长期有机无机肥配施降低黄淮海区域小麦-大豆复种系统净温室效应

作者：张鑫; 郑成岩; 李升明; 谢方景; 邓艾兴; 张俊; 宋振伟; 张卫建^*

来源：植物营养与肥料学报, 2020, 26(12): 2204-2215.

• 施肥
• 温室气体
• 土壤固碳
• 碳排放
• 小麦-大豆复种系统

【目的】小麦-大豆系统是黄淮海区域重要的禾豆复种系统,综合评价该系统的净碳排放对于我国农田固碳减排具有重要意义。借助30年的长期定位试验,综合评价不同施肥处理下小麦-大豆复种系统的产量和净碳排放,旨在为该系统丰产低碳排放的施肥制度创新提供理论依据。【方法】试验包括单施牛粪(M)、氮磷钾平衡施肥(NPK)、氮磷钾加牛粪(NPKM)、氮磷加秸秆(NPS)、氮磷钾加饼肥(NPKC)、氮磷钾加牛粪及饼肥(NPKMC)以及不施肥对照(CK),共7个处理。综合分析了各处理田间直接温室气体排放(N2O和CH4)、农田投入导致的间接碳排放与土壤有机碳固定,估算了单施牛粪、单施化肥以及化肥与不同有机物料配施的净碳排放,同时将碳排放与作物产量和土壤有机质相结合,综合评价了不同施肥措施下的净温室效应。【结果】小麦-大豆复种系统中,小麦季施肥对大豆产量有显著后效,与单施NPK相比,NPKM、NPKC和NPKMC处理分别使大豆产量提高了31.0%、16.8%和24.0%,而M和NPS处理不利于大豆、小麦产量的提高。与NPK处理相比,M、NPKM、NPKMC处理的农田直接温室气体排放分别增加了49.4%、17.7%和12.4%,土壤有机碳年固定量分别显著提高了282.2%、137.3%和169.1%。M及NPKM处理的间接碳排放与NPK处理没有明显差异,而其他施肥处理的间接碳排放低于NPK处理。在各施肥处理中,由肥料投入导致的碳排放占总间接碳排放的比例最大,其次是灌溉用电和机械用柴油导致的碳排放。对净碳排放的估算结果表明,M处理的净碳排放为负值(表现为碳汇),而其他处理下小麦–大豆复种系统均表现为碳源,NPK与有机物料配施的处理净碳排放显著低于NPK处理。此外,与NPK处理相比,NPK与有机物料配施使碳排放强度显著降低了36.5%～113.2%,使单位土壤有机质提升的温室气体排放(δGHG/δSOM)降低了69.4%～93.2%。【结论】黄淮海区域小麦-大豆复种系统中,氮磷钾配施有机肥(牛粪或饼肥)可在保证小麦和大豆产量的同时,降低小麦-大豆复种系统的净温室效应。

• 单位
  中国农业科学院农业资源与农业区划研究所; 中国农业科学院作物科学研究所