生物质炭输入减少稻田痕量温室气体排放

为揭示不同水平生物质炭输入对稻田土壤理化性质、水稻产量及温室气体排放的影响,采用自制竹炭在4种不同施用水平下(0、10、20、40 t/hm2)输入稻田土壤,开展了水稻一个生长周期的田间试验。结果表明,生物质炭输入可显著提高土壤p H值和有机碳含量(P0.05),且有机碳含量增幅与生物质炭施用水平呈正比(相关系数为0.78,P0.01)。生物质炭施用可显著降低土壤容重(P0.05),最大降幅为0.25 g/cm3,土壤容重随着生物质炭施用量的增加而降低。不同处理水稻产量无显著性差异(P0.05)。CH4累积排放量与生物质炭施用量呈负相关性(相关系数为-0.24,P0.01),投加生物质炭可显著降低稻田CH4排放通量和累积排放量(P0.05),但过量施用生物质炭(超过20 t/hm2)并不能显著降低CH4累积排放量(P0.05)。相比对照处理(不输入生物质炭),生物质炭输入后一周内可显著性降低N2O排放通量(P0.05),并在排水烤田时升高,最终稳定于9.80 mg/(m2·h)。生物质炭输入可显著性降低N2O累积排放量(P0.05),但不同水平生物质炭输入处理之间差异不显著(P0.05)。该试验条件下,生物质炭施用量为20 t/hm2时可实现稻田稳产和固碳减排目标,该研究可为太湖地区苕溪流域稻田增汇和温室气体减排提供参考。     

秸秆与生物质炭施用对土壤温室气体排放的影响差异

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。     

生物质炭对不同植被类型土壤温室气体排放影响研究进展

土壤生态系统是温室气体排放的主要来源之一，降低土壤温室气体排放对于缓解全球变暖具有重要意义。近年来，生物质炭在改良土壤性质、提高土壤碳汇和影响土壤温室气体排放方面展现出了巨大的潜力。因此，关于施加生物质炭对土壤温室气体排放影响的研究已经成为了环境科学和农业生态领域的研究热点。然而，生物质炭对土壤温室气体净排放的影响是促进还是抑制尚无统一定论。不同植被类型条件下土壤温室气体排放也存在较大差异，故而研究添加生物质炭对不同植被类型土壤温室气体排放的影响至关重要。本文综述了添加生物质炭对林地、农田及设施蔬菜土壤中CO₂、CH₄和N₂O排放的影响，探讨了生物质炭对土壤温室气体排放的作用机制。总结发现，不同植被类型土壤添加生物质炭将降低土壤N2O的排放，并且增加土地对CH4的吸收，而对CO₂排放的影响没有统一定论。结合国内外生物质炭在该领域的研究现状，未来需开展生物质炭在土壤温室气体减排领域的长期系统研究，同时应充分考虑使用生物质炭可能存在的潜在环境风险，以期为生物质炭在土壤温室气体减排中的应用提供可靠的科学依...     

生物质炭复合肥对小麦产量及温室气体排放的影响

选择了棉花秸秆(CBF)、玉米秸秆(MSF)、小麦秸秆(WSF)、稻壳(RHF)、花生壳(PHF)和生活废弃物(HWF)6种炭基复合肥,以当地常规化肥施用为对照(CF),研究田间条件下不同生物质炭复合肥对小麦产量及麦田温室气体排放的影响。小麦基肥中炭基复合肥和常规肥料的施用量分别为300 kg hm-2和356 kg hm-2,后期均追施等量的复合肥及尿素。结果表明:施用6种生物质炭复合肥均显著提高了小麦的产量,增产幅度达20%~35.4%,氮肥偏生产力也显著提高17.9%~34.4%,其中花生壳、棉花秸秆和玉米秸秆炭基复合肥处理下的小麦产量和氮肥偏生产力显著高于生活废弃物和小麦秸秆炭基复合肥。施用生物质炭复合肥均显著降低了麦田N2O的排放,减排幅度在56.0%~65.4%,但不同炭基复合肥间没有显著的差异。生物质炭复合肥对麦田CH4及CO2的排放无显著影响。麦田的全球增温潜势(GWP)和温室气体排放强度(GHGI)在施用生物质炭复合肥处理下分别降低57.5%~66.9%和68.0%~77.5%。由此可见,生物质炭复合肥在提高氮肥偏生产力和作物产量以及温室气体减排方面具有较大的应用潜力。     

