安徽省县域麦稻玉米秸秆时空分异特征与还田养分输入量测算

安徽省是国家重要商品粮生产基地,作为农业大省其粮食作物秸秆产量居于全国前列。明晰全省产粮大县主要粮食作物秸秆理论资源量和可收集资源量时空分布特征,并准确测算秸秆就地还田对土壤养分输入的贡献,可为秸秆全量化差异化利用策略优化及秸秆还田情景下的农田养分平衡调控提供决策依据。研究表明,2011-2019年安徽省产粮大县三大粮食作物秸秆资源总量呈现出稳步增长的态势,而不同作物秸秆产量年际变化趋势各异：小麦秸秆先升后稳,水稻秸秆波动不大,玉米秸秆逐年递增。2019年安徽省产粮大县三大粮食作物秸秆理论资源量为3 878万t,其中小麦、水稻和玉米秸秆所占比例分别为47.3%、36.3%和16.4%。淮北区为小麦和玉米秸秆资源集中分布区,占比分别为73.0%和88.3%,水稻秸秆主要产自江淮区（41.7%）、皖西区（21.3%）及沿江区（19.7%）。主要粮食作物秸秆资源总量分布表现为淮北区（52.5%）?江淮区（24.3%）?皖西区（10.5%）?沿江区（9.1%）?皖南区（3.6%）。2019年全省产粮大县小麦、水稻和玉米秸秆可收集资源量分别为1 338万、1 041万和542万t,淮北区单位播种面积小麦和玉米秸秆可收集资源量分别为4 505～6 310和4 171～5 395 kg/hm2,江淮区、皖西区和沿江区单位播种面积水稻秸秆可收集资源量分别为4 487～5 326、4 570～5 028和4 329～5 778 kg/hm2。2019年安徽省产粮大县三大粮食作物秸秆氮（N）、磷（P2O5）和钾（K2O）养分资源总量分别为25.3万、10.9万和90.1万t。在秸秆就地全量还田情景下,小麦玉米主产区（淮北区）小麦秸秆还田的氮（N）、磷（P2O5）和钾（K2O）养分输入量分别为35.8～50.1、14.1～19.8和139.8～195.8 kg/hm2,玉米秸秆还田的养分输入量分别为42.7～55.2、16.9～21.8和93.4～120.9 kg/hm2;水稻主产区（江淮区、皖西区和沿江区）水稻秸秆还田的养分输入量分别为38.0～50.8、18.8～25.0和151.6～202.3 kg/hm2。研究结果对进一步提升安徽省产粮大县秸秆资源综合利用效率及推动农业绿色高质量发展具有重要的现实意义。     

18-1目录

【目的】 弄清中国秸秆资源数量及其养分资源量，旨在为充分利用秸秆资源、提高肥料利用率、实现化肥施用零增长和保障国家粮食安全提供科学依据。 【方法】 本研究以中国主要农作物水稻、小麦、玉米、大豆、马铃薯、花生和油菜为研究对象，通过查阅中国统计数据和公开发表的文献资料对2015年中国主要农作物秸秆数量及其养分资源量进行估算，同时对各地区不同作物最佳施肥量进行统计，分析秸秆不同比例还田下氮、磷、钾输入量分别占化肥用量百分比。 【结果】 2015年中国主要农作物秸秆资源量为71878.53万t，所含的氮 (N)、磷 (P₂O₅)、钾 (K₂O) 养分资源总量分别达到625.6、197.9、1159.5万t。秸秆养分资源量以水稻、小麦和玉米三大粮食作物最大，分别占养分资源总量的33.1%、14.5%和34.2%，其他作物以油菜秸秆养分数量最高，占7.6%。作物秸秆养分数量中以玉米氮和磷养分数量最高，分别占单质养分总量的37.4%(N) 和41.5% (P₂O₅)；钾养分数量以水稻最高，占36.9% (K₂O)。秸秆总量华北和长江中下游地区较多，分别占全国总量的26.4%和26.2%。秸秆养分资源总量最高的为黑龙江省，其次为河南和山东，分别占全国秸秆养分资源总量的10.3%、9.5%和6.8%。中国2015年主要农作物播种面积为1.2亿hm2，产量为6.3亿t，作物理论N、P₂O₅和K₂O需求量分别为1445.9、546.4、1652.3万t。如果将秸秆全量还田，带入农田的平均养分量可高达N 54.4 kg/hm2、P₂O₅15.5 kg/hm2和K₂O 88.1 kg /hm2，相当于化肥用量的38.4% (N)、18.9% (P₂O₅) 和85.5% (K₂O)。 【结论】 中国农作物秸秆数量及其养分资源量巨大，依据地域秸秆特点，充分合理利用秸秆养分资源，是实现化肥减施增效的重要途径。      

