[1]周舟,王俊,张杏雨,等.有机肥对水稻产量和温室气体排放影响的研究进展[J].江苏农业科学,2024,52(6):19-25.
　Zhou Zhou,et al.Research progress on effects of organic fertilizer on rice yield and greenhouse gas emission[J].Jiangsu Agricultural Sciences,2024,52(6):19-25.
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有机肥对水稻产量和温室气体排放影响的研究进展()

《江苏农业科学》[ISSN:1002-1302/CN:32-1214/S]

卷:
第52卷
期数:
2024年第6期
页码:
19-25
栏目:
专论与综述
出版日期:
2024-03-20

文章信息/Info

Title:
Research progress on effects of organic fertilizer on rice yield and greenhouse gas emission
作者:
周舟; 王俊; 张杏雨; 刘立军
扬州大学农学院/江苏省作物遗传生理重点实验室/江苏省粮食作物现代产业技术协同创新中心，江苏扬州 225009
Author(s):
Zhou Zhou; et al
关键词:
有机肥; 水稻; 产量; 温室气体; 微生物活性; 生理机制; 研究进展
Keywords:
-
分类号:
S511.06
DOI:
-
文献标志码:
A
摘要:
水稻是我国最主要的粮食作物，稻田是农业温室气体的重要排放源。在水稻种植和研究中，有机肥因其有机质含量高、养分全面、肥效稳定等特性被广泛应用。有机肥能够改善稻田土壤的理化性质，改变土壤微生物的活性和群落结构，进而直接或间接影响稻田温室的气体排放。然而，有机肥种类繁多，不同类型有机肥对稻田土壤的作用机理及影响温室气体排放的机制存在一定的复杂性。本文以有机肥对土壤理化性质的影响为出发点，系统综述有机肥对水稻根系、地上部生长、产量及其构成因素的影响，阐述有机肥通过改变土壤碳氮比以及土壤产甲烷菌、甲烷氧化菌等微生物活性等途径，直接或间接影响稻田甲烷和氧化亚氮排放的生理机制，并阐述不同类型有机肥对稻田甲烷、氧化亚氮排放的影响。结合国内外研究进展，对不同类型有机肥增减排稻田甲烷、氧化亚氮能力的文献进行梳理，提出未来有机肥对水稻生产和稻田温室气体排放关系的研究方向，以期为更好地揭示有机肥对水稻产量形成、稻田温室气体排放的作用机制及为稻田温室气体减排提供理论依据。
Abstract:
-

参考文献/References:

［1］徐春春，纪龙，陈中督，等. 中国水稻生产、市场与进出口贸易的回顾与展望［J］. 中国稻米，2021，27(4)：17-21.
［2］王科，李浩，张成，等. 化肥过量施用的危害及防治措施［J］. 四川农业科技，2017(9)：33-35.
［3］Ye L，Zhao X，Bao E，et al. Bio-organic fertilizer with reduced rates of chemical fertilization improves soil fertility and enhances tomato yield and quality［J］. Scientific Reports，2020，10：177.
［4］Linquist B，van Groenigen K J，Adviento-Borbe M A，et al. An agronomic assessment of greenhouse gas emissions from major cereal crops［J］. Global Change Biology，2012，18(1)：194-209.
［5］于海洋，张广斌，马静，等. 稻田CH4和N2O排放对大气CO2浓度升高响应的研究进展［J］. 土壤，2021，53(3)：458-467.
［6］Ma J，Li X L，Xu H，et al. Effects of nitrogen fertiliser and wheat straw application on CH4 and N2O emissions from a paddy rice field［J］. Soil Research，2007，45(5)：359.
［7］马艳芹，钱晨晨，孙丹平，等. 施氮水平对稻田土壤温室气体排放的影响［J］. 农业工程学报，2016，32(增刊2)：128-134.
［8］农业农村部种植业管理司. 有机肥料：NY/T 525—2021［S］. 北京：中国农业出版社，2021.
［9］沈其荣. 土壤肥料学通论［M］. 北京：高等教育出版社，2001.
［10］方华舟，项智锋. 水稻秸秆堆沤肥对优质水稻品质的影响［J］. 中国稻米，2018，24(6)：26-29.
