农业生产投入碳成本及生物质炭肥料应用探讨

【摘要】近年来,减少温室气体排放、遏制气候变暖趋势成为国际社会研究的热点。为明确农业生产中温室气体排放态势、明确其减排途径及发展相应减排技术,本研究以南京地区大棚蔬菜生产为例对农业生产碳足迹进行了调查,寻求减少农业生产投入碳成本的关键途径；其次结合调查结果发展关键减排技术,研究了生物质炭基复混肥对水稻生产的影响,具体结果如下：(1)对南京郊区5种夏季设施蔬菜生态系统的物质和管理投入进行了问卷调查,分析估算了不同设施蔬菜各个生产环节投入的碳成本以及碳排放强度等。结果表明,不同设施蔬菜单季单位面积碳成本介于867.1±240.6～2039.4±1163.3kgCE·ha-1,物质投入碳成本在整个生产投入中占极其重要的份额,其中肥料投入的碳排放最大,占总碳成本的58.0%-82.4%；而农膜投入占12.0%-29.3%。不同设施蔬菜单位面积碳排放、单位产量碳排放及单位产值碳排放存在差异显著。综上,减少生产过程碳排放尤其是肥料投入碳排放、提高施肥效益增加蔬菜产量、因地制宜选择蔬菜种植品种是促进蔬菜生产温室气体减排的重要途径。(2)分蘖期和拔节期生活废弃物炭基肥(HWF)处理水稻地上部干重显著高于或有高于常规处理的趋势,为作物吸收养分、提高产量提供基础。本试验炭基肥处理在拔节期及其之前对水稻根冠比影响较大,之后的生育期对水稻根冠比影响不明显,水稻生育前期生物质炭基复混肥的根冠比比常规复混化肥处理高,到了水稻生长中后期差异不明显。(3)与常规复混化肥比较,尽管炭基肥处理施氮量减少20%,但水稻的经济产量提高了9%以上,其中小麦秸秆炭基肥(WSF)处理增产幅度最高,达23%。从产量构成因素来看,炭基肥处理水稻的增产主要与水稻每穗总粒数及单稳重的提高有关。在施氮量减少20%的情况下炭基肥处理仍可保持甚至超过水稻习惯施肥产量水平,说明炭基肥的施用能够减少氮肥需用量。(4)水稻籽粒氮与茎叶氮的质量之比提高30%-69%,说明施用炭基肥可促进氮素向水稻籽粒的分配。施用炭基肥料显著提高水稻的氮素偏生产力、氮素收获指数和氮素稻谷生产率,其中氮素偏生产力较常规复混化肥显著提高33%-74%。HWF处理水稻茎叶磷积累量、籽粒磷积累量、水稻植株磷积累量均显著高于常规处理；小麦秸秆炭基肥(WSF)处理水稻籽粒钾积累量、茎叶钾积累量、植株钾积累量均显著高于常规处理、玉米秸秆炭基肥(MSF)处理。说明炭基肥的施用促进了水稻对N、P、K养分的吸收利用,提高氮素利用率。(5)炭基肥处理分蘖期较常规处理减少了氮肥的追施量,但拔节期后常规处理土壤铵态氮含量却低于炭基肥处理；拔节期10～20cm土层常规复混化肥(BBF)处理硝态氮含量显著高于小麦秸秆炭基肥(WSF)和生活废弃物炭基肥(HWF)处理,抽穗期10～20cm土层常规(BBF)处理硝态氮含量显著高于玉米秸秆炭基肥(MSF)、花生壳炭基肥(PHF)和生活废弃物炭基肥(HWF)处理,成熟期10-20cm土层常规(BBF)处理土壤硝态氮含量显著高于生活废弃物炭基肥(HWF)处理,成熟期40～60cm土层常规处理土壤硝态氮含量显著高于小麦秸秆炭基肥(WSF)、玉米秸秆炭基肥(MSF)、花生壳炭基肥(PHF)和生活废弃物炭基肥(HWF)处理,其余生育期各土层常规处理与各炭基肥处理间硝态氮含量均无显著性差异。说明炭基肥降低了硝态氮向下淋失的风险,且能够满足水稻生育中、后期对铵态氮养分的需求,改善土壤供氮特征,获得较为平稳的土壤氮素供应过程。
【作者】陈琳；
【导师】潘根兴；
【作者基本信息】南京农业大学，土壤学，2013，硕士
【关键词】生物质炭基复混肥；有机无机配合施肥；碳足迹；矿质态氮；氮素利用；

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