基于田间试验的秸秆还田化肥替减潜力综合分析

秸秆含有丰富的营养元素，秸秆还田是实现化肥减量的重要途径。中国不同农区种植制度及土壤供应条件相差较大，秸秆还田化肥替减率存在差异，为明确不同种植制度及土壤养分条件下秸秆还田化肥替代率，该研究以水稻、小麦、玉米、油菜4种主要大田作物为研究对象，基于2000－2021年"中国知网（CNKI）"公开发表的文献数据和2013－2021年湖北省32个秸秆还田田间试验数据，对田间生产条件下主要农作物秸秆还田化肥替减氮、磷、钾肥比例进行计算，评估区域尺度的秸秆还田化肥节本潜力。结果表明，4种作物秸秆还田平均可替减氮肥12.2%、磷肥23.9%、钾肥43.5%。不同作物秸秆还田氮、磷、钾肥替减率差异均不显著（P＞0.05）。不同轮作制度下，水旱轮作体系（水稻单作和稻油轮作）氮、磷肥替减率较旱地轮作体系（麦玉轮作和玉米单作）分别高出5.0～12.9、18.0～24.8个百分点。此外，土壤养分供应能力是影响秸秆还田化肥替减潜力的重要因素。养分供应能力较低的土壤秸秆还田磷、钾肥可替减率较养分供应能力高的土壤则分别高出9.1～11.5、6.2～14.2个百分点。基于2020年各农作物种植面积和化肥消费量，中国水稻、小麦、玉米、油菜季秸秆还田可减施氮（N）、磷（P2O5）、钾（K2O）肥分别为239.48×104、227.73×104、451.98×104 t，占当前氮、磷、钾肥消费量的12.6%、25.0%、48.5%，化肥节本可达到478.98亿元/年。研究结果为中国主要农作物化肥减施增效提供理论依据和数据支撑。     

湖北省秸秆和畜禽粪污还田化肥替减潜力与环境承载力分析

湖北省畜禽业规模化养殖水平显著提高,秸秆资源量逐年提升,农业废弃物还田不仅可以减少农业面源污染,还可以减少化肥施用。该文将湖北省分为5个种植区域（即鄂东南低山丘陵区、鄂北低山丘岗区、鄂西北山地区、鄂中平原区以及鄂西南山地区）。基于2019年－2020年统计数据,收集不同区域主要畜禽（猪、肉牛、奶牛、羊、肉鸡、蛋鸡）的存栏量、出栏量以及饲养周期,主要农作物种植面积和经济产量,计算湖北省畜禽粪污的养分供给量,评估不同区域的畜禽养殖现状是否超过土地承载畜禽粪污的最大容许数量。根据不同农作物的草谷比以及秸秆养分含量,计算出湖北省农作物秸秆的养分资源量以及养分还田量。湖北省不同区域畜禽养殖量均未超出当地最大承载容纳量,其中鄂北地区的土地承载力指数最高,达到了0.35～0.78,鄂中地区的土地承载力指数仅在0.17～0.54,有较大的空间来发展畜禽养殖业。2019年湖北省畜禽粪污养分资源量分别为36.89万t N、14.03万t P2O5、52.06万t K2O。按照畜禽粪污肥料化还田率65%计算,畜禽粪肥的养分还田总量分别为23.98万t N、9.12万t P2O5、33.70万t K2O,理论可替减化肥比例分别为17.3%、11.9%、56.2%。湖北省主要农作物秸秆资源总量以鄂中地区秸秆资源量最高,鄂西北地区最低。当前湖北省秸秆养分资源为31.07万t N、9.98万t P2O5、68.30万t K2O,理论可替减化肥比例分别为22.5%、13.1%、114.0%。湖北省主要农业废弃物还田理论可基本满足主要农作物的钾素需求,实现氮肥消费量减少39.8%、磷肥消费量减少25.0%。该文通过计算湖北省主要农业废弃物（畜禽粪污、秸秆）的养分资源量,评估农业废弃物还田的化肥可替减潜力以及畜禽粪污土地承载力,为湖北省农业绿色发展提供理论依据和数据支撑。     

