乙烯在降低水稻生产中碳足迹的应用与方法

本发明涉及温室气体领域，特别涉及乙烯在降低水稻生产中碳足迹的应用。

背景技术：

1、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%。

2、种植利用豆科绿肥是有效替代化学氮肥的高效手段。然而，在我国南方一季中稻或双季稻区，中稻或晚稻收获后轮作绿肥作物，绿肥作物盛花期湿耕还田致使水稻生育期内排放大量的ch4，且ch4的增温潜势是二氧化碳（co2）的25倍，这将大大抵消绿肥提升土壤碳库的效益，甚至增加水稻生产碳足迹。因此，开发出大幅降低稻田土壤ch4排放的材料可以成为生产低碳足迹水稻的主要途径。

技术实现思路

1、本发明之一提供了乙烯在降低水稻生产中碳足迹的应用。

2、在一个具体实施方式中，所述乙烯被吸附于多孔载体中得到乙烯复合材料，将所述乙烯复合材料施用到所述稻田土壤中。

3、在一个具体实施方式中，所述多孔载体为沸石，例如为丝光沸石。

4、在一个具体实施方式中，所述沸石比表面积>280 m2g-1、晶粒尺寸0.1至0.2 μm。

5、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：

6、1）在水稻收获前套播绿肥作物；

7、2）在水稻插秧前，将绿肥作物灭茬、粉碎、翻压还田，向稻田土壤中施用乙烯或如本发明之一中任意一项所述的应用中的所述乙烯复合材料；

8、3）淹水；

9、4）移栽水稻，对稻田进行第一管理使水稻生长至收获；

10、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）；

11、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）。

12、在一个具体实施方式中，在步骤2）中，所述乙烯施用量为750 mol ha-1至3000 molha-1。

13、在一个具体实施方式中，所述绿肥作物为紫云英（astragalus sinicus l.）。

14、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。

15、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。

16、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。

17、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。

18、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。

19、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。

20、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。

21、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；

22、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；

23、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。

24、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。

25、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。

26、在一个具体实施方式中，在步骤3）中，淹水至使水层至1至2 cm。

27、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量独立地较绿肥还田前减少20%至40%。

28、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。

29、本发明的有益效果：

30、针对我国南方水稻生产过程碳足迹高的问题，本发明首次发现乙烯可降低稻田土壤中ch4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乙烯、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，大幅降低了碳足迹。且操作轻简高效、实用性强、便于农户操作与应用。

技术特征：

1.乙烯在降低水稻生产中碳足迹的应用。

2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述乙烯被吸附于多孔载体中得到乙烯复合材料，将所述乙烯复合材料施用到所述稻田土壤中。

3.根据权利要求2所述的应用，其特征在于，所述多孔载体为沸石。

4.一种降低碳足迹的水稻生产方法，其包括如下步骤：

5.根据权利要求4所述的水稻生产方法，其特征在于，在步骤2）中，所述乙烯的施用量为750 mol ha-1至3000 mol ha-1。

6.根据权利要求4所述的水稻生产方法，其特征在于，所述绿肥作物为紫云英（astragalus sinicus l.）；

7.根据权利要求4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。

8.根据权利要求7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；

9.根据权利要求7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；

10.根据权利要求4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；

技术总结
本发明涉及乙烯在降低水稻生产中碳足迹的应用与方法。所述方法包括如下步骤：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，向稻田土壤中施用乙烯或乙烯复合材料；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）。

技术研发人员：曹卫东,周国朋,孙晋鑫,马正波,常单娜,刘佳
受保护的技术使用者：中国农业科学院农业资源与农业区划研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14