CN116584327B - 绿肥和2-氯乙基磺酸钠协同降低水稻生产中碳足迹的方法 - Google Patents
绿肥和2-氯乙基磺酸钠协同降低水稻生产中碳足迹的方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及绿肥和2‑氯乙基磺酸钠协同降低水稻生产中碳足迹的方法。降低碳足迹的水稻生产方法包括如下步骤：1）在水稻收获前套播绿肥作物；2）在水稻插秧前，将绿肥作物灭茬、粉碎、翻压还田，向稻田土壤中施用2‑氯乙基磺酸钠；3）淹水；4）移栽水稻，对稻田进行第一管理使水稻生长至收获；5）对于一季稻，在水稻收获前再次套播绿肥作物，重复步骤2）至4）；对于双季稻，收获早稻后，移栽晚稻，对稻田进行第二管理使晚稻生长至收获；在晚稻收获前再次套播绿肥作物，重复步骤2）至4）。
Description
技术领域
本发明涉及温室气体领域，特别涉及绿肥和2-氯乙基磺酸钠协同降低水稻生产中碳足迹的应用。
背景技术
水稻生产过程中的碳排放分为直接碳排放和间接碳排放。直接碳排放是指稻田直接以CO2、CH4和N2O等温室气体形式释放的碳，约占水稻生产总碳足迹的70%，其中CH4排放占总碳足迹的54%，是水稻生产减排的重中之重；间接碳排放是指在水稻生产中以种子、化肥、农药、燃油以及电能等农业生产资料形式释放的碳，占水稻生产总碳足迹的30%左右，其中氮肥投入环节占总碳足迹的16%。
发明内容
本发明之一提供了绿肥和2-氯乙基磺酸钠组合使用在降低水稻生产过程中碳足迹的应用。
本发明之二提供了一种降低碳足迹的水稻生产方法，其包括如下步骤：
1）在水稻收获前套播绿肥作物；
2）在水稻插秧前，将绿肥作物灭茬、粉碎、翻压还田，向稻田土壤中施用2-氯乙基磺酸钠；
3）淹水；
4）移栽水稻，对稻田进行第一管理使水稻生长至收获；
5）对于一季稻，在水稻收获前再次套播绿肥作物，重复步骤2）至4）；
对于双季稻，收获早稻后，整地，移栽晚稻，对稻田进行第二管理使晚稻生长至收获；在晚稻收获前再次套播绿肥作物，重复步骤2）至4）。
在一个具体实施方式中，在步骤2）中，所述2-氯乙基磺酸钠的施用量为11.25 kgha-1至45.00 kg ha-1。
在一个具体实施方式中，所述绿肥作物为紫云英（Astragalus sinicus L.）。
在一个具体实施方式中，在步骤1）和步骤5）中，所述绿肥作物的播种量独立地为22.5 kg ha-1至 30.0 kg ha-1。
在一个具体实施方式中，在步骤1）和步骤5）中，在水稻收获前10至15 d套播所述绿肥作物。
在一个具体实施方式中，在步骤1）中，在收获水稻后，将稻秸原位覆盖还田。
在一个具体实施方式中，在步骤2）中，将所述绿肥作物粉碎至5至10 cm。
在一个具体实施方式中，在步骤3）中，灌水至使水层至1至2 cm。
在一个具体实施方式中，在步骤1）和步骤2）之间，还包括步骤1-2）在收获水稻后，随后环田开一圈围沟，田内开田内沟，并使田内沟与围沟连通，在围沟的一处设置排水口。
在一个具体实施方式中，所述围沟和田内沟的沟宽独立地为15至25 cm。
在一个具体实施方式中，所述围沟和田内沟的沟深独立地为15至25 cm。
在一个具体实施方式中，在田内每隔5至10米开所述田内沟。
在一个具体实施方式中，在所述围沟的至少一处设置排水口。
在一个具体实施方式中，在步骤1-2）中，在绿肥作物盛花期时，清除所述围沟和所述田内沟中的淤土；
在步骤1）和步骤1-2）之间，还包括步骤1-1-2），在绿肥作物盛花期时，排出田面渍水，维持田面干爽状态；
在步骤2）和步骤3）之间还包括步骤2-3），晾垡5至15天时淹水。
在一个具体实施方式中，所述第一管理包括第一施肥；所述第二管理包括第二施肥；其中，所述第一施肥和所述第二施肥中施用的氮肥的施用量较绿肥还田前减少20%至40%。
