不同秸稈還田方式與秸稈生物炭施用對農(nóng)田溫室氣體排放和土壤固碳的影響.pdf

1、隨著我國糧食產(chǎn)量的增加，每年產(chǎn)生的作物秸稈也不斷增多。秸稈還田是有效利用農(nóng)業(yè)資源的重要措施，不僅能解決農(nóng)業(yè)廢棄物處理問題，還能一定程度上提高土壤肥力、改善作物生產(chǎn)力。但目前所推行的秸稈還田方式如粉碎混施還田、表面覆蓋等，可能會造成耕地質(zhì)量不好、影響作物出苗及溫室氣體排放量增加等問題。為了應(yīng)對全球氣候變化、減少農(nóng)田溫室氣體排放，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中必須優(yōu)化秸稈還田模式、發(fā)展新的秸稈還田途徑。
　　本論文分別研究了秸稈集中溝埋還田與秸稈生物炭

2、施用對農(nóng)田土壤固碳和溫室氣體排放的影響，共包括3個試驗:(1)大田試驗，從2008年小麥季開始，在江蘇南通開展了秸稈集中溝埋還田技術(shù)的研究，即前茬作物收割后在田間按一定的間距挖一定深度的溝，將秸稈均勻掩埋于溝中。分別設(shè)置埋深20 cm、埋深30 cm、埋深40 cm等處理，經(jīng)過四年稻麥秸稈連續(xù)溝埋還田后，對該技術(shù)的土壤碳匯進(jìn)行評估;(2)大田試驗，于2010年小麥季和2011年水稻季分別在上海崇明島進(jìn)行秸稈集中溝埋還田試驗，通過設(shè)置常規(guī)

3、混施還田、埋深20 cm、埋深40 cm、埋深60 cm等還田處理，對秸稈還田當(dāng)季及后季的CO2、CH4和N2O排放進(jìn)行監(jiān)測，并考察了麥田土壤容重、稻麥田土壤有機(jī)碳、氮含量等;(3)大田試驗，于2011年棉花季在新疆通過設(shè)置不同施肥方式（常規(guī)施肥、常規(guī)施肥+生物炭）和灌溉方式（溝灌、滴灌），研究了兩者對棉田生態(tài)系統(tǒng)CH4和N2O排放的影響。主要研究結(jié)果如下:
　　1.秸稈集中溝埋還田改良了土壤物理性狀。
　　秸稈集中溝埋還田

4、降低了秸稈所在層及附近土壤層的容重，并增加了相應(yīng)土壤層的非毛管孔隙度、毛管孔隙度以及總孔隙度，從而顯著改善了土壤物理性狀。與無秸稈還田相比，集中溝埋還田秸稈所在層及附近土壤層的容重顯著降低3.40％～21.10％，總孔隙度顯著增加3.05％～22.15％。
　　2.秸稈還田一定時間后，秸稈集中溝埋還田增加了土壤碳庫管理指數(shù)。
　　常規(guī)秸稈還田處理的有機(jī)碳、易氧化有機(jī)碳、碳庫管理指數(shù)在秸稈還田一年半內(nèi)相對較高，隨后逐漸降低并低

5、于集中溝埋還田處理。而集中溝埋還田的碳庫管理指數(shù)則隨著時間的推移呈現(xiàn)緩慢增加的趨勢。小麥秸稈還田兩年后，集中溝埋20cm處理的碳庫管理指數(shù)較無秸稈還田、溝埋60 cm處理分別顯著增加4.27％和3.88％。
　　3.秸稈集中溝埋還田可以減少稻麥輪作田溫室氣體排放強(qiáng)度。
　　與常規(guī)秸稈還田相比，秸稈集中溝埋還田可以減少溫室氣體的排放，并且隨著還田深度的加深，溫室氣體排放呈現(xiàn)減少的趨勢。水稻秸稈埋深為40 cm和60 cm時，單

6、位產(chǎn)量增溫潛勢(GWP)相比常規(guī)秸稈還田分別顯著減少13.33％和14.04％。
　　4.秸稈集中溝埋還田技術(shù)能顯著增加土壤碳匯，具有良好的生態(tài)經(jīng)濟(jì)價值。
　　秸稈集中溝埋還田技術(shù)能顯著增加土壤有機(jī)碳含量和土壤固碳量，尤其是靠近秸稈的土壤層。該技術(shù)還能延緩秸稈腐解速率、增加秸稈固碳量。集中溝埋20 cm處理的0-30 cm土層、溝埋30 cm處理的0-40 cm土層以及溝埋40 cm處理的0-50 cm土層的土壤碳匯較無秸稈

7、還田處理的相應(yīng)土層分別增加了40.43％、32.54％和33.35％。秸稈集中溝埋還田具有良好的土壤碳匯生態(tài)經(jīng)濟(jì)價值，每年能額外獲得的減排收入為1.50～1.68萬元·ha-1。
　　5.秸稈生物炭施用能減少棉田N2O排放量、增加CH4排放量。
　　生物炭施用降低了棉田N2O累積排放量，溝灌方式下生物炭的施用使N2O累積排放量顯著降低28.82％。施用生物炭處理的CH4累積排放量高于無生物炭施用的處理。生物炭的施用對單位產(chǎn)量