張 瑤,屈忠義,2,丁艷宏,王 凡
(1.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)水利與土木建筑工程學(xué)院,呼和浩特 010018;2.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)寒旱區(qū)灌溉排水研究所,呼和浩特 010018)
溫室效應(yīng)已經(jīng)給人類生存和社會(huì)發(fā)展帶來(lái)了嚴(yán)峻挑戰(zhàn),極端氣候、海洋風(fēng)暴、沙漠化等一系列環(huán)境問(wèn)題引起了人類的注意,環(huán)境問(wèn)題已刻不容緩。而大氣中CO2濃度的不斷升高給全球溫室效應(yīng)增溫貢獻(xiàn)高達(dá)60%[1]。而農(nóng)田土壤是溫室氣體的重要排放源之一,排放的CO2、CH4、N2O等約占全球人為溫室氣體排放量的10%~12%[2],我國(guó)鹽漬化與次生鹽漬化農(nóng)田面積較大,約3 460 萬(wàn)hm2,占全國(guó)可利用土地面積約為 4.88%,所以,關(guān)注鹽漬化農(nóng)田土壤溫室氣體排放已成為當(dāng)下熱點(diǎn)。鹽漬化土壤具有結(jié)構(gòu)性差、肥力低、對(duì)作物生長(zhǎng)有毒害作用等特點(diǎn),嚴(yán)重限制了低碳農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。且鹽堿化農(nóng)田溫室氣體排放量顯著高于非鹽漬化農(nóng)田。生物炭、石膏和有機(jī)肥是重要的土壤改良劑,可改善土壤結(jié)構(gòu),已廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代農(nóng)業(yè),而對(duì)施入不同土壤改良劑對(duì)鹽漬化土壤溫室氣體排放的影響研究較少,因此,研究施用不同土壤改良劑對(duì)鹽漬化農(nóng)田溫室氣體排放的影響非常有必要[3]。
生物炭是在低氧或缺氧條件下通過(guò)高溫裂解生物質(zhì)而成,生物炭幾乎是純碳,埋于地下百年至千年不會(huì)消失,等同于把碳封存在土壤。生物炭最主要的特性之一就是疏松多孔、比表面積較大,大量研究表明,在施入土壤后能較好的改善土壤結(jié)構(gòu)、通氣性以及保水性,形成塊狀結(jié)構(gòu)和團(tuán)粒結(jié)構(gòu),保證植物根系在良好的條件下生長(zhǎng)[4]。生物炭能使鹽土的pH值和水溶鹽含量明顯降低[5]。土壤中添加生物炭能降低CO2、CH4、N2O的排放總量,但仍有部分研究者認(rèn)為施用生物炭增加了N2O的排放量[6,7 ]。高德才[8]等通過(guò)室內(nèi)土柱研究表明,生物炭的理化性質(zhì)對(duì)溫室氣體排放有顯著影響,會(huì)降低CH4和N2O的溫室效應(yīng)。Shenbagavalli等[9]發(fā)現(xiàn)生物炭能抑制溫室氣體的釋放,其中對(duì)CO2和N2O的效果最明顯。脫硫石膏成分主要為硫酸鈣 (CaSO4·2H2O),具有顆粒細(xì)小、成分穩(wěn)定、純度高等特點(diǎn),是較好的鹽堿土改良劑。施入石膏,可降低土壤pH值[10]、全鹽含量和堿化度[11],同時(shí)使土壤孔隙度增加,進(jìn)而有機(jī)質(zhì)含量增加土壤有機(jī)質(zhì)含量增加[12]。在適量施用脫硫石膏的條件下,可提高土壤微生物活性和多樣性。胡翔宇研究表明脫硫石膏能夠提高稻田土壤細(xì)菌群落多樣性,抑制稻田CH4的排放[13]。當(dāng)前關(guān)于有機(jī)肥對(duì)溫室氣體排放的影響較少,同時(shí)針對(duì)石膏加有機(jī)肥對(duì)溫室氣體減排方面研究鮮少。有機(jī)肥自身具有結(jié)構(gòu)疏松,具有豐富的氮、磷、鉀、生物活性物質(zhì),顏色深,吸收能力強(qiáng)等特點(diǎn),添加到土壤中,會(huì)提高土壤中有機(jī)碳含量,從而影響農(nóng)田土壤溫室氣體排放量[14]。