在一个具体实施方式中，所述第一施肥和所述第二施肥可以独立地分为全部作为基肥在移栽水稻前的第1至3天施入（例如，对于一季稻，仅在步骤4）移栽所述水稻前的第1至3天施入；对于双季稻，在步骤4）移栽早稻前的第1至3天施入，在步骤5）移栽晚稻前的第1至3天施入）；部分作为基肥在移栽水稻前的第1至3天施入，部分作为分蘖肥在水稻分蘖期施入，部分作为穗肥在穗期施入；或者部分作为基肥在移栽水稻前的第1至3天施入，部分作为分蘖肥在水稻分蘖期施入。
本发明的有益效果：
针对我国南方水稻生产过程碳足迹高的问题，本发明发现2-氯乙基磺酸钠可降低稻田土壤中CH4的排放。进一步地，通过采用在稻田休闲季种植绿肥、绿肥翻压还田时施用2-氯乙基磺酸钠、水稻季减少40%氮肥投入的操作措施，在实现了稻谷稳产乃至略有增产的同时，协同增效地大幅降低了碳足迹。且本发明的操作轻简高效、实用性强、便于农户操作与应用。
附图说明
图1显示了稻田开沟示意图。
具体实施方式
以下通过优选的实施案例的形式对本发明的上述内容作进一步的详细说明，但其不构成对本发明的限制。
如无特别说明，本发明的实施例中的试剂均可通过商业途径购买。
实施例1
2-氯乙基磺酸钠施用方法
选取湖北水稻收获期的水稻土，风干至土壤含水量低于5 wt%，过2 mm 筛后得到干鲜土。设置添加量为11.25 kg ha-1的2-氯乙基磺酸钠处理（CES-11.25）、添加量为22.50kg ha-1的2-氯乙基磺酸钠处理（CES-22.50）、添加量为45.00 kg ha-1的2-氯乙基磺酸钠处理（CES-45.00）和空白对照处理（CK，不添加任何材料）4个处理。其中，以1 ha地的耕层土壤质量为2250000 kg的量折合大田施用量。
称取50 g干鲜土于200 ml培养瓶内。按照上述处理添加2-氯乙基磺酸钠，然后添加无菌水直至使各处理均维持2 cm水层，用丁基塞瓶盖密封。每个培养瓶作为一个重复，每个处理共计5个重复。
样品采集与分析：将以上各处理置于25 ± 2℃生化培养箱中黑暗培养30天，并分别于培养的第1、3、5、7、18、30 d采集气体样品，每次气体采集时间固定在14:00-17:00。气体采集具体操作如下：揭开培养瓶瓶盖置于通风橱内通气20 min，通空气完成后盖紧瓶盖并用培养瓶铝盖压实避免漏气，分别在密封培养瓶后的0 h和24 h时用20 ml注射器从培养瓶的瓶塞取样口采气。其中，采集气体时，反复推拉20 ml注射器多次，以混匀瓶内气体，然后采集培养瓶上部空间内气体至12 ml顶空瓶中。使用安捷伦气相色谱仪（Agilent 7890B）测定所采集的气体样品中的CH4浓度。经公式1计算转化后，不同处理之后在不同时间下所释放出的气体中的CH4的排放通量结果见表1。
公式1：
其中，F(X)为 CH4的排放通量（μg kg-1d-1），Q24和Q0分别为24 h和0 h取样所检测到的CH4的浓度（mol×10-6·mol-1），V 培养瓶内气体容积（L），M0为CH4的摩尔质量（g mol-1），t为培养时间（d）， m 为干鲜土重量（kg），T 为培养温度（℃）。
表1
注：同行数据后不同小写字母表示经Duncan氏新复极差法检验在P<0.05水平上差异显著。
根据表1的结果可知，与CK相比，2-氯乙基磺酸钠（CES）处理显著降低稻田土壤甲烷的排放，在施用量为11.25至45.00 kg ha-1时，可以达到较好的效果。
实施例2
大田碳足迹试验1
水稻品种为皖稻79。
大田试验1在湖北省荆州太湖农场开展，将田块以30 m2（5 m×6 m）划分为一个小区，共划分为12个小区，每个小区为一个重复，每处理重复3次，不同处理和重复完全随机排列。
处理CK：
2021年9月27日，收获水稻，稻秸原位覆盖还田；
2022年4月20日，划分试验小区，各小区面积为5 m×6 m，小区间修筑田埂和覆农用薄膜隔开防止串水串肥；
2022年4月21日，翻耕松土，直接淹水1至2 cm；
