秸秆还田对冬小麦-夏玉米农田土壤固碳、氧化亚氮排放和全球增温潜势的影响

作者：万小楠; 赵珂悦; 吴雄伟; 白鹤; 杨学云; 顾江新^*

来源：环境科学, 2022, 43(01): 569-576.

DOI：10.13227/j.hjkx.202105185

• 土壤固碳
• 氧化亚氮(N2O)
• 全球增温潜势(GWP)
• 秸秆还田
• 长期定位施肥
• 关中平原

旱地农田温室气体净排放(以全球增温潜势表示)主要取决于土壤固碳速率和氧化亚氮(N2O)排放量.基于长期定位施肥试验,综合分析2010～2017年表层(0～20 cm)土壤有机碳含量和2014～2017年N2O排放通量的观测结果,定量评价秸秆还田对关中平原冬小麦-夏玉米农田土壤固碳速率、 N2O年排放量和全球增温潜势的影响.田间试验设置传统施肥(CF)和传统施肥加玉米秸秆(CFS)处理及不施肥对照(CK).CF和CFS处理施入等量尿素,冬小麦季和夏玉米季施氮量分别为165 kg·hm-2和188 kg·hm-2; CF处理在两季作物收获时均保留本小区地上约10 cm高根茬,CFS处理在冬小麦收获时保留相同根茬,而在玉米收获时保留全部秸秆(含氮量约40 kg·hm-2).CK全年不施化肥,秸秆管理方式与CF处理一致.结果表明,CK土壤有机碳含量变化小、 N2O排放量低,其全球增温潜势变化范围为0.04～0.11 t·(hm2·a)-1.CF和CFS处理土壤有机碳含量均随施肥年限呈线性增长(P<0.001),其固碳速率分别为0.69 t·(hm2·a)-1和0.97 t·(hm2·a)-1;两处理N2O排放量分别在1.65～5.36 kg·(hm2·a)-1和3.08～7.73 kg·(hm2·a)-1之间,CFS处理N2O年排放量较CF处理偏高43%～94%,但仅在2015～2016年有显著性差异(P<0.05).CF和CFS处理全球增温潜势分别在-1.95～-0.28 t·(hm2·a)-1和-2.59～-0.35 t·(hm2·a)-1之间,CFS处理3 a累计全球增温潜势较CF处理偏低42%.本研究的冬小麦-夏玉米农田在传统施肥管理方式下已是温室气体的汇;尽管土壤固碳速率和N2O排放量存在消长关系,但全量玉米秸秆还田仍然更有利于温室气体减排.

• 单位
  西北农林科技大学