旱作燕麦不同耕作方式对土壤温室气体排放的影响
水分管理对麦茬稻直播产量和温室气体排放的影响
水分管理对麦茬稻直播产量和温室气体排放的影响一、麦茬稻直播的水分管理现状麦茬稻直播是指在小麦收割后，不翻耕、不耙地、不插秧、不育秧，直接将水稻种子投入到田间，采用干直播管理的一种栽培方式。
这种种植方式节省了劳动力和时间，减少了耕作对土壤的伤害，同时也可以节约水资源。
由于水稻的特殊生长需求，对于水分的管理要求较高。
目前，麦茬稻直播中存在着一些水分管理方面的问题。
由于种植方式的改变，传统的水稻灌溉管理方式可能不能完全适用于麦茬稻直播，导致水分利用效率不高。
受到气候变化和水资源供给的限制，很多地区的麦茬稻直播无法保证良好的水分管理，影响了产量和质量。
还存在着水稻生长过程中水分亏缺或过多的情况，导致了土壤退化和生态环境恶化。
水分管理对于麦茬稻直播产量有着直接的影响。
充足的水分是作物生长发育的必要条件之一，而缺水或者过多的水分都会影响作物的正常生长。
对于麦茬稻直播来说，适当的水分管理可以提高产量，而不当的管理则会导致产量下降。
一方面，充足的水分可以促进水稻的生长和发育，提高光合作用强度和养分吸收能力，从而增加产量。
适当的灌溉可以保证水稻在生长期内能够得到足够的水分供应，有效地满足水稻的需求，提高了产量和质量。
过多或者过少的水分都会影响水稻的产量。
如果灌溉不足，会影响作物的生长和发育，导致干旱危害，降低产量。
而过多的水分会导致水稻根系缺氧，影响养分吸收，同时也容易引发水稻病虫害，导致产量下降。
合理的水分管理对于麦茬稻直播的产量有着重要的影响。
科学合理地制定灌溉方案，根据土壤湿度和作物生长需求来进行灌溉，是提高产量和水分利用效率的关键。
水稻田是重要的温室气体排放源之一，特别是甲烷的排放。
而水分管理对于水稻田中温室气体的排放有着重要的影响。
合理的水分管理可以有效地减少水稻田中的温室气体排放，降低对环境的污染。
水稻田中的温室气体主要是由于土壤中微生物的代谢作用而产生的。
而水分是微生物代谢活动的关键因素之一，适当的水分管理可以调节土壤中微生物的代谢活动，减少温室气体的排放。
气候变化对农业温室气体排放的影响
气候变化对农业温室气体排放的影响随着全球气候变暖的趋势日益明显，人们对气候变化以及其对农业的影响越来越关注。
农业作为全球最重要的经济支柱之一，不仅受到气候变化的影响，还对温室气体排放产生重要的贡献。
本文将探讨气候变化对农业温室气体排放的影响，并提出一些减少排放的策略。
一、温室气体的来源农业是重要的温室气体排放来源之一。
主要的农业温室气体包括甲烷（CH4）和氧化亚氮（N2O），它们在造成全球变暖以及破坏臭氧层等方面起到关键作用。
甲烷主要由农业活动中的动物粪便以及稻田等湿地的微生物分解产生。
而氧化亚氮主要来自化肥的使用、牲畜的排泄以及农田的耕作等。
这些气体的排放与农业生产密切相关，因此减少温室气体排放是农业可持续发展的重要课题。
二、气候变化对温室气体排放的影响1. 气温上升气候变化导致气温的升高，这对农业温室气体排放产生直接影响。
首先，气温的升高会加速土壤中有机物的分解，增加甲烷的释放。
其次，气温的升高也会促进氧化亚氮的生成与释放。
因此，气温上升是导致农业温室气体排放增加的重要因素之一。
2. 气候极端事件气候变化还导致了频繁的极端天气事件，如干旱、洪涝和暴风雨等。
这些极端事件给农业生产带来了巨大的挑战，同时也会导致温室气体的排放增加。
举例来说，干旱条件下，土壤水分不足，会使植物吸收养分的能力下降，从而增加施用化肥的量，进而增加氧化亚氮的排放。
三、减少农业温室气体排放的策略为了减少农业温室气体的排放，需要采取一系列的策略和措施。
1. 提高农业管理水平合理的农业管理可以有效减少温室气体的排放。
