等养分投入下冬种紫云英比秸秆还田更有效抑制稻田CH4的产生和排放

[目的]比较冬种紫云英和水稻秸秆还田对稻田甲烷(CH4)产生、排放的影响,探究冬种紫云英的节肥效应和CH4减排机制.[方法]田间试验在湖南省农业科学院高桥试验基地进行,种植制度为单季超级稻'晶两优华占'.田间试验设置1个不施肥对照(CK)和5个等氮磷钾养分施肥处理:单施化肥(CF)、化肥+水稻秸秆全量还田(S)、化肥+紫云英全量还田(M)、化肥+秸秆和紫云英全量还田(MS)、化肥+秸秆和紫云英全量还田+熟石灰(MSC).在水稻分蘖初期(2021年6月21日),采用密闭式静态暗箱监测稻田CH4排放通量,通过底座侧面的接口采集田面水溶存CH4,同时每个小区按"S"形随机取0-20 cm 土层土壤样品,一份用于测定理化性质,一份用于室内甲烷产生潜力和甲烷氧化潜力培养试验.[结果]1)田间试验中,供试稻田CH4排放通量范围为5.70～26.65 mg/(m2·h),虽然处理间差异未达显著水平,施肥处理的CH4 排放通量均高于CK,S、MS、MSC处理的CH4排放通量又高于CF处理,在施肥处理中以M处理的CH4排放通量最低.与S处理相比,M处理减少了 13.78％的化肥氮量,折合尿素24.46kg/hm2,CH4排放通量降低了 12.50％.供试稻田田面水溶存CH4浓度范围为70.02～163.58 mg/kg,以MSC处理最高,其田面水溶存CH4浓度比其他处理平均提高了30.68％.2)室内培养试验中,M处理的SOM和总碳含量分别比S处理提高了 7.60％和7.55％,DOC含量降低25.99％.M处理的CH4产生潜力和CH4氧化潜力均最低,分别比其他5个处理平均降低61.04％和7.56％,比S处理降低83.16％和5.36％.M处理的乙酸发酵产CH4途径比例比其它5个处理平均降低52.52％,比S处理降低53.49％.[结论]冬种并翻压紫云英可替代部分化肥投入,不仅减少了水稻生育早期土壤中的有效态氮,还减少了土壤中的可溶性有机碳含量,因而比秸秆还田更有效地促进稻田增碳和减少CH4排放.紫云英全量还田处理主要抑制了乙酸型产甲烷过程.