施用有機(jī)肥能夠很好地改善土壤理化性質(zhì),雖然總體表現(xiàn)出CO2的排放量增加[15,16],但有機(jī)肥的施入顯著增強(qiáng)土壤碳庫(kù),亦能幫助減緩溫室效應(yīng)[17]。Fleisher[18]等研究表明,有機(jī)肥可有效調(diào)節(jié)土壤碳氮比,進(jìn)而促進(jìn)N2O的排放。然而,近年來(lái)大多數(shù)的研究都是基于一般農(nóng)田而非鹽漬化農(nóng)田,且較多是針對(duì)一種土壤改良劑,針對(duì)鹽漬化土壤中施入不同土壤改良劑的研究對(duì)比尚不多。因此,研究生物炭、石膏、石膏與有機(jī)肥配施這3種不同改良劑對(duì)鹽漬化農(nóng)田溫室氣體減排的有較大基礎(chǔ)意義,尤其在河套灌區(qū),可為該地區(qū)鹽漬土壤改良奠定一定基礎(chǔ)。
內(nèi)蒙古河套灌區(qū)是我國(guó)重要的商品糧生產(chǎn)基地之一,土壤鹽堿化是限制該地區(qū)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要因素,同時(shí)不斷加劇的溫室效應(yīng)使該地區(qū)面臨著嚴(yán)峻的固碳減排形勢(shì)。因此,本文研究生物炭、石膏、石膏與有機(jī)肥3種不同土壤改良劑對(duì)鹽堿化土壤溫室氣體(CH4、CO2和N2O)排放的影響機(jī)理,從而選出最有益于鹽堿化土壤減排的土壤改良劑,以期為該地區(qū)綠色、可持續(xù)農(nóng)業(yè)發(fā)展提供理論支撐。
試驗(yàn)于2017年5月-10月在內(nèi)蒙古巴彥淖爾市杭錦后旗三道橋鎮(zhèn)澄泥村改鹽增糧試驗(yàn)基地(106°54′E~106°55′E , 40°49′N~40°50′N,海拔:990~1 003 m)開(kāi)展, 地處黃河中上游,屬典型的溫帶大陸性氣候,雨熱同季,晝夜溫差大,光熱資源豐富,年平均降雨量136.5 mm,年平均蒸發(fā)量1 953.9 mm;晝夜平均溫差13.2 ℃,年平均無(wú)霜期152 d左右。受地下水位、灌溉方式等影響,土壤鹽漬化和次生鹽漬化問(wèn)題突出。
圖1 試驗(yàn)區(qū)降雨和氣溫變化圖Fig.1 The change of rainfall and air temperature in the test area
試驗(yàn)供試生物炭為遼寧金和福農(nóng)業(yè)開(kāi)發(fā)有限公司的玉米秸稈生物炭產(chǎn)品,C、N、灰分含量分別為47.17%、0.71%、23.47%,有機(jī)質(zhì)含量為925.74 g/kg,pH為9.04,施用量為22.5 t/hm2。供試石膏為包頭市第二熱電廠產(chǎn)生的廢棄脫硫石膏,其主要成分是 CaSO4·2H2O,其化學(xué)成分為SO3占54.63%, CaO占 35.24%,含水量 8.2%, pH為 8.08,石膏處理的施用量為37.5 t/hm2。供試有機(jī)肥為當(dāng)?shù)丶卸逊蕝^(qū),石膏加有機(jī)肥處理施用量分別為石膏37.5 t/hm2和有機(jī)肥37.5 t/hm2配施。0~20 cm試驗(yàn)土壤質(zhì)地,土壤容重為1.45 g/cm3,通過(guò)激光粒度儀分析,屬于沙壤土。顆粒組成:砂粒(48.97%)、粉粒(44.69%)、黏粒(6.34%)。
試驗(yàn)共設(shè)4個(gè)處理,分別為:生物炭(DC)、石膏(DS)、石膏+有機(jī)肥(DSF),空白對(duì)照(CK),每個(gè)處理3個(gè)重復(fù),共12個(gè)小區(qū),小區(qū)面積150 m2(10 m×15 m),播種前將不同改良劑均勻撒于地表,用旋耕機(jī)將其與20 cm土壤混合,試驗(yàn)小區(qū)采取大田裂區(qū)試驗(yàn)方法,進(jìn)行排列。在葵花整個(gè)生育期內(nèi),采用地下水滴灌進(jìn)行灌水,張力計(jì)指導(dǎo)灌溉,灌溉下限設(shè)置為-30 kPa,灌水量用水表進(jìn)行控制,每次灌水定額為225 m3/hm2。因當(dāng)?shù)氐叵滤惠^高,需通過(guò)觀測(cè)地下水位配合張力計(jì)進(jìn)行灌溉。
供試作物為葵花,品種為K902,覆黑膜種植,行距60 cm,株距50 cm,種植密度33 000 株/hm2。作物生育期為2017年6月7日-10月2日,共119 d。
