水氮耦合下黑土区稻田生态系统碳源汇效应分析

摘要

为探寻不同水氮耦合方式对黑土区稻田生态系统碳平衡的影响,于2022年开展田间试验,试验设置常规淹灌(F)和稻作控制灌溉(C)两种灌溉模式,同时设置常规施氮水平(N,110 kg/hm~2)、减氮10%水平(N1,99 kg/hm~2)、减氮20%水平(N2,88 kg/hm~2)3种施氮水平,分析不同水氮耦合方式对水稻各器官干物质量、碳含量、稻田土壤呼吸CO_(2)排放通量和CH_(4)排放通量及两者排放总量的影响,并采用净生态系统碳收支(NECB)评价体系对黑土区稻田生态系统碳源汇效应进行分析。结果表明:不同水氮耦合方式下,各处理水稻穗固碳量与根固碳量分别占其总固碳量的26.61%~40.92%、24.63%~31.95%。相同施氮量下,稻作控制灌溉相较于常规灌溉能提高水稻各器官碳含量、干物质量。在水稻全生育期内,各处理CH_(4)排放通量呈现先增加后减小再增加的变化趋势,均在分蘖期与拔节孕穗期出现峰值;各处理土壤呼吸CO_(2)排放通量呈现单峰变化,在分蘖期出现峰值。相同灌溉模式下,除返青期外,各处理CH_(4)排放通量与土壤呼吸CO_(2)排放通量均随施氮量的减少而降低。相同施氮量下,稻作控制灌溉与常规灌溉相比降低了土壤呼吸CO_(2)排放通量及排放总量,但提高了CH_(4)排放通量及排放总量。不同水氮耦合方式下,水稻净初级生产力为4245.82~6958.19 kg/hm~2,穗净初级生产力最高、凋落物净初级生产力最低,分别占其水稻净初级生产力的42.88%~51.82%、3.19%~3.90%。相同施氮量下,稻作控制灌溉模式各处理水稻净初级生产力均大于常规灌溉模式,其中CN、CN1、CN2各处理净初级生产力较FN、FN1、FN2各处理分别增加11.17%、31.92%、2.98%。此外,不同水氮耦合方式下NECB均为正值,表示该黑土区稻田生态系统为净碳“汇”,其中CN1处理净碳收支(1082.87 kg/hm~2)显著高于其他各处理(P<0.05),这说明稻作控制灌溉模式下减氮10%处理的稻田生态系统碳“汇”强度最大。