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1.
本文研究了不同秸秆还田年限(2 年和13 年)和还田量(0、1.6 、3.2和4.8 t/hm2)对稻田CH4和N2O排放、土壤固碳速率和净温室效应的影响。结果表明:稻田CH4排放量在第2年和第13年均随秸秆还田量的增加呈线性增加,但第13年单位秸秆还田量对CH4排放的平均促进效应比第2年降低3%;各处理N2O排放量在第2年无显著差异,第13年显著促进N2O排放55% ~ 171%,且随秸秆还田量的增加呈线性增加;土壤固碳速率在第2年随秸秆还田量的增加呈线性增加,但第13年下降80% ~ 84%,且各处理间无显著差异;净温室效应随秸秆还田量的增加呈线性增加,但从第2年到第13年经历了从汇到源的过程,这说明秸秆还田量对净温室效应的影响受还田年限调控,其增加的温室效应逐步完全抵消了土壤固碳的减排效益,加剧了全球气候变暖。因此,稻田在长期秸秆还田条件下是一个重要的碳源,亟待优化秸秆还田技术,进一步固碳减排,以实现农业可持续发展。 相似文献
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水分类型对土壤排放的温室气体组成和综合温室效应的影响 总被引:34,自引:2,他引:34
实验室研究表明,土壤排放出的温室气体(CO2、CH4和N2O)组成及总理显著地受土壤水分类型和施用秸秆的影响。连续淹水条件下,土壤仅排放微理的N2O,但排放出大量的C睡C敢条件下,土壤不排放C上键合的但排放出大量的N2O;虽然淹水的土壤排水促进N2O排放,但显著抑制CH4的排放,淹水好气交替处理的土壤其排放的CO2、CH4和N2O均在好气和连续淹水之间。根据各种温室产生温室效应的相对潜力,计算土壤 相似文献
3.
秸秆直接还田与炭化还田下土壤有机碳稳定性和温室气体排放潜力的对比研究 总被引:4,自引:3,他引:1
《土壤通报》2017,(6):1371-1378
选取北方旱地和南方水田两种不同农业利用方式的土壤为研究对象,分别在旱地和水田设置了无秸秆还田(NR)、秸秆直接还田(SR)和秸秆转化为生物质炭还田(BR)三种处理,在作物收获后,采集对应处理的土壤通过室内培养对比研究了秸秆直接还田和生物质炭还田下土壤有机碳的稳定性及温室气体排放潜力的变化。研究结果表明:秸秆直接还田与生物质炭还田均可显著增加土壤有机碳和全氮含量,但不同处理下的土壤有机碳稳定性存在显著差异。从有机碳的矿化量和矿化率来看,生物质炭还田处理与秸秆直接还田处理相比,分别降低旱地、水田土壤矿化量的36.0%、21.5%和矿化率的47.0%、34.7%;水田与旱地相比,表观上水田矿化显著高于旱地土壤,但从土壤有机碳矿化率来看,水田土壤各处理均显著低于旱地土壤相同处理的19.0%、26.2%和9.2%。不同处理显著影响土壤N2O的释放,无论旱地还是水田土壤,与秸秆直接还田相比,施用生物质炭均显著降低土壤N2O的释放;进一步分析土壤产生的综合温室效应(GWP)表明,生物质炭还田下的GWP比秸秆直接还田显著降低39.6%和28.5%。因此,秸秆转化为生物质炭后还田可作为一项重要的农田土壤固碳减排措施进行秸秆利用。 相似文献
4.