添加小麦秸秆生物质炭对猪粪堆肥腐熟程度及温室气体排放的影响

以猪粪堆肥为对象,研究添加小麦秸秆生物质炭对猪粪高温好氧堆肥腐熟程度和温室气体排放的影响。结果表明,在整个堆肥腐熟过程中,纯猪粪、猪粪与生物质炭分别以12∶1、5∶1和2.3∶1比例混合的堆体达到的最高堆肥温度分别为44℃、58℃、63℃、60℃,其中5∶1和2.3∶1比例混合的处理均比12∶1处理提前2天进入高温腐熟阶段,并且提前5天完成腐熟过程;12∶1和5∶1生物质炭处理可显著降低堆体的EC值,但高比例(2.3∶1)添加下EC值超出堆肥安全施用范围;与CK相比,添加生物质炭处理堆体NH4+-N含量较对照提前11天降到最低值并趋于稳定;堆肥结束时,生物质炭添加比例为12∶1、5∶1和2.3∶1堆体的NO3--N含量分别比对照提高了53.70%、148.36%和27.61%。且堆肥结束后添加生物质炭12∶1、5∶1和2.3∶1比例的堆体全氮损失率较对照分别降低32.07%、60.78%和50.18%;添加生物质炭显著降低堆体CH4排放总量82.03%~96.93%;5∶1和2.3∶1处理的CO2排放总量较对照显著降低20.21%和41.10%,而12∶1处理与CK相比无显著性差异;12∶1和5∶1处理的N2O的排放总量较CK显著提高66.61%和50.11%,而2.3∶1处理比CK显著降低了40.87%。     

不同农业管理措施对华北地区麦田温室气体排放的影响

利用静态暗箱-气相色谱法对华北地区4种农业管理措施下的小麦农田生态系统温室气体(CO_2、CH_4和N_2O)的排放通量进行了观测,并对其综合增温潜势进行了估算。结果表明,麦季农田土壤是N_2O和CO_2的排放源,CH_4的吸收汇。与秸秆不还田(SN)相比,秸秆还田(SR)显著提高了CO_2和N_2O的排放量,但增加了CH_4的吸收量。通过施用新型肥料(SRC)或采用氮肥条施(SRR)的施肥方式,可以降低22.4%~35.5%的N_2O排放量,并增加9.3%~44.2%的CH_4吸收量。尤其是SRR可以抵消由于秸秆还田引起的N_2O增排。4种管理措施下的麦田是大气总温室气体的吸收汇,在秸秆还田基础上施用新型氮肥品种或采用氮肥条施的施肥方式,能够达到温室气体减排,且增产增效的效果。     

水氮互作对稻田温室气体排放的影响

水肥管理对农田土壤肥力质量和环境质量有重要影响。依托安徽科技学院长期定位试验小区,通过设置两种灌溉模式（控制灌溉C1和常规灌溉C2）以及三个施氮水平(低氮N1、中氮N2和高氮N3),研究水氮互作对稻田温室气体CH4、N2O和CO2排放及土壤理化性质的影响。结果表明,与常规灌溉相比,控制灌溉可显著降低稻田中的CH4和N2O的累计排放量,降幅分别为43.12%和23.53%;常规灌溉条件下,低、中、高施氮处理的土壤铵态氮含量分别为35.26、38.90和35.20 mg?kg-1,而控制灌溉分别为33.08、34.30和42.40 mg?kg-1;控制灌溉条件下,CO2排放量高于常规灌溉,且随施氮水平的提高而增加。根据总体温室效应分析,控制灌溉下稻田的全球增温潜势（global warming potential,GWP）为0.55 t?hm-2（以CO2当量计）,远低于常规灌溉下稻田0.82 t?hm-2,且中氮处理下稻田的GWP远低于低氮和高氮处理。水氮耦合是稻田N2O排放的主要影响因素,且在中、高氮施肥条件下,稻田N2O排放对于温室效应的贡献大于CH4。因此,采用控制灌溉结合氮肥减量施用,可有效减少农田温室气体CH4和N2O的排放,维持较高的土壤铵态氮水平,这对提高土壤肥力质量和发展可持续农业具有重要意义。     