［11］吕本春，付利波，湛方栋，等. 绿肥作物矿化分解对土壤镉有效性的影响研究进展［J］. 农业资源与环境学报，2021，38(3)：431-441.
［12］徐秋桐，孔樟良，章明奎. 不同有机废弃物改良新复垦耕地的综合效果评价［J］. 应用生态学报，2016，27(2)：567-576.
［13］于博，徐松鹤，任琴，等. 秸秆还田研究进展及内蒙古玉米秸秆深翻还田现状［J］. 作物杂志，2022(2)：6-15.
［14］Rendana M，Idris W M R，Abd Rahim S，et al. Effects of organic amendment on heavy metal and macronutrient contents in paddy soil［J］. Sains Malaysiana，2022，51(2)：379-388.
［15］柳开楼，都江雪，邬磊，等. 长期施肥对不同深度稻田土壤团聚体磷素分配的影响［J］. 农业资源与环境学报，2022，39(6)：1115-1123.
［16］王小波，吴翔，郭雪琦，等. 黑水虻虫粪对水稻生长及土壤理化性质的影响［J］. 植物营养与肥料学报，2021，27(10)：1874-1882.
［17］严建立，章明奎，王道泽. 不同调理剂改良低丘新垦耕地土壤物理性状的效果［J］. 中国农学通报，2021，37(2)：67-73.
［18］穆虹宇，庄重，李彦明，等. 我国畜禽粪便重金属含量特征及土壤累积风险分析［J］. 环境科学，2020，41(2)：986-996.
［19］Peng H，Chen Y L，Weng L P，et al. Comparisons of heavy metal input inventory in agricultural soils in North and South China：a review［J］. Science of the Total Environment，2019，660：776-786.
［20］夏文建，张丽芳，刘增兵，等. 长期施用化肥和有机肥对稻田土壤重金属及其有效性的影响［J］. 环境科学，2021，42(5)：2469-2479.
［21］赵红霞，屠启澍. 有机肥对水稻根际微区养分的影响［J］. 西南农业大学学报，1992，14(1)：82-85.
［22］Perdani A Y，Dewi T K，Widowati T，et al. Utilization of bio organic fertilizers for increasing upland rice production［C］// IOP Conference Series(Earth and Environmental Science). Wuhan，2019.
［23］徐基胜，赵炳梓，张佳宝. 长期施有机肥和化肥对潮土胡敏酸结构特征的影响［J］. 土壤学报，2017，54(3)：647-656.
［24］叶文培，谢小立，王凯荣，等. 不同时期秸秆还田对水稻生长发育及产量的影响［J］. 中国水稻科学，2008，22(1)：65-70.
［25］怀宝东，隋文志，闫凤超，等. 施用有机肥对寒区水稻生长发育和产量的影响［J］. 现代化农业，2018(8)：17-19.
［26］唐海明，程爱武，徐一兰，等. 长期有机无机肥配施对双季稻区水稻干物质积累及产量的影响［J］. 农业现代化研究，2015，36(6)：1091-1098.
［27］方华舟，项智锋. 水稻秸秆堆沤肥对优质水稻产量及质量的影响［J］. 中国土壤与肥料，2019(1)：62-70.
［28］戴竞雄，王飞. 长期施肥对南方黄泥田水稻养分吸收利用的影响［J］. 中国土壤与肥料，2020(6)：189-196.
［29］杨胜玲，黄兴成，刘彦伶，等. 长期有机肥无机肥配施对水稻氮素吸收、转运及产量的影响［J］. 中国稻米，2021，27(6)：63-68.
［30］马凡凡，邢素林，甘曼琴，等. 有机肥替代化肥对水稻产量、土壤肥力及农田氮磷流失的影响［J］. 作物杂志，2019(5)：89-96.
［31］谢慧敏，吴可，刘文奇，等. 海藻肥与微生物菌剂部分替代化肥对水稻产量及其构成因素的影响［J］. 作物杂志，2022(1)：161-166.
［32］沈仕洲，王风，薛长亮，等. 施用有机肥对农田温室气体排放影响研究进展［J］. 中国土壤与肥料，2015(6)：1-8.
［33］Conrad R，Klose M，Noll M，et al. Soil type links microbial colonization of rice roots to methane emission［J］. Global Change Biology，2008，14(3)：657-669.