2022年5月18日，施基肥，其中，氮肥和钾肥中的50%作基肥施入，25%作分蘖肥在后续移栽水稻后的分蘖期施入，25%作穗肥在穗期施入；
2022年5月20日，划行移栽水稻，栽插密度为行株距16.7 cm×20 cm，每穴（丛）2株；
2022年9月25日，收获水稻。
其中，水稻全生育期的化肥用量为 N 165.0 kg ha-1，P2O545.0 kg ha-1和 K2O75.0 kg ha-1，氮肥、磷肥及钾肥分别具体使用尿素（含 N 46%）、过磷酸钙（含 P2O512%）和氯化钾（含 K2O 60%）。
处理CES：
2021年9月27日，收获水稻，稻秸原位覆盖还田；
2022年4月20日，划分试验小区，各小区面积为5 m×6 m，小区间修筑田埂和覆农用薄膜隔开防止串水串肥；
2022年4月21日，翻耕松土，向稻田中施用2-氯乙基磺酸钠，施用量为22.5 kg ha-1，直接淹水1至2 cm；
2022年5月18日，施基肥，其中，氮肥和钾肥中的50%作基肥施入，25% 作分蘖肥在后续移栽水稻后的分蘖期施入，25% 作穗肥在穗期施入；
2022年5月20日，划行移栽水稻，栽插密度为行株距16.7 cm×20 cm，每穴（丛）2株；
2022年9月25日，收获水稻。
其中，水稻全生育期的化肥用量为 N 165.0 kg ha-1，P2O545.0 kg ha-1和 K2O75.0 kg ha-1，氮肥、磷肥及钾肥分别具体使用尿素（含 N 46%）、过磷酸钙（含 P2O512%）和氯化钾（含 K2O 60%）。
处理F40+GM：
水稻收获前15天（2021年9月12日）稻底套播绿肥紫云英，播种量为22.5 kg ha-1，整个绿肥生育期（即播种后至盛花期）内不使用任何肥料和除草剂；
2021年9月27日，收获水稻，稻秸原位覆盖还田。随后环田开一圈围沟，田内每隔5至10米开田内沟，并使田内沟与围沟连通，在围沟的一处设置排水口，便于雨水及时排出，如图1所示。其中，围沟和田内沟的沟宽和沟深分别为20 cm；
2022年4月20日，划分试验小区，各小区面积为5 m×6 m，小区间修筑田埂和覆农用薄膜隔开防止串水串肥；
2022年4月21日，绿肥灭茬、粉碎至5至10 cm 段，翻压还田，直接淹水1至2 cm；
2022年5月18日，施基肥，其中，氮肥和钾肥中的50%作基肥施入，25% 作分蘖肥在后续移栽水稻后的分蘖期施入，25% 作穗肥在穗期施入；
2022年5月20日，划行移栽水稻，栽插密度为行株距16.7 cm×20 cm，每穴（丛）2株；
2022年9月10日，再次套播种植紫云英，重复以上步骤。其中，2022年9月25日，收获水稻。
其中，水稻全生育期的化肥用量为 N 99.0 kg ha-1，P2O545.0 kg ha-1和 K2O75.0 kg ha-1，氮肥、磷肥及钾肥分别具体使用尿素（含 N 46%）、过磷酸钙（含 P2O512%）和氯化钾（含 K2O 60%）。
处理F40+GM+CES：
水稻收获前15天（2021年9月12日）稻底套播绿肥紫云英，播种量为22.5 kg ha-1，整个绿肥生育期（即播种后至盛花期）内不使用任何肥料和除草剂；
2021年9月27日，收获水稻，稻秸原位覆盖还田。随后环田开一圈围沟，田内每隔5至10米开田内沟，并使田内沟与围沟连通，在围沟的一处设置排水口，便于雨水及时排出，如图1所示。其中，围沟和田内沟的沟宽和沟深分别为20 cm；
2022年4月20日，划分试验小区，各小区面积为5 m×6 m，小区间修筑田埂和覆农用薄膜隔开防止串水串肥；
2022年4月21日，绿肥灭茬、粉碎至5至10 cm 段，翻压还田，向稻田中施用2-氯乙基磺酸钠，施用量为22.5 kg ha-1，直接淹水1至2 cm；
2022年5月18日，施基肥，其中，氮肥和钾肥中的50%作基肥施入，25% 作分蘖肥在后续移栽水稻后的分蘖期施入，25% 作穗肥在穗期施入；