主要农作物秸秆养分资源现状及其肥料替代潜力分析——以安徽省为例

安徽省农作物秸秆资源丰富,充分利用秸秆养分资源对于农田养分投入的合理分配具有重要意义。评估全省主要农作物秸秆还田当季有效养分替代化肥潜力,可为安徽省减肥增效提供科学依据。本研究以安徽种植面积较大的主要农作物水稻、小麦、玉米、大豆、花生和油菜为研究对象,通过查阅安徽省统计数据和公开发表的文献资料,对2017年安徽省主要农作物秸秆数量、秸秆还田率以及还田当季养分利用率进行估算,明晰了全省化肥减施潜力。结果表明:2017年安徽省主要农作物秸秆资源量为4 699.9万t,秸秆资源分布上呈北部和中部较多、南部最少的特征。秸秆养分资源总量为124.8万t,N、P_2O_5和K_2O分别为38.1万t、11.4万t和75.3万t,分别占全省主要农作物养分需求的40.1%、32.1%和68.9%。理论上,秸秆全量还田,且养分充分利用的情况下,秸秆养分替代化肥潜力大。但秸秆养分N、P_2O_5和K_2O当季利用率分别为38.9%、52.3%和69.9%,实际秸秆N、P_2O_5和K_2O养分还田量仅占主要农作物养分需求的15.6%、16.8%和48.2%,分别占农田养分总投入量的8.6%、6.4%和41.4%。通过秸秆还田,全省可减施化肥63.3万t,减施比例为19.8%, N、P_2O_5和K_2O减施比例分别为11.4%、17.2%、40.7%。进一步提高秸秆还田率和当季养分释放率,是推进全省化肥减施增效的有利手段。     

中国秸秆养分资源及还田的时空分布特征

中国农作物秸秆资源丰富,但不同地区秸秆及其养分资源数量、还田利用状况以及随时间的变化特征仍不清楚。该研究基于官方统计数据和文献资料,分析了中国不同年代各省秸秆资源和氮磷钾养分资源量及其还田利用状况,为秸秆养分资源的合理利用和化肥零增长下作物养分管理提供科学依据和参考。结果表明:从1980s到2010s,中国秸秆及其养分资源总量分别增长了85.5%和10~4%,西北地区以及西藏、黑龙江增幅明显。华北、长江中下游、四川盆地以及黑龙江地区的秸秆及其养分资源占全国的2/3以上。到2010s秸秆资源和氮磷钾养分资源分别达到9.01×10~8和2 485.63×10~4 t,相当于单位耕地面积上6 665.52和183.91 kg/hm~2,比1980s分别增加1 601.18和56.85 kg/hm~2。各种作物秸秆及其养分资源所占比例各地区差异较大,2010s谷类作物秸秆及其养分资源分别占全国的69.86%和56.47%,东北地区谷类作物秸秆比例最高;果蔬类作物秸秆及其养分资源分别占9.67%和21.99%,东南地区果蔬类作物秸秆比例最高;豆类、薯类、油料类、棉麻纤维类和其他类作物秸秆及其养分资源占比相对较小。从1980s到2010s,秸秆直接还田量持续增加,燃烧还田量从1980s到2000s增加,2010s则下降。然而,秸秆养分还田量持续增加,氮磷钾还田总量从1980s的583.92×10~4 t(N 97.81×10~4 t、P_2O_5 40.10×10~4 t和K_2O 446.01×10~4 t)增加到2010s的1 770.66×10~4 t(N 574.53×10~4 t、P_2O_5 105.53×10~4 t和K_2O 1 090.60×10~4 t),相当于单位耕地面积从60.89 kg/hm~2(N 10.20 kg/hm~2、P_2O_5 4.18 kg/hm~2、K_2O 46.51 kg/hm~2)增加到131.02 kg/hm~2(N 42.51 kg/hm~2、P_2O_5 7.81 kg/hm~2、K_2O 80.70 kg/hm~2)。1980s、1990s、2000s、2010s秸秆氮磷钾养分还田率分别为47.92%、56.16%、60.11%和71.24%。内蒙古、新疆、黑龙江省秸秆养分还田率增加明显,但华北、长江中下游和四川盆地秸秆养分还田量占全国秸秆养分还田总量的2/3以上。     

