绿肥还田条件下稻田土壤硫化氢排放的机理研究及其对水稻产量的影响

《Plant and Soil》：Mechanistic insights into hydrogen sulfide emissions in paddy soils under green manure incorporation and their effects on rice yield

　　

摘要

背景与目的

绿肥对于可持续土壤肥力和生态系统保护至关重要。然而，绿肥施用条件下农业生态系统中硫化氢（H₂S）排放及其潜在机制的研究仍不充分。

方法

本研究采用中尺度实验，评估了不同绿肥还田量对水稻生态系统中H₂S排放、水稻生产力、土壤性质、硫循环微生物群落及功能基因丰度的影响。设置了四个处理：0 kg·ha¹（CK）、15 000 kg·ha¹（GML）、30 000 kg·ha¹（GMM）和45 000 kg·ha¹（GMH）。

结果

结果表明，绿肥施用量与累积H₂S排放量呈正相关，与CK处理相比，GML、GMM和GMH处理的累积H₂S排放量分别增加了2.39倍、7.10倍和8.75倍。H₂S排放量在绿肥还田后前30天内达到峰值，随后逐渐下降，在55天后基本停止。GML处理使水稻产量提高了6.02%，而GMM和GMH处理分别使产量降低了12.25%和42.59%。值得注意的是，绿肥投入量的增加促进了总氮（TN）、总磷（TP）和总有机碳（TOC）等土壤养分的积累，进而增加了关键硫酸盐还原菌（SRB）及功能基因（cysD和cysN）的丰度，从而增加了H₂S排放量。

结论

总体而言，在本研究中尺度条件下，15 000 kg·ha^?1绿肥处理实现了较好的水稻产量和土壤肥力表现，为我国东北地区的农艺实践提供了参考。