2022年5月20日，划行移栽水稻，栽插密度为行株距16.7 cm×20 cm，每穴（丛）2株；
2022年9月10日，再次套播种植紫云英，重复以上步骤。其中，2022年9月25日，收获水稻。
其中，水稻全生育期的化肥用量为 N 99.0 kg ha-1，P2O545.0 kg ha-1和 K2O75.0 kg ha-1，氮肥、磷肥及钾肥分别具体使用尿素（含 N 46%）、过磷酸钙（含 P2O512%）和氯化钾（含 K2O 60%）。
以上四个处理的其他田间管理措施与当地大田生产一致，各处理农资投入量具体见表2。
样品采集与分析：采用密闭式静态采气箱-气相色谱法测定田间温室气体排放通量，静态采气箱（CN202122867714.0）由底座和顶箱组成，在绿肥翻压后将底座嵌入土壤中20至30 cm深处，避免土壤扰动对气体产生的影响。其中，底座内水稻种植数量根据田间种植密度进行折算。底座露出地表的边上焊有一个凹槽。在紫云英翻压（翻压当天为第0天）后第1天开始进行气体样品的采集，在水稻灌浆期前每隔5天取一次气样，如遇连阴雨天气，可适当延后至每10天取一次样；灌浆之后改为10天取一次气样，采气时间固定在当天上午的9:00-11:30。每次采集气体前采气时，将顶箱扣在底座上方，向静态采气箱的底座的凹槽内注水直至水面与凹槽外边缘平齐，从而利用水密封以避免顶箱和底座的接触面漏气。在密封后的第0、10、20 和 30 min的时间点用抽气泵抽取顶箱内的气体，同时顶箱内风扇开启便于完全混匀气体，抽出300 ml保存于真空采样袋后迅速带回实验室分析。气体采集周期为一周年。于水稻收获期对整个小区籽粒产量进行实打实收，晒干后，测定产量。
使用安捷伦气相色谱仪（Agilent 7890B）检测所采集的气体样品中的CH4和N2O浓度。经公式2计算不同处理之后在不同时间下所释放出的气体中的CH4和N2O的排放通量。经公式3计算不同处理在一周年内CH4或N2O的累计排放量，结果见表5。
公式2：
其中，F为CH4或N2O排放通量（单位：mg m-2h-1）；ρ为CH4或N2O在标准状态下的密度（单位：mg cm-3）；V为静态采气箱顶箱的体积（单位：m3）；A为静态采气箱顶箱的底面积（单位：m2）；Δc/Δt表示CH4或N2O的浓度变化速率（单位：ppm h-1）；T为采样过程中采样箱内空气的平均温度（单位：°C）。
公式3：
其中，E为第t 天时CH4或N2O累计排放量（单位：mg m-2 ），Ft´和Ft 分别为第t´天和第t天时CH4或N2O的排放通量（单位：mg m-2 h-1），t 和t´分别为相邻两次气体采集的天数（单位：d），t-t´代表相邻两次取样时间的时间间隔，i为第i次取样，n为总取样次数。
稻谷生产周年碳足迹计算
表3为水稻生产过程中农资投入的碳足迹转换系数。
以下基于国际标准化组织制定的产品碳足迹技术规范计算水稻种植过程中产生的碳足迹，通过以下公式计算：
公式4：CFy=CFa/Y
公式5：CFa=Einput+ECH4×25+ EN2O×298-ΔSCS
公式6：
公式7：△SCS=（SCS1- SCSb）/n
公式8：SCS=SOC×BD×H×100
其中，
CFy为水稻单位产量碳足迹（kg CO2-eq kg-1）；
CFa为水稻单位面积碳足迹（kg CO2-eq ha-1）；
Y代表水稻周年产量（kg ha-1）。
Einput为水稻种植系统生产过程中由农资投入造成的单位面积间接温室气体排放总量（kg CO2-eq ha-1），包括肥料、农药、种子、农用薄膜、电力以及柴油等；
ECH4和EN2O分别为单位面积CH4和N2O直接累积排放量（kg ha-1），25和298是在100年时间尺度上，单位质量CH4和N2O的全球增温潜势系数；
ΔSCS为0至20 cm耕层土壤有机碳年变化值量（kg CO2-eq ha-1yr-1），值为正，则体现为固碳，为负，则说明有机碳库有所损失；
