保护性耕作农田固碳减排效应分析——以陕西户县、大荔和临渭区为例

为了分析保护性耕作的固碳减排效应,以陕西省关中平原麦玉两熟区为研究对象,选取西安户县、渭南大荔和临渭区3个具有代表性的地区进行调查研究,从土壤有机碳固定、土壤温室气体排放、物资投入造成的温室气体排放和避免秸秆焚烧造成的温室气体减排4个方面对该地区保护性耕作措施的固碳减排效应进行综合分析和估算。结果表明:与传统耕作相比,保护性耕作提高了土壤有机碳密度,每公顷农田每年碳固定量增加3 467.28kg CO_2当量,占总减排量的64.21%,对温室气体减排贡献最大;因减少物资投入和避免秸秆焚烧所产生的减排量分别为68.04kg·hm~(-2)·a~(-1)和1 864.65kg·hm~(-2)·a~(-1) CO_2当量;因秸秆还田产生的N_2O抵消了5.67%的温室气体减排量。保护性耕作措施下每公顷农田每年可减少温室气体排放4 739.76~5 364.30kg CO_2当量,整个保护性耕作项目区每年产生的减排量约为2.0×10~4t CO_2当量。因此,保护性耕作技术在关中平原具有巨大的固碳减排能力,是一项经济且对环境友好的生产技术。     

吉林省玉米保护性耕作机械化生产的碳足迹研究

基于吉林省中部地区机械化保护性耕作的调查数据,利用基于农业生命周期评价(LCA)分析的碳足迹分析研究,对不同保护性耕作模式进行的碳足迹分析。结果表明:玉米均匀垄机械化保护性耕作模式碳足迹为516.38 kg·CO_2~(-eq)/hm~2,宽窄行机械化保护性耕作模式为522.30 kg·CO_2~(-eq)/hm~2,高光效玉米栽培机械化保护性耕作模式的碳足迹最大,可以达587.1kg·CO_2~(-eq)/hm~2。分析发现,氮肥的施用和农机机械的使用对玉米生产机械化保护性耕作的碳足迹分析有最大的影响。因此,需要加大玉米种植的规模效应,提高农机的使用效率,定量施肥并增强单位面积上氮肥的使用效率。     

关中平原保护性耕作温室气体的减排潜力

为关中平原农田保护性耕作的推广及减少农田温室气体的排放提供科学依据,测定分析了传统耕作(翻耕)、保护性耕作(免耕、少耕)模式的温室气体减排效应。结果表明:与翻耕相比,关中平原农田免耕或少耕减少了农田CO_2和N_2O排放,增强CH_4的吸收;保护性耕作可减少农业机械燃油投入和提高秸秆利用率,减少温室气体总排放量。以CO2当量计,如果100%采用免耕、少耕,每年减排潜力分别为256.08×109 t和96.41×109 t;如果80%实行少耕、免耕,每年减排潜力分别为204.87×109 t和77.13×109 t;如果50%实行少耕、免耕,每年减排潜力分别为128.04×109 t和53.71×109 t。实行保护性耕作是实现关中平原绿色可持续发展的有效途径。     

农田管理措施对土壤有机碳周转及微生物的影响

农田管理措施对农田生态系统碳循环影响显著，进而制约土壤肥力、农业生产及粮食安全，影响气候变化和环境健康。本文综述了不同农田管理措施（施肥方式、种植制度、耕作模式）对农田土壤有机碳、含碳温室气体排放和土壤微生物的影响。发现有机肥与无机肥配施情景下土壤有机碳增速最快，且施肥量与土壤碳库存在阈值效应；有机肥的施用增加了土壤中CO₂排放通量，磷、钾两种肥料的施用与施用氮肥相比更能降低农田土壤排放温室气体产生的全球增温潜势；提高有机肥和磷肥的施用比例有利于土壤中微生物丰富度的提高和微生物量碳的积累。种植结构和种植密度均会影响农田土壤的碳储量，种植结构对农田生态系统温室气体排放影响显著，轮作和间作的种植模式与传统单一作物种植相比可有效减少农田含碳温室气体的排放，同时，轮作与连作相比更有利于土壤微生物多样性的增加。保护性耕作措施有利于农田土壤固碳效率的提高，可降低农田温室气体的排放，且对微生物活性、多样性、群落结构以及碳源利用情况均有积极影响。最后总结了国际主流碳模型在农田生态系统的应用概况，并提出了未来发展展望。     

