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科研进展：中国小麦-玉米种植系统土壤温室气体排放对耕作方式的不同响应

作者: 禹城站　更新时间: 2023-02-17

近期山东禹城农田生态系统国家野外科学观测研究站（禹城站）李发东科研团队在Carbon Research发表耕作对二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）、氧化亚氮（N2O）排放和GWP的影响的文章。Different responses of agroecosystem greenhouse gas emissions to tillage practices in a Chinese wheat‒maize cropping system

文章亮点

与传统耕作相比，免耕分别减少CO2、CH4和N2O排放35.43%、67.33%和339.07%；
与传统耕作相比，免耕降低全球增温潜势达37.25%；
非生长季在全年贡献了13.8%-21.6%的温室气体通量和全球增温潜势；
免耕通过调节土壤湿度、pH值、碳和氮含量减少温室气体排放。

文章摘要

为了减少集约化农业的土壤温室气体（GHG）排放，保护性措施正在中国的小麦-玉米种植系统中逐步实施。然而，不同的耕作方式对农田土壤温室气体排放和全球增温潜势（GWP）的影响及其内在机制的相关研究相对较少。本研究从2019年至2021年进行了为期三年的田间试验，以评估耕作对二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）、氧化亚氮（N2O）排放和GWP的影响。与传统耕作（CT）相比，免耕（NT）显著分别减少CO2、CH4和N2O的排放达35.43%、67.33%、339.07%，以及GWP下降37.25%。在CT和NT条件下，土壤为CO2和CH4的排放源；N2O在NT条件下为吸收汇。此外，本研究还发现非生长季在全年贡献了13.8%-21.6%的GHG通量和GWP。与CT相比，NT分别增加小麦地上生物量和籽粒产量21.3%和13.3%；耕作方式对玉米产量无显著性影响。结构方程模型分析发现，NT增加土壤湿度、pH值和容重，进一步提高土壤有机碳含量，降低总氮含量，最终抑制土壤温室气体排放。这项研究表明，NT能够降低农田土壤温室气体排放，但其稳定性需要在长时间尺度上进一步研究。

文章结论

温室气体排放的差异是由耕作方式和耕作季节引起的，同时需要考虑非生长季对准确量化土壤温室气体排放的重要性；
较高的相关性并不意味着更重要或更大的贡献，这在未来的研究中需要更多的关注；
免耕增加土壤湿度、pH值和容重，进一步提高土壤有机碳含量，降低总氮含量，最终抑制土壤温室气体排放；
综合来看免耕可以作为一种生态友好型耕作方式被广泛推广和应用，但其稳定性还需要在长期尺度上加以验证。