例如，采用节水灌溉技术，合理调整施肥量，种植耐旱种植品种等，都可以降低农业温室气体的排放。
此外，优化农田的排水系统，减少湿地田地面积，也能够有效控制甲烷的排放。
2. 开展精细化农业精细化农业是一种利用现代技术手段提高农业生产效益的方式。
通过使用先进的监测设备和智能化技术，可以实时监测农田的土壤水分、温度和养分含量等参数，从而合理调控灌溉和施肥，减少浪费和过量的使用，降低氧化亚氮的排放。
农田温室气体净排放研究进展
主要 的影 响因素具 有一 定的现 实指导 意义 ， 具体如 下 。 ２ １ 耕作 方式 ．
２ １ １ 耕作 方式 对农 田土壤有机 碳含 量的影 响 ．．
目前 ， 内外 学者基 本一致 认 为 ， 国 与传 统 翻耕相 比 ， 以
（） ２ 耕作方 式 对 农 田 Ｎ Ｏ排 放 的影 响。土 壤 中 Ｎ Ｏ ：
（Ｏ Ｃ ） ， 系统 为碳 汇 ， 时 该 反之 则为碳 源 。
于在 常规耕 制度下 土 壤 受 到耕 作扰 动 ， 进 了分解 作 用 ， 促
导致 土壤有 机质含 量下 降 ， 而免耕制 度下减 少 了对 土壤 响 因素
农业 生产过程 中采 用的农业 措施 （ 如耕 作 、 施肥 、 溉 灌 等 ） 响着 Ｓ Ｃ含量 、 田土壤 温 室气 体排放 及 物 资投入 影 Ｏ 农 量 ， 而影 响了农 田温室 气 体净 排 放结 果 。 因此 ， 从 了解其
如 Ｍａｈ 等 的研究 表 明传 统耕 作处理 的 Ｎ Ｏ排 放高 于免 ｌｉ ：
为 ７ ．４ ｔ ， ５３ 而保 护性 耕作则 相对 减少 了对 土壤 的扰动 ， 是 减少碳损 失 的途 径之 一 。在 美 国 ， ｉ ｅ ｅ 和 Ｊｈ ｓ Ｋｓ ｌ 等 ｓｌ ｏｎｏ ｎ 等 的研 究表 明 ， 与传 统耕 作 相 比， 以少免 耕 和 秸秆 还 田为 主要 特征 的保 护性耕 作提 高 了土壤 碳含 量
部 门 的
， 国能 源 美
耕 。Ｄ ｖ 等 在 玉米农 田的 耕作 试 验结 果表 明 Ｎ Ｏ年 ａｉ ｄ ：
排 放量最 大为 翻耕 ， 其次 为深 松 ， 小 免耕 ” 最 。但 也有 部
Ｃ ｉＥ （Ｃ ｒｏ Ｓ ｑ ｅｔ ｔ ｎ ｉ Ｔ ｒ ｓｉｌ Ｓ Ｔ ａ ｎ ｅｕ ｓ ａ ｏ ｎ ｅｒ ｔａ ｂ ｒｉ ｅｒ
农田土壤固碳作用对温室气体减排的影响
生态环境 2007, 16(6): 1775-1780 Ecology and Environment E-mail: editor@基金项目：国家重点基础研究发展计划（973计划）(2005CB121107)作者简介：王树涛（1978－），男, 博士, 主要从事土壤学、农田生态学研究。
Tel: +86-312-7528224; E-mail: wangst@ *通讯作者: 许皞，Tel ：+86-312-7528206；E-mail: xuhao22003@ 农田土壤固碳作用对温室气体减排的影响王树涛1，门明新1，刘 微2，许 皞1*1. 河北农业大学资源与环境科学学院，河北 保定 071001；2. 浙江大学环境与资源学院环境工程系，浙江 杭州 310029摘要：温室气体排放引起的全球气候变暖和平流层臭氧空洞已成为当前人们关注的环境问题之一。
土壤碳库作为地表生态系统中最活跃的碳库之一，是甲烷、二氧化碳、一氧化二氮等温室气体的重要释放源，也是重要的吸收汇。
因此，寻找农田土壤系统碳管理的有效方法已经成为缓解温室效应的重要科学问题。
西方发达国家已将固碳农业作为环境管理的重要导向，应用颗粒分组13C NMR 或CPMAS-NMR 技术对土壤碳固定的机制研究指出微团聚体与矿物-粘粒复合体的相互作用是土壤有机碳稳定存在的主要方式，揭示了土壤有机碳的腐殖质转化及其与土壤矿物、金属氧化物结合的微观水平，且从土壤物理结构、化学组成和生物学特性等多学科交叉研究土壤有机碳的固定机理及其稳定机制。