［34］Alpana S，Vishwakarma P，Adhya T K，et al. Molecular ecological perspective of methanogenic archaeal community in rice agroecosystem［J］. Science of the Total Environment，2017，596/597：136-146.
［35］Conrad R. Contribution of hydrogen to methane production and control of hydrogen concentrations in methanogenic soils and sediments［J］. FEMS Microbiology Ecology，1999，28(3)：193-202.
［36］吴家梅，纪雄辉，彭华，等. 不同有机肥对稻田温室气体排放及产量的影响［J］. 农业工程学报，2018，34(4)：162-169.
［37］霍莲杰，纪雄辉，吴家梅，等. 有机肥施用对稻田甲烷排放的影响及模拟研究［J］. 农业环境科学学报，2013，32(10)：2084-2092.
［38］李琳，胡立峰，陈阜，等. 长期不同施肥类型对稻田甲烷和氧化亚氮排放速率的影响［J］. 农业环境科学学报，2006(增刊2)：707-710.
［39］陈袁波，邓思宇，余珂，等. 泥炭沼泽湿地土壤分解过程中可溶性有机质氧化还原能力变化特征及其影响机制［J］. 生态学报，2020，40(24)：8948-8957.
［40］丁维新，蔡祖聪.土壤甲烷氧化菌及水分状况对其活性的影响［J］. 中国生态农业学报，2003(1)：100-103.
［41］苏秦，贾志宽，韩清芳，等. 宁南旱区有机培肥对土壤水分和作物生产力影响的研究［J］. 植物营养与肥料学报，2009，15(6)：1466-1469.
［42］张万钦，吴树彪，郎乾乾，等. 微量元素对沼气厌氧发酵的影响［J］. 农业工程学报，2013，29(10)：1-11.
［43］Nyknen H，Vasander H，Huttunen J T，et al. Effect of experimental nitrogen load on methane and nitrous oxide fluxes on ombrotrophic boreal peatland［J］. Plant and Soil，2002，242(1)：147-155.
［44］万运帆，李玉娥，高清竹，等. 不同农业措施下冬小麦田N2O排放通量的特征［J］. 中国农业气象，2008(2)：130-133.
［45］邹建文，黄耀，宗良纲，等. 不同种类有机肥施用对稻田CH4和N2O排放的综合影响［J］. 环境科学，2003，24(4)：7-12.
［46］陈美慈，闵航，赵宇华，等. 有机肥和无机肥对水稻土产甲烷的影响［J］. 植物营养与肥料学报，1998，4(4)：366-370.
［47］Li H，Meng J，Liu Z Q，et al. Effects of biochar on N2O emission in denitrification pathway from paddy soil：a drying incubation study［J］. The Science of the Total Environment，2021，787：147591.
［48］夏仕明，陈洁，蒋玉兰，等. 稻田N2O排放影响因素与减排研究进展［J］. 中国稻米，2017，23(2)：5-9.
［49］Ouyang Y，Norton J M. Short-term nitrogen fertilization affects microbial community composition and nitrogen mineralization functions in an agricultural soil［J］. Applied and Environmental Microbiology，2020，86(5)：eo2278-eo2219.
［50］Wu J M，Huo L J，Ji X H，et al. Effects of organic manure application on active soil organic carbon and methane emission in paddy soils［J］. Acta Ecologica Sinica，2017，37(18)：6167-6175.
［51］Chen H H，Li X C，Hu F，et al. Soil nitrous oxide emissions following crop residue addition：a meta-analysis［J］. Global Change Biology，2013，19(10)：2956-2964.
［52］Chadwick D R，Pain B F，Brookman S K E. Nitrous oxide and methane emissions following application of animal manures to grassland［J］. Journal of Environmental Quality，2000，29(1)：277-287.
［53］Lowrance R，Johnson J C Jr，Newton G L，et al. Denitrification from soils of a year-round forage production system fertilized with liquid dairy manure［J］. Journal of Environmental Quality，1998，27(6)：1504-1511.
［54］Zhu X A，Silva L C R，Doane T A，et al. Quantifying the effects of green waste compost application，water content and nitrogen fertilization on nitrous oxide emissions in 10 agricultural soils［J］. Journal of Environmental Quality，2013，42(3)：912-918.
