沼液中HCO3-对水稻生长的类CO2施肥效应

摘要：

[目的]沼液富含氮素是其农田利用的基础,但不可忽视的是,沼液中还含有大量的HCO3-.探讨沼液还田过程中HCO3-的转化及其对水稻生长的影响,以期为沼液替代化肥,实施化肥减量及沼液资源化利用提供新的理论依据.[方法]设置沼液原液(BS)、去除HCO3-的沼液(BS?B)、去离子水加HCO3-(W+B)和去离子水(W)4个处理,采用13C标记技术,通过水稻苗期盆栽试验,观测CO2释放特征,同步分析水稻光合作用速率、胞间CO2浓度、干鲜重、株高,以及上覆水和土壤pH、HCO3-、NH4+含量等的变化.[结果](1)BS处理下CO2释放速率为9.55—38.07 mg·kg-1·h-1,净累计释放量为4654.06 mg·kg-1;BS?B处理下CO2释放速率为4.55—17.25 mg·kg-1·h-1,净累计释放量为780.68 mg·kg-1;W+B处理下CO2释放速率为3.93—26.33 mg·kg-1·h-1,净累计释放量为1274.07 mg·kg-1;W处理下CO2释放速率为3.22—11.90 mg·kg-1·h-1,累计释放量为2265.20 mg·kg-1.BS处理下CO2平均释放速率分别是BS?B和W+B的4.18倍和2.44倍,净累计释放量分别是BS?B和W+B的5.96倍和3.65倍,均显著高于BS?B和W+B处理.同时,BS处理下的CO2净累计释放量大于BS?B与W+B两个处理之和,因此HCO3-与沼液中其他组分在对CO2释放影响方面存在协同效应.(2)培养期内BS处理下13CO2的净累计释放量为32.87 mg·kg-1,占土壤-水稻系统CO2净累计释放量的0.71％;W+B处理下13CO2的净累计释放量为13.18 mg·kg-1.相比较而言,BS处理下的13CO2净累计释放量显著高于W+B(P<0.05),这表明沼液中的其他组分促进了HCO3-向CO2的转化.(3)BS和BS?B处理在前12 h水稻的净光合速率显著高于W+B和W处理;添加培养液后2—7 d,BS处理下的净光合速率值显著高于BS?B,同时,整个培养期间均显著高于W+B处理(P<0.05),沼液中的HCO3-显著改善了水稻叶片的光合作用.相比较而言,BS处理前5 d胞间CO2浓度均显著低于其他3个处理.BS和BS?B处理下水稻株高和水稻鲜重均显著高于W+B和W处理(P<0.05),4个处理间水稻干重无显著差异.(4)BS处理水稻幼苗固定的13CO2量为4.05 g·kg-1,标记物H13CO3-利用率为18.54％;W+B处理的13CO2固定量为3.29 g·kg-1,H13CO3-利用率为14.20％.H13CO3-源的13CO2促进水稻光合作用,有利于水稻生长.(5)BS和W+B处理下CO2及13CO2释放速率均与上覆水和土壤HCO3-含量、pH显著相关;同时,BS和W+B处理下水稻光合速率均与土壤中HCO3-含量显著正相关.[结论]沼液还田,大量HCO3-转化显著促进了CO2的释放,有利于水稻光合作用.土壤中的HCO3-含量和土壤pH是影响CO2释放和水稻光合作用的重要因素.同时,水稻对沼液中的HCO3-具有更高的利用率,沼液中的HCO3-存在明显的类CO2施肥效应.

关键词：沼液、HCO3-、13C标记、水稻、CO2施肥效应、光合作用

所属期刊栏目：55

分类号：S151;S812.8;Q948.1

资助基金：国家重点研发计划;江苏高校优势学科建设工程项目

在线出版日期：2023-01-05（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共13页

页码：4445-4457