华北农田不同耕作方式的固碳效益评价

为研究长期耕作措施下农田土壤碳储量以及潜在碳成本的情况,在中国科学院石家庄栾城生态系统试验站进行了长期耕作定位试验,设置免耕(NT)、旋耕(RT)和翻耕(CT)3个处理,并对各处理的固碳效益进行了评价。结果表明在秸秆还田、化肥投入的条件下各处理碳储量均呈现增长趋势,2004—2010年各处理间碳储量平均值由37 867.06增长到48 316.33kg/hm2,SCS的大小为CT>NT>RT;潜在碳成本NT、RT与CT分别为499.50,516.91和564.84kg/(hm2.a);通过效益评价可知,NT的生态效益最好,各处理间差异显著。RT的经济效益最好,与NT间差异不显著,但RT显著高于CT。建议华北麦玉两熟区农田优化当前农艺措施,提高机械覆盖面积,提升免耕作物经济产量,在此区域适当推广少免耕技术。     

耕作方式对华北农田土壤有机碳储量及温室气体排放的影响

耕作方式能够改变土壤有机碳在土层中的分布,进而对土壤有机碳及土壤碳储量产生影响。该研究在模型调整的基础上选取了土壤有机碳(SOC)、土壤碳密度(SCD)、土壤呼吸(SR)以及生物量碳(BC)4个指标对DNDC(denitrification-decomposition)模型在华北麦-玉两熟农田的适用性进行验证,并用该模型模拟当地土壤碳储量(SCS)动态变化以及温室气体排放特征。结果表明,模型模拟值与实测值吻合良好,此模型可以适用于华北麦-玉两熟农田土壤有机碳的模拟研究;2001-2010年SOC和SCS逐年递增;对未来100a模拟发现,前15a旋耕(RT)和翻耕(CT)处理SOC增长迅速,而免耕(NT)SOC的剧烈增长趋势要持续近40a;对比各处理100a碳储量变化可知,前20aCT处理SCS最大,20a后NT处理SCS最大;各处理土壤全球变暖潜势(GWP)大小为CT>RT>NT。通过验证该文证明了DNDC模型可以较好地研究华北麦-玉两熟农田土壤碳循环;长久来看NT有利于农田SCS的积累以及GWP的降低。该研究能够为华北麦-玉两熟农作区固碳减排提供依据。     

耕作措施对华北地区冬小麦田N2O排放的影响

为研究不同耕作措施对冬小麦田N2O排放的影响以及探明N2O排放季节性波动的原因,该研究选取河北栾城县中国科学院农业生态系统试验站不同耕作处理下冬小麦田为研究对象,利用静态箱法测定翻耕秸秆还田（CT）、旋耕秸秆还田（RT）和免耕秸秆还田（NT）下冬小麦田N2O的排放。结果表明,耕作初期72 h翻耕、旋耕及免耕处理N2O排放总量分别为3.83、10.27、10.55 mg/m2。秸秆还田条件下,不同耕作措施冬小麦田N2O季节排放总量为：CT＞RT＞NT。CT、NT处理下N2O排放通量与0～20 cm各层次土壤温度呈极显著正相关。CT、NT处理表层0～5 cm土壤N2O排放通量与土壤充气孔隙度显著性负相关。NT处理土壤具有较高的C/N比,可能有利于减少N2O的排放。因此,华北冬小麦田采用NT能有效减少N2O排放。     

耕作方式对长期免耕农田土壤微生物生物量碳的影响

以华北冬小麦-夏玉米两熟区长期免耕土壤为研究对象, 研究不同耕作方式(免耕、翻耕和旋耕)对长期免耕土壤微生物生物量碳(SMBC)的影响, 为制定合理的轮耕制度提供依据。试验结果表明: 长期免耕土壤进行耕作处理后SMBC 的时空分布和稳定性产生显著变化。不同耕作处理SMBC 含量在0~5 cm 和5~10 cm 土层变化明显, 小麦起身期含量最低, 收获期最高; 深层SMBC变化不明显。免耕处理SMBC 随土壤层次明显降低, 且各土壤层次SMBC 差异达显著(P<0.05)水平; 翻耕、旋耕处理0~5 cm 和5~10 cm 土层间SMBC 无明显差异, 其他层次间差异显著(P<0.05)。从生育期平均值看, 0~5 cm 土层免耕处理SMBC 含量较高, 翻耕和旋耕处理则分别比免耕降低6.7%、6.1%; 与免耕相比, 5~10 cm 土层SMBC 翻耕、旋耕处理分别增加30.2%和20.7%(P<0.01),10~20 cm 土层SMBC 翻耕、旋耕处理比免耕增加48.1%(P<0.01)和10.5%(P<0.05)。在冬小麦生育期内, 0~20 cm土层SMBC 稳定性表现为翻耕>旋耕>免耕, 20~30 cm 土层SMBC 稳定性表现为免耕>翻耕>旋耕。     

应用耕作指数评价耕作措施对双季稻田土壤质量的影响

 【目的】采用耕作指数（TI）定量评价了耕作措施对双季稻田土壤质量的影响，旨在为选择合理的土壤耕作措施提供依据。【方法】试验始于2005年，在湖南省宁乡县设免耕（NT）、旋耕（RT）和翻耕（CT）3个处理，测定了2007、2008年水稻收获期0—20 cm土层有机质（SOM）、土壤容重（BD）、全氮（TN）及pH等理化性状指标，利用目的线性回归模型计算TI。【结果】有机质含量和土壤容重对双季稻田土壤质量影响显著，水稻产量与土壤有机质含量显著正相关（R2=0.45），与土壤容重显著负相关（R2=0.67）；可通过测定有机质含量和土壤容重计算得到TI，TI = 0.40 SOM' + 0.60 BD'，且与水稻产量呈显著正相关（R2=0.67），可作为选择耕作措施的依据。试验中3个耕作处理土壤质量均有不同程度的改善，TI变化表明试验期间NT处理初期土壤质量较差（TI=0.79），但其TI增加最快，免耕能有效地改善土壤质量。【结论】利用目的线性回归模型计算TI能够较准确的定量描述不同耕作措施下双季稻田土壤质量。免耕有利于土壤质量的改善。