［55］Rodriguez V，de los Angeles Valdez-Perez M，Luna-Guido M，et al. Emission of nitrous oxide and carbon dioxide and dynamics of mineral N in wastewater sludge，vermicompost or inorganic fertilizer amended soil at different water contents：a laboratory study［J］. Applied Soil Ecology，2011，49：263-267.
［56］Zhang J B，Müller C，Cai Z C. Heterotrophic nitrification of organic N and its contribution to nitrous oxide emissions in soils［J］. Soil Biology and Biochemistry，2015，84：199-209.
［57］Shi Y L，Zhang Q W，Liu X R，et al. Organic manure input and straw cover improved the community structure of nitrogen cycle function microorganism driven by water erosion［J］. International Soil and Water Conservation Research，2022，10(1)：129-142.
［58］Das S，Ghosh A，Adhya T K. Nitrous oxide and methane emission from a flooded rice field as influenced by separate and combined application of herbicides bensulfuron methyl and pretilachlor［J］. Chemosphere，2011，84(1)：54-62.
［59］Kindaichi T，Ito T，Okabe S. Ecophysiological interaction between nitrifying bacteria and heterotrophic bacteria in autotrophic nitrifying biofilms as determined by microautoradiography-fluorescence in situ hybridization［J］. Applied and Environmental Microbiology，2004，70(3)：1641-1650.
［60］卜容燕，李敏，韩上，等. 有机无机肥配施对双季稻轮作系统产量、温室气体排放和土壤养分的综合效应［J］. 应用生态学报，2021，32(1)：145-153.
［61］魏宗辉，胡钧铭，刘顺翱，等. 有机资源等氮替代化肥对免耕稻田N2O排放及水稻产量的影响［J］. 中国农业气象，2021，42(7)：561-571.
［62］肖倩，武升，刘莹，等. 不同有机养分替代化肥对小麦产量、氮肥利用率及土壤肥力的影响［J］. 农业环境科学学报，2023，42(10)：2291-2300.
［63］石生伟，李玉娥，李明德，等. 不同施肥处理下双季稻田CH4和N2O排放的全年观测研究［J］. 大气科学，2011，35(4)：707-720.
［64］杨丹，叶祝弘，肖珣，等. 化肥减量配施有机肥对早稻田温室气体排放的影响［J］. 农业环境科学学报，2018，37(11)：2443-2450.
［65］孙国峰，郑建初，陈留根，等. 猪粪沼液施用对稻田CH4和N2O排放及温室效应的影响［J］. 中国农业大学学报，2012，17(5)：124-131.
［66］聂江文，王幼娟，田媛，等. 紫云英与化学氮肥配施对双季稻田CH4与N2O排放的影响［J］. 植物营养与肥料学报，2018，24(3)：676-684.
［67］Kitamura R，Sugiyama C，Yasuda K，et al. Effects of three types of organic fertilizers on greenhouse gas emissions in a grassland on andosol in southern Hokkaido，Japan［J］. Frontiers in Sustainable Food Systems，2021，5：649613.
［68］苗茜，黄琼，朱小莉，等. 有机肥等氮替代化肥对稻田CH4和N2O排放的影响［J］. 生态环境学报，2020，29(4)：740-747.
［69］李思宇，夏仕明，汪浩，等. 水稻根系形态生理与稻田甲烷排放的关系研究［C］//2018中国作物学会学术年会. 扬州，2018：1.
［70］陈云，李思宇，杨建昌，等. 水稻根系形态生理与稻田甲烷排放关系的初步研究［C］//2019年中国作物学会学术年会. 杭州，2019：1.
［71］刘少文，殷敏，褚光，等. 土壤氮激发效应及其微生物机理研究进展［J］. 中国水稻科学，2019，33(4)：303-312.
［72］库永丽，徐国益，赵骅，等. 微生物肥料对猕猴桃高龄果园土壤改良和果实品质的影响［J］. 应用生态学报，2018，29(8)：2532-2540.
［73］石奇海，徐永清，陈芾葳，等. EM生物有机肥不同施肥模式对马铃薯原原种生产的影响［J］. 中国瓜菜，2020，33(9)：39-46.

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[1]马旭俊,刘春娟,吕世博,等.绿色荧光蛋白基因在水稻遗传转化中的应用[J].江苏农业科学,2013,41(04):35.