所有處理于播種時(shí)均施基肥,基肥采用當(dāng)?shù)爻S玫牧姿岫穂ω(P2O5)=39%],375 kg/hm2,復(fù)合肥[ω(N∶P2O5∶K2O)=30%∶5%∶5%],75 kg/hm2;追施主要施用尿素[ω(N)=46.67%],300 kg/hm2,根據(jù)生育期分別在開(kāi)花、現(xiàn)蕾、灌漿各施1次,每次75 kg/hm2。
1.4.1 土壤樣品的采集與測(cè)定
于施加改良劑初期及葵花收貨后各取一次,用直徑5 cm 的土鉆多點(diǎn)采集0~20 cm土壤樣品,采用pH計(jì)測(cè)定(水浸提,1∶2.5)土壤pH值;用電導(dǎo)率儀測(cè)定(土水比1∶5)電導(dǎo)率;葵花收貨后采集0~20 cm土壤樣品,用重鉻酸鉀容量法測(cè)定土壤有機(jī)質(zhì);用解堿擴(kuò)散法測(cè)定解堿氮;采用聯(lián)合浸提比色法測(cè)定有效磷、速效鉀。
1.4.2 氣體樣品的采集與測(cè)定
溫室氣體的采集在2017年6月26-10月2日期間,用靜態(tài)暗箱進(jìn)行溫室氣體(CO2、CH4、N2O)通量的定位觀測(cè)。靜態(tài)暗箱為地箱和頂箱兩部分構(gòu)成,由厚1.0 mm 的不銹鋼制成(地箱尺寸為40 cm × 40 cm × 15 cm,頂箱尺寸為 40 cm × 40 cm ×40 cm)。播種后選取每個(gè)試驗(yàn)小區(qū)的中間,在行與行的中間位置安放地箱,每個(gè)試驗(yàn)小區(qū)1 個(gè)地箱,地箱內(nèi)無(wú)植株,并保證地箱內(nèi)為原狀土。選擇晴天并在上午 09∶00-11∶00 完成采樣,采用 30 min 罩箱時(shí)間,即每個(gè)采樣箱分別在扣箱 0、10、20、30 min 后抽取氣體。周期為 10 d左右,降雨和灌水后增加取樣。記錄初始收時(shí)間和始末氣溫,地溫線埋于地箱內(nèi)5 cm深,用JM624地溫盒檢測(cè)。氣體樣品帶回實(shí)驗(yàn)室采用美國(guó)Picarro公司生產(chǎn)的Picarro G2308 分析儀測(cè)定CO2、N2O、CH4含量。
溫室氣體通量計(jì)算公式[19]:
(1)
式中:ρ為箱內(nèi)氣體密度;Δm、Δc為Δt時(shí)間內(nèi)箱內(nèi)氣體質(zhì)量和混合比濃度的變化;A、V、H為采樣箱底面積、體積、氣室高度;Δc/Δt為單位時(shí)間內(nèi)箱內(nèi)氣體濃度變化。
當(dāng)F為負(fù)值時(shí)表示吸收,F(xiàn)為正值時(shí)表示排放。氣體通量計(jì)算過(guò)程中,通過(guò)公式中引入箱內(nèi)溫度和氣壓值,對(duì)氣體濃度進(jìn)行校正。
溫室氣體累積排放量計(jì)算公式[20]:
(2)
式中:n為葵花生長(zhǎng)季觀測(cè)次數(shù);Fi、Fi+1為第i、i+1次采樣時(shí)溫室氣體排放通量,mg/(m2·h)或μg/(m2·h);ti+1、ti為第i+1、i次采樣的時(shí)間間隔,d。
轉(zhuǎn)換系數(shù) ( 由于采樣期間的天數(shù)小于葵花生長(zhǎng)季( 播種到收獲) 天數(shù),此系數(shù)將其轉(zhuǎn)換為葵花生長(zhǎng)季天數(shù)) ,取119/98。
綜合增溫潛勢(shì)(GWP) 是將各種溫室氣體的增溫潛勢(shì)換算為CO2排放當(dāng)量。100 a 時(shí)間尺度的綜合增溫效應(yīng)計(jì)算式[21]為:
GWP=295Ec(N2O)+28Ec(CH4)
(3)
式中:Ec(N2O)為N2O 的季節(jié)累積排放量,kg/hm2;Ec(CH4)為CH4的季節(jié)累積排放量,kg/hm2。
溫室氣體排放強(qiáng)度(GHGI) 是單位經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出的CO2排放當(dāng)量,計(jì)算式為:
GHGI=GWP/Y
(4)
式中:Y為單位面積的產(chǎn)量,t/hm2。