孔隙结构对水稻土温室气体排放的影响

土壤结构影响水分和气体的运动和土壤生物活动,进而影响稻田温室气体排放.为探明土壤结构对水稻生长过程中温室气体排放的影响,选取江苏宜兴的湖白土和江西进贤的红壤性水稻土进行盆栽试验.设置不搅动(NP)、搅动(PD)和搅动后掰土回填(RP)3个处理.应用X射线CT成像技术分析不同处理土壤孔隙结构,通过静态箱法测定水稻生长过程...     

有机物料还田对冬小麦农田土壤温室气体排放影响的研究

探讨有机物料还田对冬小麦田温室气体排放特性的影响,对提高经济效应和环境效应有积极意义。本研究应用静态箱-气相色谱法对秸秆还田（J）、秸秆还田+牛粪（JF）和秸秆还田+菌渣（JZ）3种有机物料还田下分别施氮肥243 kg （N）·hm^-2（减氮10%,N1）、216 kg （N）·hm^-2（减氮20%,N2）对冬小麦农田N₂O、CO₂和CH₄的排放通量进行监测,探讨了不同施肥措施对麦田温室气体累积排放量、增温潜势的影响。试验期间同步记录每项农事活动机械燃油量、施肥量和灌溉量,测定产量,地上部生物量,估算农田碳截留。结果表明,冬小麦农田土壤N₂O和CO₂是排放源,是CH₄的吸收汇,氮肥施入、灌溉以及强降水促进了土壤N₂O和CO₂的生成,却弱化了CH₄作为大气吸收汇的特征。牛粪+秸秆（JF）处理N₂O和CO₂排放总量最高,分别为3.5 kg （N₂O-N）·hm^-2和19 689.67 kg （CO₂-C）·hm^-2,但CH₄的吸收值最大,为5.33 kg （CH₄-C）·hm^-2,均显著高于菌渣+秸秆（JZ）和秸秆（J）处理（P<0.05）;各处理N₂O和CO₂的总量随施氮量的增加呈升高趋势,CH₄的总量随施氮量的增加而呈降低趋势。JFN2、JN2和JZN2处理农田综合增温潜势（GWP）均为负值,表明有机物料还田且减氮20%条件下农田生态系统为大气的碳汇,麦季净截留碳1 038~2 024 kg·hm^-2,其他处理GWP值均为正。JZN2处理小麦产量为8 061 kg·hm^-2,显著高于JFN2处理（P<0.05）。综上所述,JZN2处理不仅能够保证小麦产量,且对环境效应最有利,为本区域冬小麦较优的施肥管理模式。     