紫云英和秸秆替代部分化肥对双季稻产量、养分含量及土壤综合肥力的影响

化肥对于农业生产的意义重大，但过量施用化肥将增加面源污染风险。为了优化施肥结构，减少养分流失，利用紫云英和秸秆替代部分化肥，可以在保证双季稻稳产的同时提高稻田土壤肥力。本文基于连续四年田间定位实验，探讨了紫云英和秸秆替代部分化肥对双季稻产量、土壤综合肥力和植株养分含量的影响。试验设置六个等养分投入的处理：（1）冬闲+氮、磷、钾（CF）；（2）冬闲+秸秆低量还田+氮、磷、钾（RSL）；（3）冬闲+秸秆高量还田+氮、磷、钾（RSH）；（4）紫云英+氮、磷、钾（MV）；（5）紫云英+秸秆低量还田+氮、磷、钾（MV＋RSL）；（6）紫云英+秸秆高量还田+氮、磷、钾（MV＋RSH）。结果表明：早稻季，将有机物料替代比例控制在20%以内，水稻产量保持稳定；当替代比例达到39%及以上时，水稻产量显著降低。晚稻季，与CF处理相比，其余各处理提高了土壤有机质和全氮含量，其中，以RSH处理提升效果最为明显，分别提高了11.15%和7.64%。与RSH处理相比，MV+RSH处理土壤综合肥力指数提高了8.5%。与CF处理相比，MV和RSH处理显著提高了稻谷磷、钾含量。等养分投入条件下，利用2500kg/hm2秸秆替代20%化肥在保证水稻稳产的同时提高了土壤肥力。紫云英与秸秆联合利用能显著改善土壤肥力状况，但该模式下替代化肥的比例过高在短期内可能有减产的风险。     

我国主要粮食作物秸秆钾养分资源量及还田替代钾肥潜力

  【目的】  粮食作物秸秆中钾养分含量及其还田后的当季释放率均较高，调查我国主要粮食作物秸秆钾养分资源量，为秸秆还田条件下农田钾素养分管理提供科学依据。  【方法】  基于最新统计数据和文献资料，采用草谷比法估算了我国不同省份和农区主要粮食作物秸秆的钾养分资源量，及其在还田条件下的钾肥替代潜力。  【结果】  2015—2017年在我国主要粮食作物种植区域，水稻、小麦和玉米秸秆的年均产量分别为23212万t、17083万t和39918万t，三大粮食作物秸秆主要分布于华北、长江中下游和东北农区，分别占全国总量的33.6%、25.4%和22.8%。水稻、小麦和玉米秸秆可以提供的年均钾养分资源量分别为529万t、216万t和568万t，长江中下游、华北和东北农区三大粮食作物秸秆钾养分资源量居于全国前列，分别占全国总量的30.4%、28.2%和22.0%。各省单位耕地面积水稻秸秆还田当季可提供的钾养分量均较高，为K₂O 115.0～209.5 kg/hm2。小麦秸秆还田替代钾肥潜力较大的省份有河南、河北、山东、安徽和江苏，占全国小麦总播种面积的71.1%，钾肥替代潜力为K₂O 82.3～97.1 kg/hm2。对玉米秸秆还田来说，其钾肥替代潜力为K₂O 67.2～170.7 kg/hm2。从全国范围来看，单位耕地面积水稻、小麦和玉米秸秆还田当季可提供钾养分量分别为 K₂O 152.6、82.4和124.4 kg/hm2。  【结论】  我国水稻、小麦和玉米秸秆还田当季可提供的钾养分量分别为K₂O 449万t、193万t和479万t。我国单位耕地面积水稻、小麦和玉米秸秆还田当季的钾肥替代潜力分别为K₂O 152.6、82.4和124.4 kg/hm2，充分利用秸秆资源，可基本满足我国粮食作物生产的钾素需求，维持土壤钾素平衡。     