[2]李岳峰,居立海,张来运,等.水分胁迫下丛枝菌根对水稻/绿豆间作系统 作物生长和氮磷吸收的影响[J].江苏农业科学,2013,41(04):58.
[3]崔月峰,孙国才,王桂艳,等.不同施氮水平和前氮后移措施对水稻产量 及氮素利用率的影响[J].江苏农业科学,2013,41(04):66.
[4]张其蓉,宋发菊,田进山,等.长江中下游稻区水稻区域试验品种抗稻瘟病鉴定与评价[J].江苏农业科学,2013,41(04):92.
[5]唐嘉成,兰艳丰,夏博,等.施用有机肥对防治烟草上向日葵列当的效果[J].江苏农业科学,2013,41(04):119.
[6]王麒,张小明,卞景阳,等.不同插秧密度对黑龙江省第二积温带水稻产量及产量构成的影响[J].江苏农业科学,2013,41(05):60.
　Wang Qi,et al.Effect of different transplanting density on yield and yield component of rice in second temperature zone of Heilongjiang Province[J].Jiangsu Agricultural Sciences,2013,41(6):60.
[7]张国良,张森林,丁秀文,等.基质厚度和含水量对水稻育秧的影响[J].江苏农业科学,2013,41(05):62.
　Zhang Guoliang,et al.Effects of substrate thickness and water content on growth of rice seedlings[J].Jiangsu Agricultural Sciences,2013,41(6):62.
[8]赵忠宝,朱清海.稻－蟹－鳅生态系统的能值分析[J].江苏农业科学,2013,41(05):349.
　Zhao Zhongbao,et al.Emergy analysis of paddy-crab-loach ecosystem[J].Jiangsu Agricultural Sciences,2013,41(6):349.
[9]李栎,纪春艳,王振中.水稻叶片质膜蛋白的提取与纯化[J].江苏农业科学,2013,41(06):44.
　Li Li,et al.Separation and purification of plasma membrane proteins from rice leaves[J].Jiangsu Agricultural Sciences,2013,41(6):44.
[10]李健,秦德荣,方兆伟,等.中熟中粳稻连粳4号播期试验研究[J].江苏农业科学,2013,41(06):64.
　Li Jian,et al.Study on sowing date of medium-ripening medium japonica rice cultivar “Lianjing No.4”[J].Jiangsu Agricultural Sciences,2013,41(6):64.
[11]孙国峰,张丽萍,周炜,等.连续施用猪粪有机肥的高产稻田氮磷钾径流流失特征[J].江苏农业科学,2018,46(23):349.
　Sun Guofeng,et al.Characteristics of nitrogen，phosphorus and potassium runoff loss in high-yielding paddy fields with continuous application of pig manure organic manure[J].Jiangsu Agricultural Sciences,2018,46(6):349.
[12]邹建祥,宁运旺,王孟兰,等.商品有机肥连续部分替代化肥对水稻产量和氮肥效率的影响[J].江苏农业科学,2023,51(2):77.
　Zou Jianxiang,et al.Effects of commercial organic fertilizer substituting chemical fertilizer on rice yield and nitrogen efficiency[J].Jiangsu Agricultural Sciences,2023,51(6):77.
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　Zhang Wenjie,et al.Impacts of combined application of organic fertilizer and inorganic fertilizer on rice yield and heavy metal content[J].Jiangsu Agricultural Sciences,2023,51(6):69.
[14]邱诗春,周静,卿晨,等.有机肥用量对水稻产量、净光合速率及土壤生物活性的影响[J].江苏农业科学,2023,51(22):107.
　Qiu Shichun,et al.Impacts of organic fertilizer application rate on rice yield，photosynthetic rate and soil biological activity[J].Jiangsu Agricultural Sciences,2023,51(6):107.
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备注/Memo

备注/Memo:
收稿日期：2023-03-24
基金项目：国家自然科学基金(编号：32071947、31871557)。
作者简介：周舟(1999—)，男，江苏盐城人，硕士研究生，主要从事水稻栽培生理研究。E-mail：1924227671@qq.com。
通信作者：刘立军，博士，教授，博士生导师，主要从事作物栽培生理与作物营养管理。E-mail：ljliu@yzu.edu.cn。
更新日期/Last Update: 2024-03-20