不同秸秆还田方式对旱地红壤细菌多样性及群落结构的影响 总被引:3,自引:0,他引:3
为明确不同秸秆还田方式下土壤细菌群落结构变化特征,以南方典型旱地红壤为研究对象,基于中国科学院鹰潭红壤生态实验站玉米单作系统不同秸秆还田方式的长期试验,利用高通量测序明确了不同秸秆还田方式对土壤细菌多样性及群落结构的影响。结果表明:1)秸秆还田对土壤肥力提升显著,以秸秆猪粪配施(NPKSM)提升效果最佳;2)常规化肥处理(NPK)对细菌多样性无显著影响,但秸秆还田(NPKS)、秸秆猪粪配施(NPKSM)以及生物质炭(NPKB)处理均显著提升土壤细菌多样性;3)速效磷(AP)和土壤有机碳(SOC)变化是影响细菌多样性指数的主要因素,而速效钾(AK)、pH、总磷(TP)以及总氮(TN)均显著驱动细菌群落结构变异。研究结果从培育红壤肥力与微生物多样性的角度,为农业生态系统生物功能和土壤健康的协同提升提供了科学依据。 相似文献
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为明确茄果类蔬菜秸秆原位还田对设施土壤综合质量的影响,该研究以番茄、茄子和辣椒秸秆为试材,设置了秸秆不还田(CK)、秸秆原位还田(SR)、秸秆原位还田+氰氨化钙(SR+C)和秸秆原位还田+微生物菌剂(SR+M)4个处理,研究了茄果类蔬菜秸秆不同原位还田方式对土壤化学性质、微生物群落和秸秆降解率的影响,并通过计算土壤质量指数(soil quality index,SQI)对土壤质量进行了综合评价。结果表明:与CK相比,SR、SR+C和SR+M处理均可提高土壤阳离子交换量,增加土壤有机碳库,改善土壤养分条件,并调节土壤细菌和真菌的群落结构。添加氰氨化钙抑制了辣椒秸秆的降解,但对番茄和茄子秸秆没有影响;添加微生物菌剂能够促进3种蔬菜秸秆的降解。秸秆原位还田处理均提高了设施菜田SQI,相较于CK,SR、SR+C和SR+M处理的SQI分别提高了15.8%~32.5%、8.8%~56.8%和21.8%~51.4%。研究结果为茄果类蔬菜秸秆资源化利用和设施蔬菜可持续生产提供了理论参考。 相似文献
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华北平原高产农区冬小麦农田土壤温室气体排放及其综合温室效应 总被引:28,自引:5,他引:28
研究不同农业管理措施下小麦农田N2O、CO2、CH4等温室气体的综合增温潜势,有助于科学评价农业管理措施在减少温室气体排放和减缓全球变暖方面的作用,为制定温室气体减排措施提供依据。本研究采用静态明箱气相色谱法对华北平原高产农区4种农业管理措施下冬小麦农田土壤温室气体(CO2、CH4和N2O)季节排放通量进行了监测,估算了不同农业管理措施下小麦季的综合温室效应。结果表明,华北太行山前平原冬小麦农田土壤是CO2、N2O的排放源,CH4的吸收汇。不同农业管理措施对不同温室气体的排放源和吸收汇强度的影响不同,增施氮肥、充分灌溉促进了土壤CO2、N2O的生成,强化了土壤CO2和N2O排放源的特征;但却抑制了土壤对CH4的氧化,弱化了土壤作为大气CH4吸收汇的特征。2009—2010年和2010—2011年冬小麦生长季T1(传统模式)、T2(高产高效模式)、T3(再高产模式)和T4(再高产高效和土壤生产力提高模式)处理土壤排放的温室气体碳当量分别依次为8 880 kg(CO2).hm 2、8 372 kg(CO2).hm 2、9 600 kg(CO2).hm 2、9 318kg(CO2).hm 2和13 395 kg(CO2).hm 2、12 904 kg(CO2).hm 2、13 933 kg(CO2).hm 2、13 189 kg(CO2).hm 2。各处理间温室气体排放差异主要是由于施肥和灌溉措施的不同引起的,秸秆还田与否是造成年度间温室气体排放存在差异的主要原因。T2处理综合增温潜势相对较低,产量和产投比相对较高,为本区域冬小麦优化管理模式。 相似文献