Qi为第i种农资投入量（kg ha-1）；
εi为第i种农资单位温室气体排放系数（kg CO2-eq kg-1），其对应温室气体排放系数，见表3；
SCSl为试验结束0至20 cm耕层土壤碳储量（kg CO2-eq ha-1）；
SCSb为试验开始0至20 cm耕层土壤碳储量（kg CO2-eq ha-1）；
n为试验年限；
SCS为0至20 cm耕层土壤碳储量（kg CO2-eq ha-1）；
SOC为土壤有机碳含量（g kg-1）；
BD为土壤容重（g cm-3）；
H为土层深度（20 cm）；
100为转化系数。
表2
表3
表4
注：同行数据后不同小写字母表示经Duncan氏新复极差法检验在P<0.05水平上差异显著。
根据表2可知，与CK和CES相比，F40+GM和F40+GM+CES增加了绿肥种子、绿肥播种与管理（开沟）农资投入，但降低了化学氮肥的投入。根据表4的结果可知，与CK相比，CES显著降低了稻田CH4的排放，对水稻产量无影响，但稻谷单位产量的碳足迹显著降低，水稻生产系统碳足迹由碳源变成碳汇，说明在大田中使用CES可以显著降低CH4的排放，并使碳足迹由碳源变成碳汇；F40+GM较CK，虽然增加了土壤碳固持，但同时产生了大量CH4排放，因而导致了稻谷单位产量的碳足迹显著提高；F40+GM+CES与F40+GM相比，土壤碳固相当，在稻谷单位产量碳足迹方面较CK及CES显著降低，分别降低了347.06% [(-0.42-0.17)/0.17×100%]和90.91%[(-0.42+0.22)/0.22×100%]。特别值得一提的是，绿肥与CES组合使用，不但抵消了F40+GM处理稻谷单位产量的碳足迹的提高，而且还降到了与CES处理稻谷单位产量碳足迹形成显著差异的更低的水平，说明绿肥与CES组合使用产生了协同增效的作用。综上，湖北稻区种植利用紫云英作为绿肥、配施甲烷减排材料2-氯乙基磺酸钠以及减施化肥，在降低碳足迹方面产生了协同增效作用。可实现稻田土壤在不增加CH4排放的前提下土壤大幅固碳，进而达到生产稻谷的碳足迹显著降低的目的。
实施例3
大田碳足迹试验2
水稻品种为晶两优华占。
大田试验2在江西省农业科学院高安科研基地展开，将田块以30 m2（5 m×6 m）划分为一个小区，共划分为12个小区，每个小区为一个重复，每处理重复 3次，不同处理和重复完全随机排列。
处理CK：
2021年10月10日，收获水稻，稻秸原位覆盖还田；
2022年4月15日，划分试验小区，各小区面积为5 m×6 m，小区间修筑田埂和覆农用薄膜隔开防止串水串肥；
2022年4月16日，翻耕松土；
2022年5月30日，淹水1至2 cm；
2022年6月7日，施基肥，其中，氮肥和钾肥中的50%作基肥施入，50% 作追肥在后续移栽水稻后的分蘖期施入；
2022年6月9日，划行移栽水稻，栽插密度为行株距16 cm×26 cm，每穴（丛）2株；
2022年9月15日，收获水稻。
其中，水稻全生育期的化肥用量均为 N 210.0 kg ha-1、P2O575.0 kg ha-1、K2O120.0 kg ha-1，氮肥、磷肥及钾肥分具体施用尿素（含 N 46%）、过磷酸钙（含 P2O512%）和氯化钾（含 K2O 60%）。
处理CES：
2021年10月10日，收获水稻，稻秸原位覆盖还田；
2022年4月15日，划分试验小区，各小区面积为5 m×6 m，小区间修筑田埂和覆农用薄膜隔开防止串水串肥；
2022年4月16日，翻耕松土，向稻田中施用2-氯乙基磺酸钠，施用量为22.5 kg ha-1；
2022年5月30日，淹水1至2 cm；
2022年6月7日，施基肥，其中，氮肥和钾肥中的50%作基肥施入，50% 作追肥在后续移栽水稻后的分蘖期施入；
2022年6月9日，划行移栽水稻，栽插密度为行株距16 cm×26 cm，每穴（丛）2株；
2022年9月15日，收获水稻。