不同还田方式对玉米秸秆腐解及土壤养分含量的影响

通过土壤耕作和秸秆还田试验，以玉米秸秆为研究对象，探讨东北棕壤土区适宜的秸秆还田方式，为秸秆资源的高效利用提供理论依据。在辽宁沈阳设置连续两年（2014-2015年）的田间定位试验，采用尼龙网袋法研究免耕覆盖（NTS）、旋耕还田（RTS）和翻耕还田（PTS）3种秸秆还田方式下秸秆腐解率和碳氮磷钾养分释放率，分析秸秆还田方式对耕层土壤养分含量的影响。结果表明，RTS和PTS秸秆腐解速率均表现为前期快、后期慢，秸秆养分释放率均表现为钾 > 磷 > 碳 > 氮。NTS、RTS和PTS处理秸秆两年平均腐解率分别为38.8%、78.0%、65.9%，两年平均碳释放率分别为56.5%、78.8%、69.4%，氮释放率为16.7%、53.5%、38.8%，磷释放率为81.3%、92.5%、89.8%，钾释放率为92.0%、99.4%、98.9%。NTS处理秸秆腐解率及碳氮释放率与还田时间符合逻辑斯蒂曲线方程，RTS和PTS处理秸秆腐解率、碳氮释放率及3种还田方式秸秆磷钾释放率随还田时间变化符合米氏方程。秸秆还田有助于提高耕层土壤有机碳和全氮含量，RTS处理土壤全磷含量显著高于PTS处理（P<0.05），与NTS处理全磷含量差异不显著，3种还田方式土壤全钾含量差异不显著。综合分析秸秆腐解和耕层土壤培肥效果，东北棕壤土区建议玉米秸秆还田方式为旋耕秸秆还田。     

基于系统动力学的东莞有机废弃物替代化肥潜力研究

综合考虑作物秸秆还田、禽畜养殖和农村生活有机废弃物排放这3个过程中所产生的养分资源以及农作物、果树生长需要吸纳的养分,构建系统动力学模型,探究东莞种养结合、有效利用有机废弃物养分从而替代化肥施用的潜力。结果表明,2025年农作物和果树养分的总需求量为4.6136×10~3 t,作物秸秆、禽畜养殖和农村生活有机废弃物肥料蕴含的养分为0.430 6×10~3和4.514 3×10~3 t。若这些有机粪肥资源按存储发酵、沼气处理和堆肥加工这3种方式处理,则实际可提供的总养分依次为3.913 9×10~3,4.803 7×10~3和3.055 0×10~3 t。根据有机肥氮素替代50%化肥氮的原则来估算有机废弃物养分供应量,则有机粪肥资源所提供的氮、磷、钾养分均超出当地农作物和果树生长所需,需要外运粪肥以降低对环境的影响。考虑当地作物秸秆还田方式,即全部还田、部分还田和不还田(不还田的秸杆用于焚烧或作饲料),需要移出的养分比例分别为73.2%～74.1%,53.7%～60.0%和24.1%～33.5%。     

我国有机废弃物资源总量及养分利用潜力

  【目的】  我国有机废弃物产量巨大,理清我国有机废弃物总量及其养分资源量,有助于实现有机废弃物中养分资源的充分利用,对保障化肥使用量零增长和国家粮食安全具有重大意义。  【方法】  以我国2009—2019年间典型有机废弃物(秸秆、畜禽粪便、农村人粪尿、污泥和生活有机垃圾)的年产量为研究对象,通过查阅我国统计数据和公开发表的文献资料,对近10年我国有机废弃物总量及其养分资源量进行估算,分析有机废弃物利用潜力。  【结果】  2009—2019年有机废弃物资源量和养分总量相对稳定,平均有机废弃物总量(干重)为12.9亿t,平均养分含量(N、P₂O₅、K₂O)为4537.9万t。2019年废弃物资源量达13.11亿t (干重),相比2009年增加7.1%;养分总量达到4503.5万t,相比2009年增加3.0%。2019年有机废弃物全量还田可以输入氮(N)约1653.3万t、磷(P₂O₅)约799.6万t、钾(K₂O)约2050.6万t,分别占作物养分需求量的71.8%、75.9%和153.2%。秸秆的氮和钾养分量最大,分别占有机废弃物中单质总养分的46.3% (N)和65.8% (K₂O),磷养分量以畜禽粪便最高,占单质总养分的54.5% (P₂O₅)。  【结论】  我国近10年有机废弃物年产生量及其养分资源量保持较高水平,具有广阔的利用空间。在我国有机废弃物养分资源结构保持不变且全量还田的情况下,有机废弃物中的氮、磷、钾养分可以满足作物各类养分需求的71.8% (N)、75.9% (P₂O₅)、100% (K₂O)。     