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生物炭和腐殖酸对土壤C、N循环和作物产量均具有深刻影响。该试验以稻麦轮作系统为研究对象,探究生物炭和腐殖酸在经过1 a陈化后对土壤肥力、作物产量和温室气体排放的持续影响。设置了6个处理:B0F0(对照,不添加生物炭和腐殖酸);B0F1(不添加生物炭,腐殖酸添加量为0.6 t/hm2);B0F2(不添加生物炭,腐殖酸添加量为1.2 t/hm2);B1F0(生物炭添加量为20 t/hm2,不添加腐殖酸);B1F1(生物炭添加量为20 t/hm2,腐殖酸添加量为0.6 t/hm2);B1F2(生物炭添加量为20 t/hm2,腐殖酸添加量为1.2 t/hm2)。结果表明:1)试验期内,与B0F0相比,生物炭显著增加了稻麦两季土壤有机碳含量;腐殖酸增加了稻季土壤有机碳含量,对麦季土壤有机碳含量无显著影响;单独施用生物炭或腐殖酸对水稻和小麦产量均没有显著影响,生物炭和腐殖酸混施处理显著提高了小麦产量,增幅为1.0%~5.0%,对水稻产量没有显著影... 相似文献
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黄淮海区域每年生产作物秸秆约2.3亿t,为探讨秸秆不同还田方式对该区主要农田土壤温室气体周年排放的影响,以秸秆不还田(CK)作为对照,设置秸秆直接还田(CS)、秸秆-菌渣还田(CMS)和秸秆过腹还田(CGS)3种还田方式,通过田间小区试验,采用静态箱-气相色谱法,研究了秸秆不同方式还田下小麦-玉米轮作制农田土壤周年温室气体(CO2、N2O和CH4)的排放特征。结果表明,秸秆不同还田方式影响小麦-玉米轮作制农田土壤周年温室气体的排放强度和累计排放量,但不能改变其源/汇功能。秸秆不同还田方式下,农田土壤均为CO2和N2O的排放源,CH4的汇。与CK相比,CS和CGS处理均增加周年CO2和N2O累计排放量,CMS处理则与之相反;3种还田方式均降低周年CH4累计吸收量。秸秆不同还田方式也显著影响温室气体的综合增温潜势(GWP),小麦-玉米轮作制农田土壤周年GWP在3个时间尺度(20a、100a和500a)上,均表现为CGS>CS>CK>CMS,且不同处理间差异显著(P<0.05),即在秸秆-菌渣还田方式下,农田土壤周年GWP最低。因此,可采取秸秆-菌渣还田方式,以降低该区域农田土壤温室气体的综合增温潜势,减缓全球变暖。 相似文献
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生物炭和秸秆还田对干旱区玉米农田土壤温室气体通量的影响 总被引:2,自引:2,他引:2
为了研究生物炭及秸秆还田对干旱区玉米农田温室气体通量的影响,以内蒙古科尔沁地区玉米农田为试验对象,采用静态箱-气相色谱法对分别施入生物炭0 t·hm-2(CK)、15 t·hm-2(C15)、30 t·hm-2(C30)、45 t·hm-2(C45)及秸秆还田(SNPK)的土壤进行温室气体(CO2、CH4和N2O)通量的原位观测,并估算生长季CH4和N2O的综合增温潜势(GWP)与排放强度(GHGI)。结果表明:添加生物炭能够显著减少土壤CO2和N2O的排放量,并促进土壤对CH4的吸收作用。其中处理C15对CO2的减排效果最好,与对照相比CO2排放量降低21.16%。随着施入生物炭量的增加,生物炭对N2O排放的抑制作用不断增强,处理C45对减排效果最好,与对照相比N2O排放量降低86.25%。处理C15对土壤吸收CH4的促进效果最好,CH4吸收量增加56.62%;处理C45对CH4的排放有促进作用,使生长季土壤吸收CH4减少81.36%。SNPK对温室气体的减排作用接近处理C15。添加生物炭和秸秆还田对提高玉米产量和降低农田GWP与GHGI均有显著效果,施用生物炭及秸秆还田均有效提高了科尔沁地区的玉米产量,且玉米产量随着施入生物炭含量的增大而提升。从GWP上来看,施用15 t·hm-2生物炭对温室气体减排的整体效果最好。从GHGI上来看,施用生物炭及秸秆还田均具有一定的经济效益和减排意义,其中施用15 t·hm-2生物炭的综合效益最高。因此综合经济效益与环境因素,建议科尔沁地区农田在种植玉米时添加15 t·hm-2生物炭,如不具备购买生物炭条件,可以考虑秸秆还田来实现玉米增产与温室气体减排。 相似文献