其中，水稻全生育期的化肥用量为 N 210.0 kg ha-1、P2O575.0 kg ha-1、K2O120.0 kg ha-1，氮肥、磷肥及钾肥分具体施用尿素（含 N 46%）、过磷酸钙（含 P2O512%）和氯化钾（含 K2O 60%）。
处理F40+GM：
水稻收获前15天（2021年9月25日）稻底套播绿肥紫云英，播种量为22.5 kg ha-1，整个绿肥生育期（即播种后至盛花期）内不使用任何肥料和除草剂；
2021年10月10日，收获水稻，稻秸原位覆盖还田。随后环田开一圈围沟，田内每隔5至10米开田内沟，并使田内沟与围沟连通，在围沟的一处设置排水口，便于雨水及时排出，如图1所示。其中，围沟和田内沟的沟宽和沟深分别为20 cm；
2022年4月15日，划分试验小区，各小区面积为5 m×6 m，小区间修筑田埂和覆农用薄膜隔开防止串水串肥；
2022年4月16日，绿肥灭茬、粉碎至5至10 cm 段，翻压还田；
2022年5月30日，淹水1至2 cm；
2022年6月7日，施基肥，其中，氮肥和钾肥中的50%作基肥施入，50% 作追肥在后续移栽水稻后的分蘖期施入；
2022年6月9日，划行移栽水稻，栽插密度为行株距16 cm×26 cm，每穴（丛）2株；
2022年9月6日，再次套播种植紫云英，重复以上步骤。其中，2022年9月15日，收获水稻。
其中，水稻全生育期的化肥用量为 N 126.0 kg ha-1，P2O575.0 kg ha-1和 K2O120.0 kg ha-1，氮肥、磷肥及钾肥分别具体使用尿素（含 N 46%）、过磷酸钙（含 P2O512%）和氯化钾（含 K2O 60%）。
处理F40+GM+CES：
水稻收获前15天（2021年9月25日）稻底套播绿肥紫云英，播种量为22.5 kg ha-1，整个绿肥生育期（即播种后至盛花期）内不使用任何肥料和除草剂；
2021年10月10日，收获水稻，稻秸原位覆盖还田。随后环田开一圈围沟，田内每隔5至10米开田内沟，并使田内沟与围沟连通，在围沟的一处设置排水口，便于雨水及时排出，如图1所示。其中，围沟和田内沟的沟宽和沟深分别为20 cm；
2022年4月15日，划分试验小区，各小区面积为5 m×6 m，小区间修筑田埂和覆农用薄膜隔开防止串水串肥；
2022年4月16日，绿肥灭茬、粉碎至5至10 cm 段还田，向稻田中施用2-氯乙基磺酸钠，施用量为22.5 kg ha-1；
2022年5月30日，淹水1至2 cm；
2022年6月7日，施基肥，其中，氮肥和钾肥中的50%作基肥施入，50% 作追肥在后续移栽水稻后的分蘖期施入；
2022年6月9日，划行移栽水稻，栽插密度为行株距16 cm×26 cm，每穴（丛）2株；
2022年9月6日，再次套播种植紫云英，重复以上步骤。其中，2022年9月15日，收获水稻。
其中，水稻全生育期的化肥用量为 N 126.0 kg ha-1，P2O575.0 kg ha-1和 K2O120.0 kg ha-1，氮肥、磷肥及钾肥分别具体使用尿素（含 N 46%）、过磷酸钙（含 P2O512%）和氯化钾（含 K2O 60%）。
以上四个处理的其他田间管理措施与当地大田生产一致，各处理农资投入量具体见表5。
样品采集与分析同实施例2，结果见表6。
表5
表6
注：同行数据后不同小写字母表示经Duncan氏新复极差法检验在P<0.05水平上差异显著。
