秸秆还田对稻田土壤NH3挥发可产生影响,但相关排放变化规律和调控机制有待系统研究.以南粳46水稻品种为材料,太湖地区典型单季稻田原状土为研究对象,利用连续气流封闭法监测三种秸秆(水稻秸秆:RS;小麦秸秆:WS;玉米秸秆:MS)两种添加量(W秸秆:W土=0.5％、0.8％)下水稻各生长期NH3挥发通量、土壤理化因子及水稻产量;进而结合分子生物学技术,将环境因子与氮循环相关的功能微生物丰度进行耦合,揭示NH3挥发对不同种类秸秆和不同添加量的响应机制并解析关键因子,从而筛选出稻田生态系统氨减排效果最佳的秸秆还田种类及施用量.试验结果表明,秸秆种类及秸秆种类与其施用量交互作用对稻田土壤NH3挥发均产生显著影响,总体来看,与CK相比,施加秸秆处理NH3挥发变化幅度为-33.2％-27.3％.不同秸秆种类对稻田土壤NH3挥发影响不同,低添加量下,与CK相比,RS与WS施用对NH3挥发量均无显著影响,而MS施用显著增加NH3挥发量21.1％;高添加量下,RS施用显著降低NH3挥发量33.2％.不同秸秆施加量对稻田土壤NH3挥发影响亦不同,RS和MS处理下稻田NH3挥发量随施用量的增加分别降低31.2％和32.8％,而WS处理则呈现相反规律;不同秸秆种类及不同施加量交互作用下RS-0.8处理显著降低稻田土壤NH3挥发33.2％.田面水pH、总氮(TN)浓度、土壤微生物量碳含量(MBC)、土壤氨氧化古菌(AOA)和氨氧化细菌(AOB)群落丰度是导致不同秸秆种类和用量下稻田土壤NH3挥发产生差异的主要影响因素;RS-0.8处理相较于其他处理显著增加土壤AOA、AOB群落丰度并显著降低田面水TN含量,综合效应下显著减少稻田NH3挥发量33.2％,并显著增加水稻产量22.9％.因此,综合稻田NH3挥发总量和水稻产量,秸秆施用水稻种植体系中水稻(RS)秸秆以0.8％施用量模式下减排增产效果最佳.

通过田间试验,以普通尿素分次施用处理(CU)为对照,研究了控失尿素分次施用(LCUS)和一次施用(LCUB)对水稻田土壤氨挥发特征、水稻氮素营养状况、稻谷产量及氮肥利用效率的影响.结果表明:普通尿素分次施用、控失尿素分次施用和控失尿素一次施用条件下,生育期氨挥发总量占总施氮量的比例分别为15.8％、13.4％和19.7％.与普通尿素分次施用处理相比,控失尿素分次施用处理可降低土壤氨挥发损失量4.4 kg N·hm-2,降幅达18.0％,而控失尿素一次施用处理稻田土壤氨挥发总量却增加了7.2 kg N·hm-2,增幅达24.7％.与普通尿素分次施用处理相比,控失尿素分次施用处理的水稻叶片叶绿素、籽粒和茎叶氮含量与氮素积累量、稻谷产量均有不同程度提高,氮肥利用率显著提高了7.6％,但氮素转运量、转运率和对穗氮贡献率均显著降低,而控失尿素一次施用处理的水稻叶片叶绿素、籽粒和茎叶氮含量与氮素积累量以及氮肥利用率均显著降低,氮素转运量、转运率、对穗氮贡献率以及稻谷产量无显著差异.综上所述,控失尿素分次施用处理可以在保证稻谷稳产的同时,有效降低稻田土壤氨挥发损失,改善植株氮素营养状况,显著提高氮肥利用效率.

降低土壤氨挥发量是农田生态系统中减少土壤氮素损失、提高氮肥利用率的关键途径之一.生物炭具有独特的理化性质,施入土壤后可改变土壤理化性状,影响土壤氮素循环,并对农田土壤中氨挥发产生重要的影响.本文首先介绍了稻田和旱田两种土地利用方式下农田氨挥发过程及其影响因素(气候条件、土壤环境、施肥管理等);其次,重点综述了生物炭对农田生态系统氨挥发影响的研究进展,并从物理吸附机制、气液平衡机制、生物化学过程调节机制等方面探讨了生物炭介入下农田土壤氨挥发的响应机制,认为土壤氨挥发减排的响应主要是基于生物炭表面含氧官能团对土壤NH4+和NH3的吸附作用及促进土壤硝化作用;而生物炭增加土壤氨挥发排放主要与生物炭提高土壤pH值和透气性、增强土壤有机氮矿化微生物活性有关.最后,对生物炭减少土壤氨挥发、提高氮肥利用率的研究方向进行了展望.