中国畜禽粪尿中养分资源数量及利用潜力

【目的】 有机与无机肥配合施用是提高农田生产力和改善土壤生态系统的有效措施，也是农业可持续发展的要求。理清中国畜禽粪尿资源数量及其养分资源量，对畜禽粪尿资源充分利用、提高肥料利用率、实现化肥使用量零增长和保障国家粮食安全具有重大意义。 【方法】 以中国主要畜禽种类役用牛、肉牛、奶牛、羊 (山羊和绵羊)、马、驴、骡、猪 (育肥猪和母猪)、兔和家禽为研究对象，研究的主要农作物包括水稻、小麦、玉米、大豆、马铃薯、花生、油菜和棉花。通过查阅中国统计数据和公开发表的文献资料对2015年中国畜禽粪尿资源数量及其养分资源量进行估算，同时对各地区不同作物最佳施肥量进行统计，分析畜禽粪尿不同比例还田下氮、磷、钾输入量分别占化肥用量百分比。 【结果】 2015年中国畜禽粪尿数量31.584亿t，氮 (N)、磷 (P₂O₅)、钾 (K₂O) 养分资源总量分别达到1478.0万t、901.0万t和1453.9万t，其畜禽粪尿数量以猪最大，其次为肉牛和奶牛，分别占总量的36.8% (猪)、24.8% (肉牛) 和9.9% (奶牛)，粪尿总养分量以猪最大，其次为肉牛和羊，分别占总量28.2% (猪)、22.8% (肉牛) 和15.0% (羊)。粪尿数量和养分资源量以西南和华北地区最多，粪尿数量分别占全国总量的22.3%和21.5%，养分资源量分别占全国总量的21.3%和21.9%，省市之间以四川、河南和山东最多。畜禽粪尿全量还田其养分输入量分别为811.8万t (N)、856.6万t (P₂O₅) 和849.5万t (K₂O)，分别占化肥用量的37.3% (N)、87.6% (P₂O₅) 和65.9% (K₂O)。 【结论】 中国畜禽粪尿数量及其养分资源量依然巨大，具有广阔的利用空间，充分利用畜禽粪尿养分资源是实现化肥减施增效的重要途径，畜禽粪尿全量还田下理论上氮、磷、钾施用量可以减少37.3%、87.6%和65.9%。      

秸秆颗粒化还田加速腐解速率提高培肥效果

为了探索将玉米秸秆压缩成颗粒后还田培肥土壤的可行性,研创新型秸秆还田方式,采用尼龙网袋埋藏法,研究秸秆颗粒化还田与常规粉碎秸秆还田(对照)在盆栽培养条件下的腐解与养分释放特征,以及对土壤呼吸的影响。结果表明,相同质量的秸秆颗粒化后其堆积密度为对照的4.8倍,可显著改善其还田性,提高土壤消纳秸秆的能力。秸秆颗粒化后还田可显著提升秸秆的腐解速率,培养期内前60 d,秸秆颗粒平均腐解速率比对照提升31.68%;培养300 d后,其累积腐解率达80.81%,比对照高出8.7个百分点;估算可比对照提前30 d腐解超过50%,提前14 d完全腐解。秸秆颗粒化还田可显著提升秸秆养分释放速率,培养期前60 d尤为明显;培养300 d后,秸秆颗粒的碳(C,carbon)和氮(N,nitrogen)累积释放率比对照分别提高了11.0和13.2个百分点,但磷素(P,phosphorus)和钾(K,kalium)累积释放率与对照无显著差异(P0.05);估算C、N、P、K养分分别释放超过50%的时间比对照提前15~125 d,提前9 d释放全部养分。此外,秸秆颗粒化还田在培养期前260 d可显著提高土壤呼吸速率,培养期间平均土壤呼吸速率比对照提高18.03%。因此,秸秆颗粒化还田可实现高效快速的培肥土壤,在农业生产中具有较高的推广应用价值。     