吉林省中部地区畜禽养殖温室气体排放特征

为了解吉林省中部地区畜禽养殖温室气体的排放量和空间分布特征,根据联合国政府间气候变化化专门委员会(intergovernmental panel on climate change,简称IPCC)(2006)提供的方法,通过获取2005—2015年吉林省中部地区畜禽产量和排放因子,估算农业畜禽养殖温室气体排放量。结果表明,2005—2014年平均甲烷排放总量为1 175.70万t CO2-eq/年,氧化亚氮排放总量243.66万t CO2-eq/年;2005—2015年期间畜禽温室气体排放量呈先上升后下降趋于平缓趋势,2007—2010年排放量高于11年平均值(1 419.36万t CO2-eq/年),这与吉林省其他牛、猪、奶牛和山羊养殖数量变化有着明显关系;2005—2015年四平市、吉林市、榆树市、农安县和德惠市平均温室气体排放量为6 719.9万t CO2-eq,占吉林省中部温室气体排放量的44.21%。     

中国农田管理土壤碳汇估算

 【目的】长期大规模翻耕和秸秆燃烧造成土壤有机质（SOM）大量损失,使农田成为温室气体的一个排放源。然而,近年来,随着免耕技术的逐步推广、秸秆还田面积的增加,加上施肥、灌溉等农田管理措施的应用,农田土壤有机碳（SOC）储量有所回升,预计其将成为温室气体的吸收汇。本文通过分析各种农田管理措施下土壤有机碳（SOC）的变化量,估算中国农田管理土壤碳汇量,为制定中国农田温室气体清单提供科学参考。【方法】通过查阅相关文献著作等,构建农田管理情景,分析各管理措施长期定位试验土壤有机碳变化量的数据。根据中国农作制的分区,估算各区域及水田、旱地农田管理下的碳汇量,并与政府间气候变化专门委员会（IPCC）制定的2006IPCC国家温室气体排放清单指南中农田仍为农田的层次（Tier）2方法的估算结果进行比较。最后用Meta分析法估算中国农田管理土壤碳汇量。【结果】不同农田管理措施对土壤碳的影响不同。各种措施表现为化肥与有机肥配施的增碳作用最大,达到0.889 tC•ha-1•a-1;其次为秸秆还田、施有机肥和免耕,分别为0.597、0.545、0.514 tC•ha-1•a-1;施化肥的作用最不明显,仅为0.129 tC•ha-1•a-1。这一结果明显高于IPCC Tier2方法估算的结果。研究还揭示,不同管理措施在不同区域对土壤有机碳变化的影响存在一定的差异,黄淮海区、长江上中游区和西南区增加量较大,东北区增加量较小,在施化肥条件下东北黑土SOC甚至有降低的趋势。土壤有机碳的年增长率和初始值之间呈很好的负相关,由此可得出不同管理措施下农田土壤有机碳的平衡值及固碳潜力。【结论】农田管理措施中,配施、秸秆还田、施有机肥和免耕可以在很大程度上提高土壤SOC含量。其中,配施和秸秆还田的固碳潜力较大。     

规模化肉牛育肥场温室气体排放的生命周期评估

采用生命周期的方法评估规模化肉牛育肥场温室气体排放情况并列出了排放清单.定义的功能单位为育肥期间每1kg活重的增长,评估的边界包括肉牛生产系统、粪便管理系统以及系统扩张出来的作物种植系统、灌排系统、肥料生产系统和农业机械生产系统.结果表明,按1000头存栏计算,规模化肉牛育肥场总温室气体排放为3810.24tCO2-e·a-1,其中CH4为1735.78tCO2-e·a-1,N2O为887.67 tCO2-e·a-1,CO2为1186.79 tCO2-e·a-1,育肥期间每千克活增重的排放强度为10.16 kg CO2-e·a-1.不考虑施用过程,有机肥替代化肥可以减少约33%因化肥生产造成的温室气体排放.     

