保护性农业对我国农田土壤碳、温室气体排放及作物产量的影响
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- 论文作者：赵鑫 ; 陈阜 ; Rattan Lal ; 张海林
- 年：2016
- 作者机构：中国农业大学农学院/农业部农作制度重点开放实验室;俄亥俄州立大学环境与自然资源学院/碳管理与固定研究中心;
- 论文关键词：免耕 ; 秸秆还田 ; 土壤有机碳 ; 温室气体排放 ; 产量 ; Meta-分析
- 会议召开时间：2016-10-26
- 会议录名称：2016年全国青年作物栽培与生理学术研讨会论文集
- 语种：中文
- 分类号：S153;X712
- 学会代码：CSSC
- 会议名称：2016年全国青年作物栽培与生理学术研讨会
- 会议地点：中国山东泰安
- 主办单位：中国作物学会
- 学会名称：中国作物学会
- 页数：1
- 文件大小：90k
- 原文格式：O
- 会议级别：全国
摘要
【研究背景】气候变化以及随之带来的对农业生产的挑战日益成为全球学者们关注的焦点。如何应对与适应气候变化,实现农业可持续性生产成为一个重要的课题。以免耕、秸秆还田等为主要措施的保护性农业能够提高土壤固碳能力,缓解气候变化,同时也能改善土壤质量,维持农田的土壤生产能力,是应对气候变化的一项重要农业措施。近年来,保护性农业措施在我国也得到了不断的推广与应用。但是,另一方面,国内对保护性农业的农田土壤,特别是深层土壤固碳能力、对温室气体排放以及对作物产量的影响研究尚有争议。因此,本研究通过Meta-分析方法重点探讨全国尺度上免耕与秸秆还田对农田土壤固碳能力、温室气体排放以及作物产量的综合影响;【材料与方法】本研究以平均差异和响应比的自然对数为效应量,采用随机效应模型的Meta-分析方法对全国尺度上400多篇已正式发表的相关研究论文中超过4000对田间试验对比数据进行系统分析,以探明采用免耕、秸秆还田等措施替代传统耕作方式对农田土壤有机碳含量、储量,温室气体排放(甲烷,氧化亚氮的直接排放)以及作物产量的影响,并分析气候条件、土壤条件、配合农艺措施等特定位点因素可能造成影响以及不同研究的差异来源;【结果与分析】将传统耕作转变为免耕秸秆还田提高了1.00±0.26g/kg有机碳含量和0.97±0.24 Mg/hm~2有机碳储量;施用肥料较不施肥提高了1.11±0.21g/kg有机碳含量和2.09±0.46 Mg/hm~2有机碳储量;使用有机肥较化肥提高了1.99±0.62g/kg有机碳含量和3.09±0.99 Mg/hm~2有机碳储量。但是,这种增加效应多集中于土壤表层,并随土层加深而减少。同时,随着免耕年限的增加,如11-20年之间,免耕土壤表现出"碳饱和"现象。此外,稻田土壤是甲烷的主要排放源,相比于传统耕作采取免耕能够显著减少30.0±17.8%的甲烷排放,但当增加秸秆还田,免耕秸秆还田与传统耕作之间的差异却不显著。但是,相比于传统耕作,免耕秸秆还田能够显著减少82.1%的稻田氧化亚氮排放,减少25.5%的酸性土壤排放和20.8%的短期(5年内)免耕土壤排放。另外,相比于传统耕作,免耕秸秆还田能显著提高4.6±1.3%的作物产量。而同时在免耕和传统耕作方式上使用秸秆还田,能够将产量缩减由都不使用秸秆还田时的2.1%减少到1.9%,说明秸秆还田能促进作物产量的增加。另一方面,回归分析结果表明,不同位点平均气温、降雨量、土壤质量状况、免耕使用年限是引起不同研究结果差异的主要因素,不同的肥料以及秸秆还田配合使用方式也明显影响了免耕措施固碳减排以及对作物产量的影响;【结论】合理的采用保护性农业措施能有效促进表层土壤固碳,减少甲烷、氧化亚氮的直接排放提高作物产量。深入研究位点因素对免耕等保护性技术措施的影响,"因地制宜"最大限度地发挥免耕的优势对于应对气候变化有重要的现实意义。
引文