不同水稻灌溉模式和氮肥减量对还田麦秸腐解特性及土壤养分的影响

为了探讨不同水稻灌溉模式和氮肥减量对还田小麦秸秆腐解特性及土壤养分的影响，通过田间试验，设置了水稻灌溉模式（常规灌溉，W1；干湿交替灌溉，W2）和施氮水平（不施氮，N0；常量施氮，N1；减量20%施氮，N2）处理，采用尼龙网袋法研究了不同处理下小麦秸秆腐解动态、养分释放规律及土壤养分含量。结果表明，干湿交替灌溉和氮肥施用均可促进还田小麦秸秆的腐解，减量20%施氮处理小麦秸秆累积腐解率低于常量施氮处理。相同施氮水平下，干湿交替灌溉模式小麦秸秆碳与氮磷钾累积释放率高于常规灌溉模式；与常量施氮相比，减量20%施氮处理小麦秸秆碳与氮磷钾累积释放率降低。干湿交替灌溉和施氮使土壤有机质、全氮、碱解氮和有效磷含量提高，而减量20%施氮对土壤养分含量的影响较小。综上可见，干湿交替灌溉和氮肥施用促进了还田小麦秸秆腐解和养分释放，有利于土壤养分提升；而减量20%施氮对小麦秸秆腐解与养分释放以及土壤养分无明显影响。     

基于可收集的秸秆资源量估算及利用潜力分析

【目的】 准确估算秸秆资源量及其分布是秸秆综合利用的重要基础，秸秆资源量估算的不确定性主要在于草谷比和可收集系数的变异性。本研究基于江苏省区县尺度粮食产量数据，定量分析了江苏省主要粮食作物秸秆资源量及其不确定性，进而探讨了不同秸秆利用方式的温室气体减排潜力。 【方法】 按草谷比和秸秆可收集系数估算区县尺度粮食作物秸秆资源量和可收集资源量，分析了草谷比和可收集系数的变异性，探讨了秸秆资源量估算的不确定性来源，采用置信区间计算方法给出了江苏省作物秸秆资源量95%的置信区间。通过聚类分析与空间分析对秸秆资源量空间分布进行评价；最后基于情景分析方法对不同秸秆利用方式可能带来的环境效益进行计量。 【结果】 江苏省主要粮食作物草谷比和可收集系数存在较大变异，其变异系数分别为2.2%～16.7%和5.4%～18.9%。江苏省2014年水稻、小麦、玉米和大豆秸秆资源总量平均为3974万t (95%置信区间为3720～4227万t)，而可收集秸秆资源量平均为3062万t (95%置信区间为2907～3217万t)；其中，水稻、小麦、玉米和大豆秸秆资源可收集量分别占全省的53.2%、36.7%、7.9%和2.2%。江苏省粮食作物秸秆氮、磷、钾养分资源量分别为25.58万t (以N计)、3.51万t (以P₂O₅计)、46.22万t (以K₂O计)，在空间分布上各养分资源均呈现北高南低的特征。未被利用 (焚烧和丢弃) 的秸秆相当于3.07万t氮肥 (以N计)、1.93万t磷肥 (以P₂O₅计)、15.76万t钾肥 (以K₂O计) 以及170.12万t标准煤。情景分析结果表明，如将未被利用秸秆进行秸秆还田、秸秆发电或热裂解炭化，可分别带来约36.2万t、230.18万t或381.16万t二氧化碳当量的减排潜力，相当于江苏省温室气体排放量的0.18%、1.13%或1.88%。 【结论】 作物草谷比和可收集系数的变异性是秸秆资源量估算不确定性的主要来源，发展区域特征的草谷比和可收集系数是未来秸秆资源评价研究的重要内容。江苏省粮食作物可收集秸秆资源较为丰富，但不同作物间可收集资源量存在较大差异。与其他利用方式相比，生物质热裂解具有更高的固碳减排潜力，是农业可持续秸秆资源利用的潜在途径。