太湖地区有机与常规种植方式下稻麦轮作农田温室气体短期排放特征

为探明有机种植模式对农田温室气体排放的影响,以太湖地区有机与常规种植模式下稻麦轮作农田为研究对象,采用静态箱-气相色谱法监测农田温室气体(CO_2、CH_4和N_2O)排放的动态变化特征,并运用温室气体增温潜势(GWP)和排放强度(GHGI)进行温室效应估算。结果表明:在稻麦轮作季,有机与常规种植模式下温室气体排放通量整体动态变化趋势基本一致。在稻季,有机种植土壤CH_4排放总量为195.56 kg·hm~(-2),显著高于常规种植(119.77 kg·hm~(-2)),而CO_2和N_2O排放总量与常规种植无显著差异;在麦季,有机种植土壤CO_2、N_2O和CH_4排放总量分别为12 554.92、1.44 kg·hm~(-2)和7.02 kg·hm~(-2),常规种植土壤分别为8 096.61、2.67 kg·hm~(-2)和6.74 kg·hm~(-2)。稻季有机种植土壤温室气体GWP和GHGI显著高于常规种植,而在麦季常规种植较高。在整个稻麦轮作季,有机种植模式下温室气体GWP和GHGI分别为6 501.69 kg CO_2-eq·hm~(-2)和0.44 kg·kg~(-1),显著高于常规种植模式(4 745.38 kg CO_2-eq·hm~(-2)和0.37 kg·kg~(-1))。有机种植模式在稻季温室气体减排方面无明显优势,但是有利于麦季农田土壤温室气体的减排。     

国外发展低碳农业的做法及其启示

农业作为重要的温室气体排放源,除了土地自身的碳释放外,化肥施用量对农业主要温室气体排放的影响最大,而畜牧业发展与水稻种植业也不同程度地影响着农业源甲烷(CH_4)和氧化亚氮(N_2O)的排放量。本文介绍了国外农业控制温室气体排放,发展低碳经济的做法,分析建议通过改变农业生产方式,实施保护性耕作;推广施肥新技术,提高化肥利用率;发展生态农业和畜牧业等手段来实现中国农业的低碳发展。     

太行山前平原夏玉米-冬小麦轮作生态系统碳截存及其气体调节价值

应用静态明箱-气相色谱法对4个施氮肥水平NO(0 kg N·hm-2),N200(200 kg N·hm-2),N400(400 kg N·hm-2),N600(600 kg N·hm-2)的夏玉米-冬小麦季CH4、N2O排放进行了研究,同时估算了其年季净固碳量及其O2气体调节价值,计算了年综合气体调节价值.结果表明,夏玉米-冬小麦农田生态系统为CH4吸收汇和N2O排放源,随着氮肥施入量的增加,其对CH4吸收能力减弱,其N2O排放量增加.夏玉米季N400和N600的CH4平均排放速率显著高于NO和N200(P<0.05);冬小麦季NO处理CH4平均排放速率显著低于N600处理(P<0.05),冬小麦季N600的N2O平均排放速率显著高于NO处理(P<0.05).夏玉米-冬小麦轮作农田生态系统NO、N200、N400和N600处理CH4排放总量分别为-2.55、-1.99、-0.94和-0.47 kg·hm-2·a-1;其N2O排放总量分别为1.05、1.45、1.67和2.22 kg·hm-2·a-2.随着氮肥施用量的增加,夏玉米季和冬小麦季转化为NPP的碳量和净固碳量均增加;夏玉米-冬小麦轮作农田生态系统NO、N200,N400和N600处理年季净固碳量分别为6 224.29,13 885.05,14 554.35和14 521.10 kg·hm-2·a-1;其中N200,N400和N600分别比NO处理增加了123.08%、133.83%和133.30%.夏玉米-冬小麦轮作农田生态系统NO,N200,N400和N600处理综合气体调节价值分别为10 560.19、23 602.64、24 727.78和24 634.24 yuan·hm-2·a-1;N200、N400和N600分别比NO处理增加了123.51%、134.16%和133.27%,以N400处理年固碳量最高.     

