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HCO_(3)^(-)。探讨沼液还田过程中HCO_(3)^(-)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HCO_(3)^(-)的沼液(BS−B)、去离子水加HCO_(3)^(-)(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CO_(2)释放特征,同步分析水稻光合作用速率、胞间CO_(2)浓度、干鲜重、株高,以及上覆水和土壤pH、HCO_(3)^(-)、NH 4+含量等的变化。【结果】(1)BS处理下CO_(2)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CO_(2)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CO_(2)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CO_(2)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CO_(2)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CO_(2)净累计释放量大于BS−B与W+B两个处理之和,因此HCO_(3)^(-)与沼液中其他组分在对CO_(2)释放影响方面存在协同效应。(2)培养期内BS处理下13CO_(2)的净累计释放量为32.87 mg·kg^(-1),占土壤-水稻系统CO_(2)净累计释放量的0.71%;W+B处理下13CO_(2)的净累计释放量为13.18 mg·kg^(-1)。相比较而言,BS处理下的13CO_(2)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HCO_(3)^(-)向CO_(2)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HCO_(3)^(-)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CO_(2)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13CO_(2)量为4.05 g·kg^(-1),标记物H13CO_(3)^(-)利用率为18.54%;W+B处理的13CO_(2)固定量为3.29 g·kg^(-1),H13CO_(3)^(-)利用率为14.20%。H13CO_(3)^(-)源的13CO_(2)促进水稻光合作用,有利于水稻生长。(5)BS和W+B处理下CO_(2)及13CO_(2)释放速率均与上覆水和土壤HCO_(3)^(-)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HCO_(3)^(-)含量显著正相关。【结论】沼液还田,大量HCO_(3)^(-)转化显著促进了CO_(2)的释放,有利于水稻光合作用。土壤中的HCO_(3)^(-)含量和土壤pH是影响CO_(2)释放和水稻光合作用的重要因素。同时,水稻对沼液中的HCO_(3)^(-)具有更高的利用率,沼液中的HCO_(3)^(-)存在明显的类CO_(2)施肥效应。
