氮负载生物炭对干湿交替稻田水土生态环境的调控效应

摘要

农田面源污染已成为引起水体富营养化的主要原因之一。为了减少稻田氮素流失、改善稻田局部水体养分负载过重的问题,采用盆栽试验,通过生物炭吸附富营养水中的养分后再利用于盆栽水稻,设置主区为持续淹水灌溉(I F)与干湿交替灌溉(I A),副区为1个对照(常规施氮,N1C0)与4种不同用量的氮肥与氮负载生物炭处理(N3/4C1、N3/4C2、N1/2C1、N1/2C2),其中N3/4、N1/2表示氮肥施入量为当地传统施氮量(N1)的3/4,1/2倍;C1、C2分别为10 t/hm^2和20 t/hm^2氮负载生物炭。结果表明:(1)减少氮肥施入配施氮负载生物炭显著提高了常规施氮处理田面水的pH;(2)常规施氮肥处理下,干湿交替灌溉(I A)田面水NH 4^+-N平均浓度较持续淹水灌溉(I F)高8.0%,但是添加20 t/hm^2氮负载生物炭后,干湿交替灌溉田面水NH 4^+-N平均浓度低于持续淹水灌溉处理;(3)水稻生育后期,氮负载生物炭对NH 4^+-N具有明显的缓释作用,而在干湿交替灌溉中,减施氮肥配合添加氮负载生物炭处理较N1C0处理降低了田面水NO 3^--N浓度;(4)减施氮肥配合添加氮负载生物炭可提高水稻分蘖率,而添加20 t/hm^2氮负载生物炭在氮肥施用量较少时,有利于提高水稻的有效分蘖率。综上,氮负载生物炭不仅可以降低富营养水中30.8%含氮量,还能显著降低施肥初期水稻田面水中NH 4^+-N浓度,降低流失风险,延长NH 4^+-N的释放时间而减少1/4的施氮量和保证水稻生育末期的氮素需求,从而有利于水稻生长。