保护性耕作对冬小麦-夏玉米农田氮肥氨挥发损失的影响

【目的】保护性耕作有利于水土保持和提高土壤有机碳库,而对氮素氨挥发的影响并不是很清楚。研究长期定位试验下华北农田施肥后氨挥发发生规律,探索保护性耕作条件下的氮素利用率。【方法】采用间歇动态箱式法对翻耕、旋耕和免耕3种耕作方式下冬小麦-夏玉米农田氨挥发通量及其影响因素进行比较研究。【结果】相对于翻耕和旋耕处理,免耕显著促进了小麦季和玉米季地表追肥的氨挥发,但显著降低了小麦基肥期的氨挥发速率。翻耕、旋耕和免耕下小麦-玉米全生育期氨挥发损失量为15.8、18.4和28.6 kg?hm-2?a-1,分别占施肥量的4.9%、5.7%和8.8%。实验室培养分析表明,免耕和旋耕显著提高了表层（0—5 cm）土壤脲酶活性,加速尿素水解为NH4+,从而促进氨挥发。【结论】免耕条件下,肥料表施易发生氨挥发,采用一次性深施是减少免耕氨挥发的有效途径之一。     

轮耕对双季稻田耕层土壤有机碳储量的影响

【目的】针对南方稻田连续免耕存在的有机碳表层富集现象,进行土壤轮耕效应的初步研究。【方法】试验选择双季稻区连续免耕7年稻田,研究了轮耕对耕层土壤有机碳含量及其对等质量法计算的耕层土壤有机碳储量影响。【结果】长期免耕后,翻耕、旋耕降低了表层0—5cm土壤有机碳含量,提高了下层5—20cm土壤有机碳含量,进而降低了耕层土壤有机碳层化率;而翻耕、旋耕后免耕土壤有机碳含量相对于翻耕、旋耕分别呈相反的趋势。2006—2009年表层600Mg·hm-2土壤有机碳储量均以长期免耕最高。长期免耕后,翻耕、旋耕秸秆还田会提高下层土壤有机碳储量,进而在一定程度上影响耕层2550Mg·hm-2土壤有机碳的累积;而翻耕、旋耕后免耕耕层土壤有机碳储量较翻耕、旋耕有所降低。【结论】长期免耕后,连续免耕秸秆还田会增加表层600Mg·hm-2土壤有机碳储量;而翻耕、旋耕秸秆还田会提高下层土壤有机碳储量。     

渭北旱塬春玉米田保护性耕作蓄水保墒效果与增产增收效应

【目的】探索渭北旱塬春玉米田不同保护性耕作措施对土壤蓄水保墒效果及其与不同施肥处理组合的增产增收效应。【方法】在2007—2009年通过大田试验,测定冬闲期和玉米生育期秸秆还田免耕、深松和翻耕处理土壤湿度,分析各耕作处理在平衡施肥、无肥和常规施肥处理下春玉米产量和经济收益。【结果】2年冬闲期免耕和深松处理0—200cm土层平均土壤贮水量分别较翻耕处理高33.4和31.1mm,2年玉米生育期免耕和深松处理平均土壤贮水量分别较翻耕处理高36.3和37.3mm;平衡施肥深松处理组合春玉米产量和水分利用效率最高,2年平均产量和水分利用效率分别达到10341.0kg.hm-2和24.89kg.hm-2.mm-1,平衡施肥免耕次之,平衡施肥翻耕处理位居第三位。【结论】无论在何种施肥处理下,土壤蓄水保墒能力和增产增收效应均为深松免耕传统翻耕处理。平衡施肥深松处理组合效益最好,为渭北旱塬较适宜的春玉米保护性耕作种植模式。     