根据表5可知，与CK和CES相比，F40+GM和F40+GM+CES增加了绿肥种子、绿肥播种与管理（开沟）农资投入，但降低了化学氮肥的投入。根据表6的结果可知，与CK相比，CES大幅降低了稻田CH4的排放，对水稻产量无显著影响，降低了稻谷单位产量的碳足迹，水稻生产碳足迹由碳源变成碳汇，说明在大田中使用CES可以显著降低CH4的排放，并使碳足迹由碳源变成碳汇；F40+GM较CK，虽然增加了土壤碳固持，但同时产生了大量CH4排放，因而导致了稻谷单位产量的碳足迹显著提高；F40+GM+CES与F40+GM相比，土壤碳固相当，在稻谷单位产量碳足迹方面较CK及CES显著降低，分别降低了307.14% [(-0.29-0.14)/0.14×100%]和70.59% [(-0.29+0.17)/0.17×100%]。特别值得一提的是，绿肥与CES组合使用，不但抵消了F40+GM处理稻谷单位产量的碳足迹的提高，而且还降到了与CES处理稻谷单位产量碳足迹形成显著差异的更低的水平，说明绿肥与CES组合使用产生了协同增效的作用。综上，江西稻区种植利用紫云英作为绿肥，配施甲烷减排材料2-氯乙基磺酸钠以及减施化肥，在降低碳足迹方面产生了协同增效作用。可实现稻田土壤在不增加CH4排放的前提下土壤大幅固碳，进而达到生产稻谷的碳足迹显著降低的目的。
Claims (8)
1. 绿肥和2-氯乙基磺酸钠组合使用在降低水稻生产过程中碳足迹的应用，其中，绿肥作物为紫云英，所述绿肥作物的播种量独立地为22.5 kg ha-1至 30.0 kg ha-1；所述2-氯乙基磺酸钠的施用量为11.25 kg ha-1至45.00 kg ha-1；在稻田中施用的氮肥量较使用绿肥前减少40%。
2.一种降低碳足迹的水稻生产方法，其包括如下步骤：
1）在水稻收获前套播绿肥作物，所述绿肥作物为紫云英（Astragalus sinicus L.）；
2）在水稻插秧前，将绿肥作物灭茬、粉碎、翻压还田，向稻田土壤中施用2-氯乙基磺酸钠，所述2-氯乙基磺酸钠的施用量为11.25 kg ha-1至45.00 kg ha-1；
3）淹水；
4）移栽水稻，对稻田进行第一管理使水稻生长至收获；
5）对于一季稻，在水稻收获前再次套播绿肥作物，重复步骤2）至4）；
对于双季稻，收获早稻后，整地，移栽晚稻，对稻田进行第二管理使晚稻生长至收获；在晚稻收获前再次套播绿肥作物，重复步骤2）至4）；
在步骤1）和步骤5）中，所述绿肥作物的播种量独立地为22.5 kg ha-1至 30.0 kg ha-1；
所述第一管理包括第一施肥；所述第二管理包括第二施肥；其中，所述第一施肥和所述第二施肥中施用的氮肥的施用量较绿肥还田前减少40%。
3. 根据权利要求2所述的水稻生产方法，其特征在于，在步骤1）和步骤5）中，在水稻收获前10至15 d套播所述绿肥作物。
4. 根据权利要求2所述的水稻生产方法，其特征在于，在步骤1）中，在收获水稻后，将稻秸原位覆盖还田；和/或
在步骤2）中，将所述绿肥作物粉碎至5至10 cm；和/或
在步骤3）中，灌水至使水层至1至2 cm。
5. 根据权利要求2所述的水稻生产方法，其特征在于，在步骤1）和步骤2）之间，还包括步骤1-2）在收获水稻后，随后环田开一圈围沟，田内开田内沟，并使田内沟与围沟连通，在围沟的一处设置排水口。
6. 根据权利要求5所述的水稻生产方法，其特征在于，所述围沟和田内沟的沟宽独立地为15至25 cm；和/或
所述围沟和田内沟的沟深独立地为15至25 cm；和/或
在田内每隔5至10米开所述田内沟；和/或
在所述围沟的至少一处设置排水口。
7.根据权利要求5所述的水稻生产方法，其特征在于，在步骤1-2）中，在绿肥作物盛花期时，清除所述围沟和所述田内沟中的淤土；
在步骤1）和步骤1-2）之间，还包括步骤1-1-2），在绿肥作物盛花期时，排出田面渍水，维持田面干爽状态；
在步骤2）和步骤3）之间还包括步骤2-3），晾垡5至15天时淹水。
8.根据权利要求2所述的水稻生产方法，其特征在于，所述第一施肥和所述第二施肥可以独立地分为全部作为基肥在移栽水稻前的第1至3天施入；部分作为基肥在移栽水稻前的第1至3天施入，部分作为分蘖肥在水稻分蘖期施入，部分作为穗肥在穗期施入；或者部分作为基肥在移栽水稻前的第1至3天施入，部分作为分蘖肥在水稻分蘖期施入。
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