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生物炭和秸秆对华北农田表层土壤矿质氮和pH值的影响 总被引:3,自引:0,他引:3
基于2014-2015年华北农田定位试验,设CK(单施氮磷钾肥)、C1(生物炭4.5t×hm-2×a-1+氮磷钾肥)、C2(生物炭9.0t×hm-2×a-1+氮磷钾肥)和SR(秸秆还田+氮磷钾肥)4个处理,对施用生物炭和秸秆还田对表层土壤矿质氮(NO3--N、NH4+-N)含量以及土壤pH值的影响进行研究。结果表明,不同处理土壤矿质氮的动态变化趋势基本一致,施用生物炭和秸秆还田均可显著提高土壤NO3--N含量(P<0.05),但对土壤NH4+-N含量影响不大。与秸秆还田相比,高量施用生物炭有利于增加土壤NO3--N含量。各处理土壤中矿质氮主要以NO3--N为主,NH4+-N含量均保持在一个较低水平。将冬小麦整个生育期内各处理土壤NO3--N、NH4+-N含量与夏玉米的相比,前者显著高于后者。在整个冬小麦-玉米轮作周期内,高量施用生物炭显著提高了土壤pH值,且各处理土壤NO3--N与土壤pH值呈显著负相关(P<0.05),土壤NH4+-N含量与土壤pH值相关性不显著;而各处理土壤NO3--N、NH4+-N含量与土壤含水量均呈显著正相关(P<0.05)。可见,添加生物炭对减少氮素的转化和流失具有较大潜力。 相似文献
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施用秸秆和接种蚯蚓对土壤温室气体排放的影响 总被引:1,自引:0,他引:1
通过施用秸秆并接种蚯蚓于微系统实验研究发现,在 21 天的培养期内,蚯蚓活动显著增加土壤C02和N20的排放速率,与对照处理相比,单接种蚯蚓处理与单施加秸秆的处理导致CO2排放量分别增加了60%和1.35倍,相应的N2O .排放量增加了1.06倍和3.94倍.另一方面,与单施加秸秆的处理相比,接种蚯蚓配合施加秸秆的处理导致C02和N20排放分别增加了41%和45%.施用秸秆显著提高了土壤微生物生物量C含量,而单接种蚯蚓处理的土壤相比对照处理反而降低.接种蚯蚓显著提高了土壤N03--N和NH4 -N含量,秸秆处理土壤并不显著增加土壤中的NH4 -N含量. 相似文献
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长期秸秆还田对潮土土壤各形态磷的影响 总被引:12,自引:0,他引:12
基于黄淮海低平原区潮土上33年长期肥料定位试验,采用蒋柏藩―顾益初的石灰性土壤无机磷分级方法,研究冬小麦―夏玉米轮作中长期不同氮磷用量下秸秆还田对土壤全磷、有效磷(Olsen-P)及各形态无机磷的影响。结果表明:黄淮海低平原区潮土上冬小麦―夏玉米轮作中P2O5用量0~240 kg hm~(-2),随磷肥用量的增加,土壤全磷、Olsen-P、无机磷总量及无机磷中Ca2-P、Ca8-P、Al-P和Fe-P均显著增加,O-P和Ca10-P无显著变化;当土壤输入磷量低于作物输出磷量时,无论秸秆还田与否,土壤全磷、无机磷总量、Olsen-P和无机磷中除Ca8-P外的其他各形态磷均无显著变化;当土壤输入磷量高于作物输出磷量时,随秸秆用量的增加土壤全磷、Olsen-P和无机磷中的Ca2-P、Ca8-P、Al-P均显著增加,其中以Olsen-P增幅最大,无机磷中以Ca2-P增幅最大,其次为Ca8-P,再次为Al-P;土壤磷素盈余和亏缺量与土壤中各磷形态含量均呈显著正相关关系。 相似文献
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秸秆与生物质炭施用对土壤温室气体排放的影响差异 总被引:1,自引:4,他引:1
