Soil and Tillage Research | 稻田秸秆的循环利用：温室气体排放与土壤碳储量增加之间的权衡

Highlights

•秸秆还田显著增加了土壤有机碳（SOC）储量。

•秸秆还田显著增加了水稻生长过程中CH₄的排放。

•由于增加了SOC的存量，秸秆还田并没有增加全球变暖净潜势。

     本文在稻田中进行了一项为期两年的田间研究，利用甲烷（CH₄）、一氧化二氮（N₂O）通量和生态系统净碳预算（NECB）之和，以及根据粮食单产得到的净GWP的温室气体强度（GHGI），确定秸秆还田对全球变暖净潜势（GWP）的影响。在旱地休耕季节，土壤表面覆盖秸秆或秸秆与土壤混合，并在淹水前进行翻耕。为了比较差异，设置去除秸秆的对照处理。利用NECB估计土壤有机碳（SOC）的储量变化，即C输入与输出之差。C输入源为净初级产量和秸秆添加，C输出为收获C的去除和异养呼吸C的损失。去除秸秆减少SOC储量（0.24–1.12 Mg C ha⁻¹ yr⁻¹），而秸秆还田显著增加SOC储量（1.48–2.82 Mg C ha⁻¹ yr⁻¹）。土壤表面覆盖秸秆比秸秆与土壤混合对增加SOC储量更有效。然而，秸秆还田显著增加了GHG排放，其中CH₄排放比去除秸秆增加27–263%。在两种秸秆还田处理之间，土壤表面覆盖秸秆的CH₄年通量比秸秆与土壤混合的CH₄年通量高25–50%。但是，由于SOC储量的增加，土壤表面覆盖秸秆与去除秸秆之间的净GWP并没有很大的差异。与去除秸秆相比，秸秆与土壤混合还田可使净GWP降低50%–55%，秸秆还田增产7%–26%。结果表明，秸秆还田与去除秸秆的GHGI无显著差异，但它们的GHGI显著降于秸秆与土壤混合处理。综上所述，在不增加GWP的情况下，秸秆还田对提高水稻SOC储量具有重要意义。特别是在旱地休耕季节，通过与土壤混合进行秸秆的好氧分解可使净GWP比去除秸秆处理降低约50%–52%。

论文链接

https://doi.org/10.1016/j.still.2020.104598

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