運(yùn)用Excel軟件和SPSS19軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析,用LSD法進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)。
如圖2所示,處理初期各處理表層0~20 cm土壤pH的變化范圍在8.1~8.5,改良一年后土壤pH在8.1~8.4之間。且改良前后期對(duì)比變化范圍不大。除CK外各處理改良一年后均有所降低。如圖3所示,分析顯示各處理土壤EC發(fā)現(xiàn),經(jīng)一年種植后各處理均有所降低,降低幅度分別為27.44%、59.90%、28.20%、39.45%。結(jié)果顯示,施加生物炭和石膏對(duì)土壤鹽漬化有所降低。
如表1所示,各處理改良一年后土壤有機(jī)質(zhì)含量相比,DSF>DC>CK>DS, DSF、DC均高于對(duì)照,且各處理有顯著差異。與對(duì)照CK相比,DSF、DC、DS處理土壤堿解氮提高123.13%、65.56%、31.58%;DSF、DC速效磷提高79.13%、18.70%,而DS降低了8.70%;DSF速效鉀提高了28.50%,DC、DS降低了9.51%、14.23%。綜上所述,鹽漬化農(nóng)田施加生物炭和石膏加有機(jī)肥可顯著提高有機(jī)質(zhì)、堿解氮、速效磷含量改善土壤理化性。
圖2 不同處理土壤pH改良動(dòng)態(tài)變化Fig.2 Dynamics of soil pH from different treatment
圖3 不同處理土壤EC動(dòng)態(tài)變化Fig.3 Dynamics of soil pH from different treatment
表1 不同處理土壤改良狀況Tab.1 Soils nutrient status under different treatments
2.2.1 不同處理對(duì)鹽漬化農(nóng)田土壤5 cm處溫度影響
如圖4所示,(收集氣體期間通時(shí)觀測(cè)5 cm土壤溫度)各處理?xiàng)l件下土壤溫度大體趨勢(shì)一致,均表現(xiàn)為先增后減,明顯的單峰,且變化范圍處于15~35 ℃間。其中7月6日受降雨影響,土壤溫度出現(xiàn)暫時(shí)的降低趨勢(shì)。
圖4 不同處理5 cm深土壤溫度動(dòng)態(tài)變化Fig.4 Dynamics of soil temperature in 5 cm from different soils
2.2.2 不同處理對(duì)鹽漬化農(nóng)田CO2、CH4、N2O的排放通量影響
如圖5所示,各處理?xiàng)l件下CO2排放通量大體表現(xiàn)為雙峰。前期(6月26日-7月16日),除DSF處理外,其他各處理均表現(xiàn)為上升趨勢(shì),且出現(xiàn)第一個(gè)排放峰(7月6日),中后期各處理均有所降低,但出現(xiàn)小高峰(8月4日)。與對(duì)照相比,前期(除DSF外)均高于對(duì)照,后期各處理排放通量明顯低于對(duì)照水平。表明各改良劑(除DSF處理外)在施用前期對(duì)鹽漬化土壤CO2的排放通量有明顯促進(jìn)作用。DSF、DC、DS、CK的土壤CO2排放通量變化范圍分別為102.95~351.94、187.00~515.63、177.38~500.55、189.25~425.80 mg/(m2·h)。各處理季節(jié)平均排放通量如表2所示,與空白對(duì)照CK相比變化-15.58%、-3.27%、-12.16%,各處理均為降低趨勢(shì),對(duì)CO2表現(xiàn)為吸收。且DSF、DS與CK相比, CO2平均排放通量差異性顯著。由此表明,各處理均抑制土壤CO2的排放??傮w來(lái)看,DS(石膏)和DSF(膏加有機(jī)肥)對(duì)抑制CO2排放通量效果較好。
圖5 不同處理土壤CO2排放通量季節(jié)動(dòng)態(tài)變化Fig.5 Seasonal dynamics of CO2 emission from different soils