长期免耕和深松提高了土壤团聚体颗粒态有机碳及全氮含量

【目的】耕作措施对土壤有机碳（SOC）和全氮（TN）具有重要影响。本研究利用团聚体和密度联合分级方法,旨在揭示长期耕作对表层土壤团聚体内密度颗粒组分SOC及TN的影响,为深入理解黄土高原农田土壤碳氮提升机理提供依据。【方法】长期试验位于黄土高原东部边缘地区,开始于1999年,共设4个处理：少耕无覆盖（RT）、免耕覆盖（NT）、深松覆盖（SM）和传统翻耕（CT）。于2013年7月采集0—10 cm土层样品,首先通过干筛法筛分>2、1—2、0.25—1和<0.25 mm粒级团聚体,之后利用颗粒密度分组,将团聚体有机质分为轻组有机质（LF）、粗颗粒有机质（cPOM）、细颗粒有机质（fPOM）和矿质结合有机质（m-SOM）。【结果】（1）15年保护性耕作（包括NT和SM处理）显著提高了0—10 cm土层的SOC和TN含量,与CT相比,NT和SM处理的SOC含量分别提高了22.9%和21.8%,TN含量分别提高了35.2%和42.3%。不进行秸秆覆盖的少耕处理（RT）对SOC和TN无显著影响。（2）不同耕作措施改变了团聚体质量组成及其内部SOC和TN含量。NT和SM处理显著提高了1—2 mm和0.25—1 mm粒级的干筛大团聚体含量,相对地,降低了>2 mm和<0.25 mm粒级团聚体的含量。NT和SM处理不同程度提高了团聚体的SOC和TN含量,与CT相比,团聚体SOC平均提高了8.5%和9.5%,尤其对>1 mm粒级团聚体SOC含量提高幅度最大;团聚体TN平均提高了12.2%和24.1%,尤其对<0.25 mm微团聚体TN含量提高幅度最大。（3）fPOM和m-SOM组分对团聚体SOC和TN的贡献最大,对SOC的贡献率分别为27.3%—45.1%和25.0%—52.6%;对TN的贡献率分别为23.5%—34.7%和42.2%—64.3%。不同有机质组分对耕作的响应不同,cPOM和fPOM组分最为敏感。与CT相比,NT和SM处理显著提高了土壤所有粒级团聚体的cPOM和fPOM的SOC和TN含量,尤其对>2 mm团聚体cPOM和<2 mm团聚体fPOM的SOC和TN含量提升幅度最大。【结论】长期免耕和深松提高了团聚体中有机碳及全氮含量,尤其提高了团聚体中颗粒有机质的碳氮含量,有利于土壤碳氮的长效累积,是黄土高原坡耕地区值得推荐的耕作管理方式。     

农田土壤有机碳含量对作物产量影响的模拟研究

 【目的】探求土壤有机碳含量对作物产量的影响,以期为保障国家粮食安全和耕地持续利用与管理提供决策依据。【方法】利用农田生态系统生物地球化学模型DNDC,针对中国东北、华北、西北、中南、华东和西南6个典型农业区域,每个区域选择各自典型的种植模式和现行的农田管理措施,在各自特定的土壤和气候条件下,输入并运行模型,模拟考察在其它投入条件不变的情况下,改变土壤有机碳本底值对作物产量的影响。【结果】当土壤有机碳含量（SOC）增加1 g C?kg-1,东北地区玉米产量可增加176 kg?hm-2;华北地区夏玉米与冬小麦轮作,产量可增加约454 kg?hm-2;西北地区春玉米产量约可增加328 kg?hm-2;中南地区单季水稻产量可增加约185 kg?hm-2;华东地区双季稻产量可增加约266 kg?hm-2;西南地区水稻与冬小麦轮作产量可增加约229 kg?hm-2。【结论】在其它投入既定的条件下,全国各地区均存在通过提高耕地土壤有机碳含量来增加作物产量的潜力。保持较高水平的土壤有机碳含量对节本增效具有十分明显的作用。     