采用室内培养试验,向土壤中添加小麦秸秆和不同量生物质炭,同时比较探究秸秆与生物质炭施用对土壤温室气体排放及微生物活性的影响差异。试验共设5个处理:土壤(S)、土壤+1%小麦秸秆(WT)、土壤+1%生物质炭(BC1)、土壤+2%生物质炭(BC2)和土壤+4%生物质炭(BC4)。在培养期内,施秸秆处理土壤CO2排放量比对照处理S显著增加约12.60%~2005.63%,而施生物质炭处理降低约51.49%~97.93%。施秸秆处理的温室气体增温潜势(GWP)是对照处理S的1.12~19.24倍,而施生物质炭处理,即处理BC1、BC2和BC4的GWP分别降低了0.27%~64.06%,15.78%~94.01%和29.43%~92.28%。小麦秸秆施用会明显增加土壤温室气体排放,增加温室效应;而添加生物质炭对土壤CO2、N2O排放表现出一定的抑制作用,并明显减弱温室气体增温潜势,即生物质炭能明显减弱温室效应。添加小麦秸秆促进土壤微生物生物量碳的增加,提高FDA水解酶、脲酶、过氧化氢酶、磷酸酶活性;生物质炭施用一段时间后对土壤过氧化氢酶活性表现为显著激活作用。 相似文献
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田间管理对华北平原冬小麦产量土壤碳及温室气体排放的影响 总被引:1,自引:0,他引:1
选取华北平原冬小麦为研究对象,针对(1)秸秆移除;(2)秸秆表覆;(3)免耕;(4)秸秆深施;(5)施农家肥这5种典型的田间管理,使用农田自动温室气体测定系统对冬小麦农田全生育期进行了原位长期观测,并采用^13C自然丰度法对土壤碳的转化进行了监测,同时对冬小麦产量及生物量、土壤有机碳的变化进行了监测。结果表明,冬小麦产量及生物量高低顺序为施农家肥、秸秆深施、秸秆表覆、秸秆移除和免耕,而且土壤有机碳的更新也有同样的趋势;施农家肥能显著增加土壤有机碳而秸秆移除和免耕则会导致土壤有机碳的轻微下降;冬小麦甲烷的排放或吸收只占总增温潜势的不到1%,在进行统计总排放当量时基本可以忽略,N2O在总排放当量中的比例在2.55%-11.62%范围内;N2O的大量排放主要来自于拔节期及开花期,秸秆移除、施农家肥和秸秆深施会导致N2O排放在总当量中的份额增加至10%左右,而秸秆覆盖和免耕N2O排放在总排放当量中的份额只有3%左右,冬小麦农田总的温室气体排放88%以上来自于CO2的排放,特别是秸秆表覆和免耕95%以上来自土壤碳的损失而释放的CO2。总体来看,秸秆深施能保证较高的产量,减少碳的损失,增加土壤碳并产生相对较少的总温室气体排放量,是较好的固碳减排方式。 相似文献
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通过盆栽试验,研究了秸秆还田对稻田渗漏液DOC含量及重金属污染土壤Cd溶出的影响。结果表明,秸秆还田增加了稻田渗漏液的DOC含量,提高了土壤Cd的活度。稻田渗漏水DOC的浓度随秸秆还田量的增加而增大。秸秆还田增加了Cd随稻田渗漏水的流失,使得稻田土壤Cd全量、有效态Cd量均随秸秆还田量的增加而降低,部分处理降低幅度达显著水平。本试验条件下由于较多的秸秆还田影响了水稻生长,使水稻植株Cd浓度、累积量均随秸秆还田量的增加呈先上升后下降的趋势。秸秆还田0.5%处理的水稻植株Cd浓度、累积量最高,分别为45.10mg·kg-1、1858.1μg·pot-1。 相似文献
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秸秆直接还田与炭化还田对潮土硝化微生物的影响 总被引:1,自引:0,他引:1
为比较秸秆直接还田和炭化还田对黄淮海平原小麦/玉米轮作体系典型潮土硝化作用及硝化微生物群落的影响,设置4个处理:全量小麦秸秆还田(S)、全量秸秆炭化还田(B)、半量秸秆半量生物质炭还田(SB)和不进行秸秆或生物质炭还田的对照(CK),连续进行3 a田间试验。对小麦、玉米两个生长季土壤理化性质进行分析,用末端限制性片段长度多态性(Terminal-restriction length polymorphism,T-RFLP)技术和克隆文库技术对氨氧化古菌(Ammonia-oxidizing archaea,AOA)和氨氧化细菌(Ammonia-oxidizing bacteria,AOB)群落结构和多样性进行分析。