如圖6所示,各處理?xiàng)l件下CH4排放通量沒(méi)有明顯變化趨勢(shì),大體表現(xiàn)為中期(7月16日-8月11日)排放強(qiáng),后期(除DS外)各處理均表現(xiàn)為平緩且接近于0。與對(duì)照相比,前期各處理高于對(duì)照,后期低于對(duì)照。表明改良劑對(duì)鹽漬化土壤CH4的排放通量有部分抑制作用。與各處理相比,DS表現(xiàn)出了明顯的吸收,可能是石膏呈酸性可以中和鹽堿土,為微生物活動(dòng)提供更適宜的環(huán)境。DSF、DC、DS、CK的土壤CH4排放通量變化范圍分別為-12.67~7.56、-1.64~17.25、-8.30~0.81、-5.49~7.37 μg/(m2·h)。如表2所示,各處理季節(jié)平均排放通量與空白對(duì)照CK相比變化214.30%、281.92%、-572.41%。且各處理間CH4平均排放通量差異顯著??傮w來(lái)看,DS(石膏)對(duì)抑制CH4排放通量效果最好。
圖6 不同處理土壤CH4排放通量季節(jié)動(dòng)態(tài)變化Fig.6 Seasonal dynamics of CH4 emission from different soils
如圖7所示,各處理?xiàng)l件下N2O排放通量大體一致,表現(xiàn)為明顯的單峰排放規(guī)律。前期(6月26日-7月16日),N2O的排放強(qiáng)烈,出現(xiàn)排放最高峰,中后期可能由于溫度逐漸降低,土壤N2O的排放通量趨于平緩。DSF、DC、DS、CK的土壤N2O排放通量變化范圍分別為-0.97~171.72、-0.24~124.92、-1.37 ~168.00、-32.13 ~151.61μg /(m2·h)。與對(duì)照相比,各處理對(duì)N2O排放通量明顯高于對(duì)照。各處理季節(jié)平均排放通量如表2所示,與對(duì)照CK相比變化5.42%、-2.97%、-17.49%。且DSF、DS與CK相比,N2O平均排放通量差異性顯著,DC和CK的N2O平均排放通量,無(wú)顯著差異??傮w來(lái)看,DS(石膏)對(duì)抑制N2O排放通量效果最好。
圖7 不同處理土壤N2O排放通量季節(jié)動(dòng)態(tài)變化Fig.7 Seasonal dynamics of N2O emission from different soils
表2 不同處理溫室氣體平均排放通量Tab.2 The average greenhouse gas flux of different treatment
2.2.3 不同處理對(duì)鹽漬化農(nóng)田溫室氣體排放通量與地溫相關(guān)性分析
如表3所示, CO2排放通量與DC、CK、DS處理的5 cm深地溫呈均正相關(guān),而與DC、CK表現(xiàn)為較相關(guān),與DSF呈負(fù)相關(guān)。CH4排放通量與各處理均呈現(xiàn)正相關(guān)。5 cm土壤溫度與DC和DS 的N2O排放通量呈顯著正相關(guān),與CK呈顯著負(fù)相關(guān)。
表3 不同處理土壤CO2、CH4、N2O排放通量與土壤溫度相關(guān)性分析Tab.3 Correlation analysis of CO2, CH4 and N2O emission fluxes and soil temperature in different treatments
注:*為在 0.05 水平(雙側(cè))上顯著相關(guān)。
2.2.4 不同處理對(duì)鹽漬化農(nóng)田溫室氣體綜合排放的影響
如表4所示,CO2的累積排放總量均小于對(duì)照,各處理對(duì)CO2的排放有一定抑制作用,且差異性顯著。CH4累積排放量較小,幾乎為0。綜合增溫潛勢(shì)(GWP)與空白對(duì)照相比,DC、DS分別降低了2.26%、18.87%,DSF增加了5.94%。DC與CK的綜合增溫潛勢(shì)(GWP)無(wú)顯著差異。與對(duì)照相比,DSF、DC、DS溫室氣體排放強(qiáng)度(GHGI)均表現(xiàn)為降低趨勢(shì),分別降低了5.57%、16.77%、34.93%。DC、DSF、CK處理溫室氣體排放強(qiáng)度(GHGI)差異性不顯著,但與DS差異性顯著。綜合分析DS和DC處理對(duì)溫室氣體排放效果最佳。根據(jù)產(chǎn)量和GWP算出GHGI,GHGI越低,表明單位經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出的溫室氣體排放量越低。溫室氣體排放強(qiáng)度(GHGI)相比, CK>DSF>DC>DS,石膏和生物炭最低。綜合分析,DS(石膏)和DC(生物炭)土壤改良劑在提高葵花產(chǎn)量的同時(shí),有效降低溫室氣體排放。
