱试验,考察其对稻田氨挥发的影响.试验通过设置3个处理:CKU(不施加水热炭对照)、SHC(锯末水热炭)和W-SHC(水洗锯末水热炭),研究了不同水热炭对田面水pH、田面水NH4^+-N浓度、氨挥发排放通量和累积量及单位产量氨挥发排放累积量的影响.其中水热炭和水洗水热炭施加量为0.5%(质量分数).结果表明,SHC处理显著降低了NH3挥发累积排放量和单位产量NH3挥发累积排放量(P<0.05),相比CKU分别减少了32.42%和47.61%.W-SHC处理氨挥发减排效果稍弱,NH3挥发累积排放量和单位产量NH3挥发累积排放量相比CKU分别减少了10.14%和27.71%.氨挥发减排可能与水热炭的施用导致的田面水pH变化和NH4^+-N浓度的降低有关.与CKU相比,SHC和W-SHC处理均降低了田面水pH和NH4^+-N浓度,且在水稻基肥期(BF)和蘖肥期(SF1)影响较明显.土壤脲酶活性受到水热炭施加的显著抑制(P<0.05),同时土壤氨氧化基因(AOA和AOB)丰度也显著增加(P<0.05),导致土壤氨氧化作用增强,这对于田面水NH4^+-N浓度有削减作用.本研究将为实现稻田氨挥发减排背景下的水热炭农业环境应用提供理论和数据支持.