秸秆还田对土壤有机碳和温室气体排放影响研究

发布时间：2020-05-31 23:50

【摘要】：我国是农业大国,秸秆资源丰富。作为一项资源循环利用、节本增效的农田管理措施,还田后的秸秆腐解进入土壤碳库,可以提高土壤有机碳含量,但同时也会引起N_2O、CH_4等温室气体排放量的增加。探索秸秆还田与土壤有机碳、农业温室气体排放的输入响应关系,探讨通过优化还田模式提升土壤碳固持的正效应,控制温室气体增排负效应的可行性,对优化农田生态环境效益,实现农业低碳、绿色发展具有重要意义。本文以南方农业区秸秆还田对土壤有机碳、农业温室气体排放的影响机制为研究对象,采用Meta分析方法定量评估秸秆还田对土壤有机碳以及温室气体排放的影响,在DAYCENT模型支持下模拟不同秸秆还田模式下土壤有机碳和温室气体排放的特征,以此优化秸秆还田配套农田管理措施。主要研究结论如下。Meta分析表明:(1)秸秆还田显著提高SOC含量,其固碳效应受化学氮肥施用和还田年限的影响,增加施氮量和延长还田年限更利于SOC的累积。(2)秸秆还田对CH_4排放的影响主要受限于水分管理方式的选择,间歇灌溉下还田对CH_4增排效应最小。(3)总体上秸秆还田对N_2O排放无显著影响,持续淹水以及降低化学氮肥用量可显著降低秸秆还田下N_2O排放。不同还田模式模拟结果显示:(1)秸秆还田较不还田处理SOC含量显著提高了5.6%~10.58%。秸秆半量还田可基本维持SOC现有水平,配合减氮和持续淹水的还田模式有利于土壤有机碳累积。(2)不同模式下秸秆还田增加8.90%~26.24%的CH_4排放,还田配合间歇灌溉和减少施氮的模式对CH_4增排贡献最小。(3)不同还田模式下N_2O增排13.09%~39.34%,其中还田配合常规施肥和持续淹水的模式可最大程度抵消还田对N_2O的增排。(4)仅就秸秆还田对农业温室气体排放效应而言,半量还田配合常规施氮和间歇灌溉模式的固碳减排效应最佳。
【图文】：

一年两熟,农耕区,种植制度,广西壮族自治区

广西壮族自治区、云南、海南等 15 个省、市、自治区（图2-1）。区域内有耕地面积 53995.5 千公顷，约占全国的 40.02%，是重要的农耕区之一。2016 年区域内粮食产量为 58789.1 万吨，占全国总产量的 42.98%，农业总产值为 59287.8 亿元，占全国农业总产值的 53.89%（国家统计局农村社会经济调查司，2017），生产水平较高，是我国主要的商品粮生产基地。区域内种植制度多为一年两熟，主要包括小麦-水稻、早晚稻连作、水稻-油菜

模型,凋落物,土壤温度,作物

AYCENT 模型（图 2-2）是 CENTURY 模型以日为时间步长的版本，可以农田生态系统中土壤-植物间的 C、N、P、S 循环过程。模型大体分为作物理、土壤、水分和温度三个模块。作物生长和管理子模块通过核算土壤温度量和可获得养分模拟作物最大潜在生长量和作物生物量在不同部分的分配时可以模拟例如耕作、灌溉、施肥、有机物施用等增加水分和养分的人为对作物生长的影响。土壤模块主要包括土壤有机质的转化和养分循环，土质矿化主要由土壤有机质库的分解周转造成，而土壤有机质的分解引起土质的释放，过程受土壤温度、水分、土壤质地和管理措施等因子的调控。植物冠层，凋落物和土壤条件来模拟土壤水分含量和温度，其中土壤水分雨总量，地上生物量和凋落物质量的函数，土壤温度计算了土层的热扩散日最大/最小温度，，土壤温度受土壤湿度、土壤质地、最高/最低气温、地上凋落物质量的影响。
【学位授予单位】：华中农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X71

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