表4 不同處理土壤溫室氣體排放總量、GWP、GHGI、產(chǎn)量Tab.4 Greenhouse gas emission, GWP, GHGI and yield of different treatments
農(nóng)田溫室氣體的減排作為研究熱點(diǎn),受到各方關(guān)注。研究發(fā)現(xiàn)隨著氣溫與地溫逐漸升高,促進(jìn)CO2的排放。與對(duì)照相比,各處理均不同程度的抑制了CO2的排放,且差異性顯著。有關(guān)研究顯示,CO2的排放隨氣溫升高而升高[31],生物炭和有機(jī)肥外觀均為黑色,提高土壤溫度,促進(jìn)微生物和根系的呼吸[22],從而促進(jìn)土壤CO2的排放[23]。但葵花生長(zhǎng)后期,植株較高,使得田間地面被遮蓋面積大,雖然大氣溫度較高,但地表土壤較低,土壤CO2的排放通量較前期低,此間作物根系生長(zhǎng)活躍和呼吸速率增加,可能會(huì)出現(xiàn)小高峰。本研究也發(fā)現(xiàn),各處理(除DSF處理)CO2的排放通量與土壤地表溫度呈正相關(guān)(如表3)。此外,生物炭、有機(jī)肥均為富碳材料,為微生物提供大量碳源,促進(jìn)土壤有機(jī)質(zhì)分解,使得初始CO2排放量高。生物炭的特殊結(jié)構(gòu),改善土壤理化性及生物學(xué)特性[24],從而增加土壤 CO2的排放。董玉紅等[25]研究表明,施用有機(jī)肥增加了土壤CO2的排放。而本研究是對(duì)于石膏加有機(jī)肥綜合施用的,所以結(jié)果有所不同。
研究發(fā)現(xiàn),生物炭和有機(jī)肥的添加為土壤添加部分有機(jī)質(zhì),提高土壤微生物活性,各處理氣體排放變化劇烈,可能促進(jìn)產(chǎn)甲烷菌活性,從而促進(jìn)了CH4通量的排放,而后期不僅溫度降低,改良劑改良土壤理化性,提高土壤通氣性,促進(jìn)土壤CH4氧化菌活性,降低了CH4通量的排放。甲烷氧化菌活性受溫度變化影響較小,但改變土壤水熱狀況會(huì)影響產(chǎn)甲烷菌活性,從而影響CH4的排放[26,27]。但Zhao等[28]研究表明將秸稈轉(zhuǎn)化為生物碳可以減緩CH4排放,提高產(chǎn)量和土壤肥力。與本研究結(jié)果不同,可能的原因是本次處理生物炭是在鹽漬化土壤中施用,生物炭本身是堿性改良劑,抑制了甲烷氧化菌活性,從而增加了CH4的總排放量。此外,施用有機(jī)肥會(huì)抑制土壤對(duì)CH4的吸收[23],與本研究結(jié)果有所不同,可能的原因是本研究是石膏混合有機(jī)肥施入綜合影響了CH4的排放量。
(1)鹽漬化農(nóng)田添加石膏+有機(jī)肥、生物炭、石膏處理均顯著降低土壤CO2排放通量和季節(jié)累積排放總量,其中石膏對(duì)抑制CH4和N2O排放通量效果最好。
(2)石膏和生物炭土壤改良劑在提高葵花產(chǎn)量的同時(shí),有效降低溫室氣體排放。各處理排放強(qiáng)度(GHGI)差異性顯著,與對(duì)照相比,石膏+有機(jī)肥、生物炭、石膏分別降低了5.57%、16.78%、34.93%。
(3)施加生物炭和石膏對(duì)降低鹽漬化土壤pH和EC有明顯效果。鹽漬化農(nóng)田施加生物炭和石膏加有機(jī)肥可顯著提高有機(jī)質(zhì)、堿解氮、速效磷含量改善土壤理化性。
綜合分析葵花產(chǎn)量和溫室氣體的變化規(guī)律,施用量為37.5 t/hm2的石膏對(duì)抑制溫室氣體排放效果最佳,施用量為22.5 t/hm2生物炭次之。而對(duì)土壤改良效果生物炭較優(yōu)。因此綜合考慮推薦施用生物炭改良中度鹽堿土壤。由于試驗(yàn)周期較短,不同改良劑的理化性質(zhì)對(duì)溫室氣體的影響機(jī)理需進(jìn)一步深入研究。