生物质炭对农田土壤腐殖质的影响——Meta分析

为量化生物质炭对土壤腐殖质含量的影响程度,以不添加生物质炭土壤为对照,对不同土壤质地、土壤pH及生物质炭裂解温度、施用量、施用时长下生物质炭对土壤腐殖质含量的变化情况进行了Meta分析。结果表明：与对照相比,添加生物质炭显著提高了砂土腐殖质中的胡敏酸和胡敏素含量,平均提高幅度分别为18.6%和92.2%;增加了中性、碱性土壤中的胡敏酸含量,平均增幅分别为12.5%和13.7%;施用裂解温度为500~600℃的生物质炭对于土壤胡敏酸、富里酸和胡敏素含量的提升幅度最大,平均增幅分别为22.6%、14.1%和68.5%;生物质炭添加量为20~40 t/hm²条件下,显著提高了土壤胡敏酸、富里酸和胡敏素含量,平均增幅分别为23.7%、6.9%和84.6%;生物质炭施入土壤3个月内,胡敏酸含量显著升高,平均增幅为29.5%,在3个月到1年内增幅逐渐降低,1年后增幅又逐渐升高;生物质炭施入土壤6个月内,胡敏素含量增幅最高,平均为72.2%;随着生物质炭施用时间延长,土壤胡敏素含量的增幅逐渐降低。综上所述,施用裂解温度为500~600℃的生物质炭,在短期内对中性或碱性条件下的砂土及壤土中的腐殖质含量有较好的提升效果,随着施入时间的延长,该效果会逐渐稳定。     

Effects of different organic fertilizers on nitrous oxide and methane emissions from double-cropping rice fields

Rice fields are a major source of greenhouse gases,such as nitrous oxide (N₂O) and methane (CH₄).Organic fertilizers may potentially replace inorganic fertilizers to meet the nitrogen requirement for rice growth;however,the simultaneous effects of organic fertilizers on N₂O and CH₄emissions and crop yield in paddy fields remain poorly understood and quantified.In this study,experimental plots were established in conventional double-cropping paddy field...     

不同生物质炭输入水平下旱作农田温室气体排放日变化研究

在陇中黄土高原干旱半干旱区,采用小区定位试验,对不同生物质炭水平(0 t·hm~(-2)、10 t·hm~(-2)、20 t·hm~(-2)、30 t·hm~(-2)、40 t·hm~(-2)、50 t·hm~(-2))下农田土壤温室气体(CO_2、N_2O和CH_4)的日排放通量及其影响因子进行连续观测,并确定1 d中不同生物质炭处理水平下的最佳观测时间。结果表明:6个生物质炭输入水平处理下,春小麦地土壤CH_4、N_2O和CO_2通量变化趋势与气温日变化轨迹大体一致,均表现为白天排放量大于夜间,并在4:00—5:00时,出现对CH_4通量的吸收峰,以及N_2O与CO_2的排放低谷;全天内各处理CH_4平均排放通量依次为:10.14mg·m~(-2)·h~(-1)、7.82mg·m~(-2)·h~(-1)、6.57mg·m~(-2)·h~(-1)、-0.10mg·m~(-2)·h~(-1)、1.05mg·m~(-2)·h~(-1)和2.89mg·m~(-2)·h~(-1),N_2O平均排放通量依次为:288.79mg·m~(-2)·h~(-1)、201.78mg·m~(-2)·h~(-1)、157.14mg·m~(-2)·h~(-1)、112.06mg·m~(-2)·h~(-1)、154.60mg·m~(-2)·h~(-1)和164.02mg·m~(-2)·h~(-1),CO_2平均排放通量依次为:85.44 mg·m~(-2)·h~(-1)、80.91 mg·m~(-2)·h~(-1)、76.49 mg·m~(-2)·h~(-1)、65.29 mg·m~(-2)·h~(-1)、67.19 mg·m~(-2)·h~(-1)和69.10 mg·m~(-2)·h~(-1);当生物质炭输入量小于30 t·hm~(-2)时,土壤CH_4、N_2O、CO_2排放通量随其输入量增加而显著减小,但当其输入量超过30 t·hm~(-2)时,3种温室气体排放通量则呈显著增大趋势;当生物质炭输入水平为30 t·hm~(-2)时,春小麦土壤全天表现为CH_4的吸收汇,其余各水平处理下的土壤表现为CH_4的弱排放源;6种处理水平下,全天春小麦地土壤表现为N_2O、CO_2的排放源。0~5 cm的土壤温度及水分(y)与生物质炭输入量(x)回归方程分别为y=-0.017 6x+16.585(R~2=0.302 6,r=-0.55,P0.05)和y=0.056 5x+13.626(R~2=0.815 1,r=0.903,P0.05),生物质炭输入量与0~5 cm的土壤水分呈显著正相关关系;无生物质炭输入处理下3种温室气体的吸收或排放通量与地表温度及5 cm地温均呈显著正相关关系,其他各处理也表现出不同程度的正相关关系。因此,当生物质炭输入水平为30 t·hm~(-2)时,更有利于CH_4、N_2O和CO_2 3种温室气体的增汇减排;生物质炭输入水平差异引起的土壤温度及水分差异可能是不同生物质炭处理CH_4、N_2O和CO_2日排放通量产生差异的主要原因;由矫正系数及最佳时段温室气体排放量与累积排放量回归分析可得,3种温室气体的最佳同期观测时间为8:00—9:00。     