中国保护性耕作试验研究的产量效应分析

【目的】明确中国目前开展的保护性耕作研究的产量效应以及具体分布情况。【方法】收集公开发表的涉及保护性耕作的研究论文,对有关数据进行整理和分析。【结果】研究发现,中国保护性耕作研究具有明显的地域特色：少耕研究集中在东北地区,免耕研究集中在长江下游及东南地区,秸秆处理和综合型措施的研究以西北地区最多。中国保护性耕作的产量研究结果多为增产,但也有10.92%的减产数据见诸于各地的报道,其中黄淮海、华北平原、西北内陆、青藏高原、黄土高原区的减产概率比较高;少耕和免耕处理的减产概率较高;小麦减产概率最高,玉米减产概率最小。不同区域、不同作物对保护性耕作措施的反应不同：小麦在黄淮海、华北平原及西北地区的减产发生频率较高,少耕处理的减产概率最大,但在西南地区的稳产性能较好;水稻在西南地区减产概率高,在长江中下游和东南地区的稳产性能较好,秸秆处理减产概率高,而免耕稳产性能较好。少、免耕和秸秆处理相结合的综合型保护性耕作措施减产概率很低,且在所有区域对所有作物的表现相同,值得重点研究。【结论】保护性耕作是实现农业可持续发展的重要手段,但保护性耕作措施的选择应因地制宜,根据生产条件采用最具生产价值的耕作模式。本研究的结果能够为我国保护性耕作的稳产丰产研究和推广应用提供指导。     

少免耕及秸秆还田小麦间作玉米的碳排放与水分利用特征

【目的】利用间作和保护性耕作对土壤碳减排及水分高效利用的潜力,将二者集成于同一系统中以发挥各自的优势并催生彼此间的协同效应,从而建立减排与节水双赢的间作高效种植模式。【方法】以河西绿洲灌区长期规模化种植的小麦间作玉米为研究对象,集成应用保护性耕作的理论与技术,利用带状耕作和秸秆覆盖建立免耕立茬（NTSSI）、免耕秸秆覆盖（NTSI）、少耕秸秆翻压（TISI）和传统收割（CTI）4种处理,并以传统收割单作小麦（SW）和单作玉米（SM）作为对照,系统研究了不同处理土壤呼吸与作物耗水状况。应用土壤呼吸测定系统EGM-4（environmental gas monitor-4,UK,PP system）测定土壤呼吸速率,以此计算不同处理生育期内土壤碳排放总量。用产量与耗水和土壤碳排放量与耗水两种方法计算水分利用效率,客观评价间作系统的水分利用状况。【结果】不同种植模式中,单作玉米土壤呼吸速率最大（1.57 μmol CO₂·m^-2·s^-1）,间作次之（0.83 μmol CO₂·m^-2·s^-1）,单作小麦最小（0.72 μmol CO₂·m^-2·s^-1）;4种秸秆还田方式中,NTSI处理土壤呼吸速率最低,2011与2012年分别较CTI降低了20.4%和11.9%,由此减少碳排放量12.4%。在间作中集成应用带状耕作和秸秆覆盖能有效降低系统耗水总量、增加产量、提高水分利用效率（WUE_GY）,与CTI处理相比,NTSI处理平均减少耗水量达4.1%,增产29.7%,水分利用效率提高15.6%。同时,间作系统的单位耗水碳排放平均降低了5.9%,碳排放效率提高了28.2%。【结论】小麦间作玉米与保护性耕作结合,并集成应用带状耕作及秸秆覆盖技术可使系统的产量、碳排放和耗水得到有效协调,能促进耗水更多转化为作物产量并降低在该转化过程中产生的碳排放,实现碳减排与水分高效利用的协同促进。     

