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稻田占湿地生态系统的很大一部分其中大部分位于亚洲国家。淹水稻田中碳(C)和氮(N)的动态不同于小麦和

发布日期:2026-05-27 04:15浏览次数:

  

稻田占湿地生态系统的很大一部分其中大部分位于亚洲国家。淹水稻田中碳(C)和氮(N)的动态不同于小麦和(图1)

  前言:水稻是世界上与小麦和玉米齐名的三大谷类作物之一,2014年世界稻米产量达741公吨,高于小麦的729公吨。

  稻田占湿地生态系统的很大一部分,其中大部分位于亚洲国家。淹水稻田中碳(C)和氮(N)的动态不同于小麦和玉米的好氧土壤,因为淹水稻田保持较低的氧化还原电位。

  使用各种农艺和栽培管理实践对连作系统进行的长期试验(LTE)提供了一种直接方法,不仅可以确定其生产力和可持续性,还可以验证其环境影响和对全球气候变化的影响。

  长期试验可以提供跨越几十年时间尺度的土壤变化和功能观测、对可持续性的生物、生物地球化学和环境评估至关重要的数据、土壤生产力和土壤-环境相互作用的预测。

  世界上许多地区(主要是高地)都研究了各种长期无机肥料和有机物管理实践导致的土壤有机碳(SOC)和总氮(TN)含量以及其他化学、微生物和农业数字化物理特性的变化。

  增加土壤有机质对碳和氮的矿化和循环具有显著影响,然而,在被淹没的稻田中,有机碳分解不仅产生二氧化碳(CO2),还产生甲烷(CH4),这是仅次于二氧化碳的最重要的温室气体,约占人为全球变暖效应的20%。

  许多研究人员还证明,将稻草和绿肥掺入稻田土壤会显著增加甲烷排放,但稻草堆肥的应用仅略微增加了甲烷排放量。因此,基于厌氧条件下碳分解的动态,对稻田土壤长期施用有机质的土壤健康评估必须包括甲烷和二氧化碳排放率的核算。

  通过有机质应用,增加农田的碳含量可以通过减少二氧化碳排放来缓解全球变暖。然而,在二氧化碳之后,甲烷是最重要的温室气体,约占人为全球变暖效应的20%。

  同时,在评估稻田中的碳固存时,从有机质施用来看,还必须考虑淹水稻生长季节的甲烷产生和排放。

  施用高比例的稻草堆肥在这个长期试验中显示出在8周的孵育后比稻草处理更高的二氧化碳产量。

  这一结果可能意味着水稻生长季节土壤有机碳源的甲烷排放量会因高稻草堆肥率处理优于稻草处理。

  土壤有机碳和总氮是土壤有机质中有机物质的异质混合物,来自植物内部的光合作用或来自有机质应用。无机肥料和有机质施用实践在调节农业土壤中的碳和 氮含量方面起着关键作用。

  在印度亚热带地区通过农家肥或堆肥长期(7-36 年)施用有机改良剂可以使土壤有机碳增加10.7%。

  而每年施用30 Mg ha -1稻草堆肥加速了土壤有机碳封存土壤总氮含量的变化通常取决于无机肥料和有机质施氮量的平衡,以及农业生态系统中作物地上生物量的吸收量。

  通过厌氧培养实验同时测量碳分解和氮矿化,可分解的碳和可矿化的氮是土壤有机质的活性组分。

  数据表明,通过8周厌氧培养的一级反应模型模拟的碳分解势( Co )和氮矿化势(No)之间也存在高度显着的线性关系。

  相比, Co与No的比值低于大块土壤有机质库,这表明易分解的有机质来自土壤微生物生物量和土壤蛋白质。

  许多论文通过单级或双级反应模型报道了淹没水稻土中的氮矿化过程,可是,只有少数论文报道了使用一级反应模型来估计高地的碳分解和氮矿化过程。

  然而,还没有发表的报告显示通过一级反应模型在淹没水稻土中同时估计碳分解和氮矿化过程,特别是对于长期温带稻田实验。

  结论:参考施肥的稻田土壤,在有机质施用31年后,土壤有机碳(SOC)和总氮(TN)含量、碳分解和氮矿化潜力的变化明显。

  不仅土壤有机碳和总氮之间存在高度显着的线性关系,而且碳分解和氮矿化潜力之间也存在高度显着的线性关系。

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