不同施氮水平下水稻田温室气体排放影响研究

氮肥施用量是影响农业生产过程中温室气体排放的重要因素。为探究合适的施氮量以保障水稻产量、提高氮肥利用率、减少温室气体排放,本研究在试验田设置6个施氮水平(0、75、150、225、300、375kg N·hm~(-2)),收集种植过程中主要农业温室气体甲烷(CH_4)和氧化亚氮(N_2O),计算排放总量、全球变暖潜能(GWP)及其与施氮水平和环境条件之间的相关性。结果表明,225 kg N·hm~(-2)的施氮水平下,水稻在保持较高产量的同时,相较于其他处理单位粮食产量下排放更少的GWP,每千克水稻产量排放GWP值为0.31 kg CO_2-eq(二氧化碳当量);N_2O排放总量随氮肥施用量增加而增加,CH_4排放总量随施氮量增加而减少,CH_4和N_2O排放高峰期分别集中在种植前期和中后期。本研究结果为杭州地区水稻种植合理施肥量提供了理论依据。     

Impacts of land management on fluxes of trace greenhouse gases

Abstract. Land use change and land management practices affect the net emissions of the trace gases methane (CH₄) and nitrous oxide (N₂O), as well as carbon sources and sinks. Changes in CH₄ and N₂O emissions can substantially alter the overall greenhouse gas balance of a system. Drainage of peatlands for agriculture or forestry generally increases N₂O emission as well as that of CO₂, but also decreases CH₄ emission. Intermittent drainage or late flooding of rice paddies can greatly diminish the seasonal emission of CH₄ compared with continuous flooding. Changes in N₂O emissions following land use change from forest or grassland to agriculture vary between climatic zones, and the net impact varies with time. In many soils, the increase in carbon sequestration by adopting no-till systems may be largely negated by associated increases in N₂O emission. The promotion of carbon credits for the no-till system before we have better quantification of its net greenhouse gas balance is naïve. Applying nitrogen fertilizers to forests could increase the forest carbon sink, but may be accompanied by a net increase in N₂O; conversely, adding lime to acid forest soils can decrease the N₂O emission.     

中国农业温室气体排放量测算及影响因素研究

农业生产过程所产生的温室气体在全球生产活动温室气体排放总量中占有很大比例,因此对农业温室气体的排放量进行测算并分析其影响因素,对实现农业节能减排有重要意义。本文基于1993―2011年中国农业生产的相关统计数据,借鉴前人关于农业生产中各种温室气体排放源排放系数的研究成果,测算了中国农业生产过程中的CH4、N2O和CO2排放量,并分析了影响因素。结果表明,CH4排放量基本平稳波动不大,N2O排放量从1993年的93.21万t波动增加到2011年的120.51万t,农业生产资料CO2排放量由15 626.98万t增加到31 258.10万t。种植业CO2排放主要分为土壤排放和生产资料排放,土壤CO2排放与大气温度、土壤温度、地表温度和土壤水分有关,生产资料CO2排放主要是由化肥和农药造成的;种植业CH4、N2O排放原因较为复杂,还有待进一步研究;动物肠道发酵CH4、N2O排放的影响因素主要取决于动物种类、饲料特性、饲养方式和粪便管理方式等。     

Evaluation of greenhouse gas emissions in a Miscanthus sinensis Andersson-dominated semi-natural grassland in Kumamoto,Japan