结果表明,在小麦季,与S处理相比,B处理显著降低了土壤容重,提高了土壤pH、有机碳(SOC)和速效钾(AK)含量(P0.05),但并未显著影响土壤水分、铵态氮(NH_4~+-N)和硝态氮(NO_3~--N)含量;B和SB处理的硝化潜势(Potential nitrification rate,PNR)分别为0.58、0.49μg·h~(-1)·g~(-1)(以NO_2~-计,下同),显著高于CK,与S处理(0.40μg·h~(-1)·g~(-1))差异不显著。玉米季,B处理显著提高了土壤水分、SOC和AK(P0.05),各处理玉米季的PNR整体低于小麦季,B处理最高(0.27μg·h~(-1)·g~(-1)),显著高于CK和S处理(P0.05)。小麦季PNR分别与AK、NH_4~+浓度和土壤容重显著相关(P0.05),与AOA和AOB群落组成均无显著关系;玉米季PNR仅与理化因子SOC显著相关,但该季节PNR与AOB群落结构显著相关。冗余分析(RDA)表明,土壤SOC、容重、pH和AK是显著影响硝化微生物群落结构的主要因子,对AOA和AOB群落结构总变异的解释量分别为76.4%和75.5%。系统发育树分析表明,AOA大部分属于土壤古菌Group1.1b,AOB多属于亚硝化螺菌Nitrosospira簇3。综上,与秸秆直接还田相比,炭化还田提高土壤硝化活性,改善部分土壤理化性质,引起土壤硝化微生物群落结构变化。 相似文献
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采用再裂区设计,研究稻草施入方式、施入长度及喷施EM三因素对温室土壤CO2释放的综合效应,结果表明各处理均能提高土壤CO2释放速率。随着稻草施入时间的延长,温室土壤CO2释放速率呈逐渐降低趋势。试验筛选出两个较优组合,即A1B3C2和A2B2C2。 相似文献
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本文以萝卜(品种为枇杷叶)为研究对象,采用田间试验探究了无秸秆还田(CK),秸秆粉碎还田(SC)、过腹还田(SM)、炭化还田(SB)、粉碎+过腹还田(SC+SM)、粉碎+炭化还田(SC+SB)、过腹+炭化还田(SM+SB)对土壤理化性质和萝卜产量及品质的影响。结果表明,6种秸秆还田方式均显著提高了土壤有机质和全氮含量,但对土壤速效钾含量的影响不同,其中SC、SM和SB 3种还田方式不影响土壤速效钾含量,而SC+SM、SC+SB和SM+SB 3种秸秆组合还田方式显著提高了土壤速效钾含量;不同秸秆还田方式对萝卜生物量和叶片叶绿素相对含量(SPAD值)的影响不同,除SC+SM处理萝卜肉质根鲜物质量、叶片SPAD值显著低于对照外,其他秸秆还田处理萝卜肉质根鲜物重量和叶片SPAD值均显著高于对照;秸秆还田处理萝卜品质较对照显著提升,6种秸秆还田处理萝卜维生素C、可溶性糖、总酚、类黄酮含量均显著高于对照,且不同还田方式间无差异;秸秆还田还显著降低了萝卜硝酸盐含量,提高了可溶性蛋白含量,其中SC+SM、SC+SB和SM+SB 3种秸秆组合还田处理表现突出,硝酸盐含量降低36.04%~40.63%,可溶性蛋白含量提升41.70%~56.11%; SC、SM和SB处理次之,硝酸盐含量降低15.15%~22.58%,可溶性蛋白含量提升16.61%~25.11%; 6种秸秆还田方式下萝卜铁离子还原能力(FRAP)显著高于对照,但1,1-二苯基-2-三硝基苯肼自由基清除能力(DPPH)不同,其中SM、SC+SM、SC+SB和SM+SB处理萝卜DPPH值显著高于对照,SC和SB处理萝卜DPPH值与对照接近。综上所述,除SC+SM处理降低了萝卜产量外,SC、SM、SB、SC+SB、SM+SB等5个秸秆还田处理均提高了土壤肥力和作物产量、改善了产品品质,其中SC+SB、SM+SB在降低萝卜硝酸盐含量方面表现尤为突出。考虑到操作的难易程度,常规蔬菜生产中建议采用秸秆粉碎还田、过腹还田、炭化还田3种方式,种植根菜、叶菜等硝酸盐高积累型蔬菜时建议采用粉碎+炭化还田、过腹+炭化还田2种秸秆组合还田模式。 相似文献