中国农业科学 ›› 2023, Vol. 56 ›› Issue (14): 2738-2750.doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2023.14.009
李金(), 任立军, 李晓宇, 毕润学, 金鑫鑫, 虞娜, 张玉玲, 邹洪涛(
), 张玉龙
收稿日期:
2022-07-08
接受日期:
2022-11-14
出版日期:
2023-07-16
发布日期:
2023-07-21
通信作者:
联系方式:
李金,Tel:15524365461;E-mail:lijin149917@163.com。
基金资助:
LI Jin(), REN LiJun, LI XiaoYu, BI RunXue, JIN XinXin, YU Na, ZHANG YuLing, ZOU HongTao(
), ZHANG YuLong
Received:
2022-07-08
Accepted:
2022-11-14
Published:
2023-07-16
Online:
2023-07-21
摘要:
【目的】探究秸秆还田方式对土壤CO2排放特征及碳平衡的影响,为东北地区农田土壤固碳减排和秸秆还田方式的选择提供科学依据。【方法】采用田间微区试验,以玉米为供试作物,设置3种秸秆还田方式:秸秆浅层还田(QH)、秸秆深层还田(SH)和秸秆覆盖还田(FG),无秸秆还田(CK)处理为对照。利用LI-8100A 土壤碳通量自动测定仪监测玉米生长季不同秸秆还田方式下土壤CO2的排放特征,探讨土壤温度、含水量、pH、微生物量碳及氮磷钾速效养分和全量养分对土壤CO2排放的影响,并分析不同还田方式下的土壤碳平衡。【结果】在玉米生长季,各处理土壤CO2排放速率均表现为先升高后降低的趋势。土壤CO2累积排放量表现为FG>QH>SH>CK处理,相较于SH处理,FG和QH处理土壤CO2累积排放量分别增加了14.0%和6.4%,各处理间差异显著(P<0.05)。不同还田方式下土壤CO2排放速率与土壤温度、土壤含水量进行单因素模型拟合,均呈二次函数相关关系,且达到了显著水平(P<0.05),土壤温度和土壤含水量分别解释68.2%—73.7%和21.3%—82.8%的土壤CO2排放速率变化,但土壤温度和土壤含水量的双因素复合模型能更好地解释土壤CO2排放速率的变化,解释度达到78.5%—82.8%。相关性分析表明,土壤CO2累积排放量与速效钾、微生物量碳呈极显著相关关系(P<0.01),与土壤有机质、碱解氮、全氮和pH呈显著的相关关系(P<0.05)。秸秆还田处理下土壤碳平衡均为正值,为大气CO2碳汇。SH处理下土壤碳平衡和固碳潜力显著高于QH、FG处理,提高幅度分别为23.4%、475.7%和7.1%、30.7%(P<0.05),表现出较强的碳汇功能。在两年收获期,秸秆还田显著提高了玉米产量,其中SH处理最高,但与QH和FG处理间无显著差异。【结论】本试验条件下,综合考虑固碳减排效应和产量,3种秸秆还田方式相比,秸秆深层还田(SH)是一种较好的还田方式。
李金, 任立军, 李晓宇, 毕润学, 金鑫鑫, 虞娜, 张玉玲, 邹洪涛, 张玉龙. 不同秸秆还田方式对玉米农田土壤CO2排放量和碳平衡的影响[J]. 中国农业科学, 2023, 56(14): 2738-2750.
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表1
试验处理"
处理Treatment | 操作Operation |
---|---|
秸秆浅层还田 Straw shallow returning (QH) | 20—40 cm土层翻动后填回,0—20 cm土层翻动并与秸秆混合 The 20-40 cm soil layer was turned and filled back, the 0-20 cm soil layer was turned and mixed with straw |
秸秆深层还田 Straw deep returning (SH) | 20—40 cm土层翻动并与秸秆混合,0—20 cm土层翻动后填回 The 20-40 cm soil layer was turned and mixed with straw, the 0-20 cm soil layer was turned and filled back |
秸秆覆盖还田 Straw mulching (FG) | 20—40和0—20 cm土层翻动后分层填回,表面覆盖秸秆 The 20-40 cm soil layer and the 0-20 cm soil layer were turned and filled back in layers, the surface was covered with straw |
无秸秆还田 No straw returning (CK) | 20—40和0—20 cm土层翻动后分层填回 The 20-40 cm soil layer and the 0-20 cm soil layer were turned and filled back in layers |
表3
不同还田方式下玉米生长季的碳平衡"
处理 Treatment | NPPa (kg·hm-2) | NPPC (kg·hm-2) | RmC (kg·hm-2) | NEPC (kg·hm-2) | Cs |
---|---|---|---|---|---|
CK | 8226.67±122.20c | 5464.85±81.17c | 3877.45±25.10d | 1587.40±97.45b | 1.22±0.02a |
QH | 10133.33±115.47a | 6731.43±76.70a | 5207.75±59.70b | 1523.67±67.09b | 1.12±0.01b |
FG | 8893.33±100.66b | 5907.71±66.86b | 5581.18±28.03a | 326.53±40.07c | 0.92±0.01c |
SH | 10200.00±200.10a | 6775.72±132.85a | 4895.84±20.19c | 1879.87±124.66a | 1.20±0.02a |
表4
不同秸秆还田方式下的玉米产量及其构成因素"
年份 Year | 处理 Treatment | 穗行数 Kernel row number (No.) | 穗粒数 Kernel number (No.) | 百粒重 100-grain weight (g) | 产量 Yield (kg·hm-2) |
---|---|---|---|---|---|
2020 | CK | 17.20±0.35a | 576.15±5.38c | 30.37±0.73c | 8201.12±145.50c |
QH | 17.50±0.50a | 634.42±14.40b | 31.34±0.81bc | 9055.20±67.39b | |
FG | 17.85±0.79a | 685.02±10.61a | 32.83±0.65b | 10007.21±346.17a | |
SH | 18.20±0.34a | 689.23±15.19a | 34.35±0.98a | 10117.79±99.42a | |
2021 | CK | 17.22±1.07a | 694.67±10.26b | 29.69±0.81c | 11466.67±611.01b |
QH | 17.67±0.33a | 727.33±10.01a | 31.13±0.37b | 13066.67±115.47a | |
FG | 17.56±0.51a | 718.00±10.53a | 31.86±0.72b | 12933.33±230.94a | |
SH | 18.33±0.66a | 737.67±12.89a | 33.17±0.24a | 13533.33±115.47a |
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