Increasing greenhouse gas emissions from anthropogenic activities continue to be a mounting problem worldwide. In the semi-natural Miscanthus sinensis Andersson; grasslands of Aso, Kumamoto, Japan, which have been managed for thousands of years, we measured soil methane (CH₄) and nitrous oxide (N₂O) emissions before and after annual controlled burns. We estimated annual soil carbon (C) accumulation, and CH₄ and N₂O emissions induced by biomass burning in 2009 and 2010, to determine the impacts of this ecosystem and its management on global warming. Environmental factors affecting soil CH₄ and N₂O fluxes were unknown, with no effect of annual burning observed on short-term soil CH₄ and N₂O emissions. However, deposition of charcoal during burning may have enhanced CH₄ oxidation and N₂O consumption at the study site, given that emissions (CH₄: ?4.33 kg C ha^?1 yr^?1, N₂O: 0.17 kg N ha^?1 yr^?1) were relatively lower than those measured in other land-use types. Despite significant emission of CH₄ and N₂O during yearly burning events in early spring, the M. sinensis semi-natural grassland had a large annual soil C accumulation, which resulted in a global warming potential of ?4.86 Mg CO₂eq ha^?1 yr^?1. Consequently, our results indicate that long-term maintenance of semi-natural M. sinensis grasslands by annual burning can contribute to the mitigation of global warming.     

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。     

中国畜禽温室气体排放量估算

为探明中国畜禽温室气体排放量及其趋势,该研究在政府间气候变化专家委员会（IPCC,2006）最新公布的畜禽温室气体排放系数和计算方法的基础上,结合中国畜牧业发展实际,估算了全国2000－2007年和各省区2007年畜禽温室气体的排放量。结果表明,全国年平均排放甲烷总量1 002.7万t,氧化亚氮总量57.7万t;2000－2007年期间全国畜禽温室气体排放量总体呈下降的趋势,黄牛甲烷排放量最大,生猪氧化亚氮排放量最大;各省区畜禽温室气体排放量呈现区域集中特点,居前2位的是四川省和河南省。要减少中国畜禽温室     

Effects of biochar addition on greenhouse gas emissions during freeze–thaw cycles in a black soil region,Northeast China

As global warming intensifies, the soil environment in middle to high latitudes will undergo more extensive and frequent freeze–thaw cycles (FTCs), which will significantly affect the carbon and nitrogen cycles of soil ecosystems and aggravate greenhouse gas (GHG) emissions. Biochar can increase soil organic carbon storage and mitigate climate change. To effectively control GHG emissions, soil supplemented with biochar at different application rates (0%, 2%, 4% and 6% [w/w]) under different numbers of FTCs (0, 3, 6, 9, and 12) was selected as the research object. The soil GHG emission characteristics in different experimental treatments and their relationships with soil physical and chemical properties were determined. Our results showed that N₂O and CO₂ emissions were promoted during FTCs, with values of 3.13–50.37 and 16.22–135.50 μg m⁻² h⁻¹, respectively. The order of N₂O and CO₂ emissions with respect to biochar application rate was as follows: 2% > 0% > 4% > 6%. CH₄ emissions were negative during FTCs, varying from −1.62 to −10.59 μg m⁻² h⁻¹, and negative CH₄ emissions were promoted by biochar. Correlation analysis showed that N₂O, CO₂ and CH₄ emissions were significantly correlated with pH, soil moisture and soil organic matter (SOM), total nitrogen (TN) and ${\mathrm{NH}}_4^{+}$–N contents (p < .01). The conceptual path model demonstrated that GHG emissions were significantly influenced by FTCs, moisture, SOM and biochar application rate. Our results indicate that the effects of FTCs on GHG emissions were greater than those of biochar application. Biochar application rates of 4% or 6% should be considered in the future to reduce soil GHG emissions in the black soil region of Northeast China. Our results can help provide a theoretical basis and effective strategy to reduce soil GHG emissions during FTCs in seasonally frozen regions.