长期有机无机配施黑土土壤有机碳对农田基础地力提升的影响

【目的】探讨长期不同施肥方式对提升东北黑土土壤有机碳和农田基础地力的差异。【方法】以国家黑土肥力和肥料效益长期监测试验（1989-2011年）资料为基础,采用 DSSAT ver.4.0作物生长模型模拟：（1） CK（对照,不施肥）;（2）NPK（施氮磷钾肥）;（3）NPKM（有机肥+NPK化肥,M指有机肥）;（4）l.5NPKM（NPKM处理的1.5倍）;（5）NPKS（秸秆+NPK化肥,S指玉米秸秆）5种施肥方式下东北黑土区春玉米20年的农田基础地力产量,在分析长期不同施肥措施下基础地力与土壤有机碳的演变规律的基础上,进一步探讨两者之间的数量化关系。【结果】经过20年施肥管理,NPK、NPKM、1.5NPKM和NPKS施肥处理春玉米农田基础地力产量分别增长了53.4%、78.0%、101.2%和69.4%,而CK处理的基础地力产量随时间延长呈下降趋势。到2008年,1.5NPKM、NPKM、NPKS、NPK 4个处理的土壤有机碳含量分别比CK处理的土壤有机碳含量增加了65.6%、65.1%、26.0%和21.7%,土壤有机碳储量分别提升了69.9%、44.2%、25.2%和16.7%。土壤有机碳含量与春玉米基础地力产量呈显著正相关（P＜0.01）,土壤有机碳含量每增加1 g?kg^-1,春玉米农田基础地力产量大约提高220 kg?hm^-2。【结论】土壤有机碳是黑土区基础地力的主要驱动因素,有机肥或秸秆与化肥配施提升了土壤有机碳,因而能有效提高春玉米农田基础地力产量和基础地力贡献率。增加有机物料投入是黑土区农田基础地力培育的最佳施肥措施。     

小麦-玉米轮作体系中秸秆还田方式对土壤肥力及作物产量的影响

【目的】探讨小麦-玉米轮作体系下不同秸秆还田方式对土壤肥力和作物产量的影响,旨在为促进小麦-玉米连续轮作区的农业可持续发展提供理论依据。【方法】在陕西关中地区,于2008-2010年采用2年4季的田间定位试验,以玉米秸秆不还田-小麦秸秆不还田为对照（CK）,比较玉米秸秆覆盖还田-小麦秸秆高留茬还田（T₁）、玉米秸秆直接还田-小麦秸秆高留茬还田（T₂）、玉米秸秆直接还田-小麦秸秆直接还田（T₃）3种秸秆还田方式对土壤碳储量、养分含量及作物周年产量的影响。【结果】与CK相比,3种秸秆还田方式下耕层（0～20 cm）土壤总有机碳储量（C_T）、土壤活性有机碳储量（C_L）、土壤碳库管理指数（CMI）及土壤全磷、硝态氮、速效钾含量和作物周年产量均增加。3种秸秆还田方式对C_T、C_L及CMI的影响表现为T₃>T₂>T₁;对作物周年产量的影响则表现为T₂>T₃>T₁;对土壤养分的影响无明显规律性,但是对速效钾含量的影响表现为T₂>T₃>T₁。【结论】综合考虑,在陕西关中小麦-玉米轮作体系中,玉米秸秆直接还田-小麦秸秆高留茬还田模式（T₂）是较优的耕作方式。     

利用最小限制水分范围评价短期免耕对黑土有机碳矿化的影响

【目的】探索免耕、秋翻和垄作通过土壤物理特性对农田耕层黑土有机碳的影响。【方法】以2001年秋开始在吉林省德惠市中层黑土上进行了7年的田间定位试验小区土壤为研究对象,对免耕、秋翻和垄作3种耕作处理下耕层土壤有机碳含量进行分析。利用不同耕作方式下最小限制水分范围为评价指标来比较不同耕作处理对土壤有机碳矿化的影响。【结果】与秋翻相比,免耕显著增加了0—5cm土层有机碳含量,但5—30cm土层有机碳含量显著小于秋翻。免耕处理土壤有机碳分层率大于其它两种耕作方式。各年份免耕和秋翻处理下最小限制水分范围在0.129—0.170之间,随着耕作年限的增加,最小限制水分范围有减小的趋势,并表现出免耕小于秋翻的规律性。【结论】随着耕作年限的增加,覆盖于地表的秸秆在土壤有机碳表层累积过程中已经发挥了明显作用,与秋翻和垄作相比,免耕处理下土壤有机碳的分层率最大;最小限制水分范围可以用来评价免耕对土壤有机碳的影响,通过最小限制水分范围说明免耕对土壤有机碳的固定作用开始显现。