生物炭施用對稻田溫室氣體排放的影響研究.pdf

1、本論文分別以水稻秸稈、竹材廢棄物和山核桃殼制得的生物炭為試驗(yàn)材料，采用寧紹平原典型水稻土進(jìn)行盆栽試驗(yàn)與田間試驗(yàn)，以明確生物炭對稻田溫室氣體CH4，N2O和CO2的影響，以及對農(nóng)田土壤理化性質(zhì)和作物產(chǎn)量的影響。并且引進(jìn)9.5版DNDC（De-Nitrification&De-Composition）模型研究稻田CO2、CH4和N2O排放，通過模擬值與田間實(shí)測值的擬合度來估算生物炭的減排潛力。從而揭示生物炭在稻田生態(tài)系統(tǒng)減排中的作用，為農(nóng)業(yè)

2、環(huán)境保護(hù)提供理論指導(dǎo)，進(jìn)而為緩減全球氣候變化提供新思路。研究的主要結(jié)論如下:
　　(1)田間試驗(yàn)結(jié)果表明:①生物質(zhì)經(jīng)炭化后還田對水稻土溫室氣體排放有顯著的抑制作用。本研究田間試驗(yàn)中所用的三種生物炭對三種溫室氣體排放的抑制效果均有不同。對于CH4的排放，山核桃殼炭的減排效果最佳，而且是低施用量（2t.hm-2）下的抑制最為顯著，比常規(guī)處理降低55.95％;對于N2O而言，秸稈炭（2t.hm-2）的減排效果最顯著，比常規(guī)處理降低70.

3、7％;施加生物質(zhì)炭對CO2累積排放量的降低程度明顯不如對土壤CH4、N2O累積排放量的影響，僅當(dāng)施加高水平(10t·hm-2)竹炭的處理有顯著的減排效果，與常規(guī)施肥相比，降低41.7％。添加秸稈炭和山核桃殼炭效果不顯著，且不同添加量之間并未呈現(xiàn)出顯著差異。②施加新鮮秸稈是導(dǎo)致CH4、N2O排放的重要原因，而秸稈炭化還田能有效地降低排放。在本試驗(yàn)中，秸稈炭來自上一年同一田塊的水稻秸稈，約3kg秸稈可制得1kg秸稈炭。試驗(yàn)證明，與直接施加新

4、鮮秸稈相比，施加秸稈炭能降低CH4排放量18.2％;使N2O累積排放量降低33.6％。在添加秸稈的情況下，CO2累積排放量并未高于不加秸稈的常規(guī)處理。與秸稈直接還田相比，水稻秸稈炭化還田(2t·hm-2)僅削減淹水土壤CO2排放量約9.3％，差異不顯著。這一結(jié)果表明，秸稈經(jīng)炭化后還田不僅可以減排，而且增加了投入總量，從而增加了秸稈的利用率。③施加生物炭對土壤理化特性產(chǎn)生影響。在2年的田間試驗(yàn)期間，添加秸稈炭、竹炭和山核桃殼炭都能使稻田土

5、壤有機(jī)碳呈增加的趨勢，且隨著生物炭添加量的增加而增加。施用生物炭還可增加土壤中其他的養(yǎng)分含量，具有保肥性。此外，施加生物炭還可以有效降低土壤容重，且施加量大的效果更為顯著，其中秸稈炭的效果最為明顯。
　　(2)盆栽試驗(yàn)結(jié)果顯示:①常規(guī)施肥處理比空白對照處理的三種溫室氣體分別增加排放17％、168％和58％;來源于竹材廢棄物的生物質(zhì)經(jīng)炭化后還田對水稻土溫室氣體(CH4、N2O)排放有顯著的抑制作用，與常規(guī)施肥相比分別降低了64.3％

6、～92.9％和72.3％～93.9％，隨著施用量的增加效果更明顯;與此同時(shí)，CO2的排放只降低了15.3％～39.4％。②施加生物炭對土壤特性的影響:盆栽試驗(yàn)中添加竹炭也得到與田間試驗(yàn)相同的結(jié)果。盆栽所用的基礎(chǔ)土有機(jī)碳含量是1.4％，種植一季后的空白處理有機(jī)碳含量為1.5％。與對照相比，3個(gè)竹炭處理有機(jī)碳含量分別增加至1.7％、1.9％和2.2％。而容重也隨著竹炭的添加而明顯下降。本試驗(yàn)初期，生物炭與土壤混勻后，所有處理設(shè)定的土壤容重均

7、為1.25g.cm-3。種植一季后各處理土壤容重分別是:1.24g·cm-3(CK)、1.23g·cm-3(TT)、1.16g·cm-3(BC1)、1.12g·cm-3(BC2)、1.11g·cm-3(BC3)。由此可以看出，對照處理與常規(guī)處理的容重幾乎沒有變化，而與對照相比，施加竹炭的處理容重均顯著減小，土壤孔隙度增加，通氣狀況得到改善。
　　(3)DNDC模型模擬值與田間實(shí)測值對比顯示，DNDC模型模擬結(jié)果可以估算出田間的水稻