长期传统的土地利用方式和管理措施所导致的土壤有机碳含量、密度及垂直分布的变化是造成土壤碳库损失的主要原因，为了增加农业生态系统土壤有机碳的含量，土地利用方式和农业管理措施应该从增加有机碳输入量和减少有机碳矿化两方面着手，加强对农业土壤固碳潜力和土壤碳库稳定性影响因素的多角度研究。
关键词：有机碳；土壤；CO 2；碳固定中图分类号：X144 文献标识码：A 文章编号：1672-2175（2007）06-1775-06工农业生产的发展，人类活动的加剧，促进了温室气体浓度升高，目前大气中CO 2、CH 4和N 2O 的浓度分别为365 µmol mol -1，1.745 µmol mol -1和0.314 µmol mol -1，比工业革命前分别增加了28.6%、149%和9.5%[1,2]。
我国农业碳排放影响因素的实证研究
我国农业碳排放影响因素的实证研究1. 引言1.1 研究背景在过去几十年里，随着全球气候变化问题日益引起人们的关注，碳排放成为了一个备受瞩目的议题。
作为全球最大的温室气体排放来源之一，农业排放在整个温室气体排放中占据着重要地位。
我国作为全球最大的农业国家之一，其农业碳排放量也在不断增加，对气候变化起到了重要作用。
随着我国农业生产水平的提高和农业结构的调整，农业碳排放问题日益显现。
对于农业碳排放的影响因素了解仍不够深入，相关研究也相对较少。
开展我国农业碳排放影响因素的实证研究，可以为制定有效的减排政策和措施提供科学依据，同时也可以为提高我国农业生产的资源利用效率和环境效益提供参考。
为了更好地了解我国农业碳排放的影响因素，本文将通过对农业碳排放的定义与概述、影响农业碳排放的因素、气候因素的影响、土地利用方式对碳排放的影响以及农业生产活动影响因素分析等方面展开研究，希望能够为深入探讨农业碳排放问题提供一定的参考和指导。
1.2 研究目的农业碳排放是我国温室气体排放的重要组成部分，对气候变化产生重要影响。
本研究旨在深入探讨我国农业碳排放的影响因素，为减少农业碳排放量提供科学依据。
具体目的包括：分析农业碳排放的定义与概述，明确农业碳排放的概念和特点，为后续研究提供基础。
探讨影响农业碳排放的因素。
通过对不同因素对农业碳排放的影响程度进行分析，找出主要影响因素，为精准制定降低碳排放政策提供参考。
研究气候因素对农业碳排放的影响。
气候变化不仅影响农业生产方式，还直接影响农业碳排放水平，因此有必要对气候因素的影响进行深入研究。
分析土地利用方式对碳排放的影响和农业生产活动的影响因素。
通过研究土地资源利用状况和农业生产活动的影响因素，找出对农业碳排放的主要影响因素，为未来的农业碳排放治理提供理论支持。
通过以上研究目的的实施，将有助于深入了解我国农业碳排放的影响因素，为减少农业碳排放量提供科学依据和政策建议。
1.3 研究意义农业碳排放作为温室气体排放的重要组成部分，对全球气候变化产生重要影响。
间作对土壤水热·温室气体排放及作物的影响综述
间作对土壤水热㊃温室气体排放及作物的影响综述杨沛文,柴红敏,刘小梦,李昱儒,张又天,张镇企,陈可莹,李陆生∗㊀(华北水利水电大学,河南郑州450046)摘要㊀为了因地制宜地选择种植模式,充分利用水土资源㊁保护粮食安全㊁减少农田温室气体排放和促进我国绿色农业可持续发展,归纳了国内外关于间作系统的耗水量㊁土壤蒸发㊁土壤温度㊁温室气体排放㊁间作种间关系的影响因素及其对作物的影响㊂结果表明,间作模式的耗水量主要受环境因素与作物类型的影响,并且可以通过整合单作常用的水分调节措施减少耗水量,提高水分利用效率;间作具有双向调节土壤温度的功能;合理的间作模式可以改变田间小气候和土壤中微生物的生存环境,从而降低CO 2㊁N 2O 的排放,增加CH 4的吸收量;间作可以使水㊁肥在时空尺度上得到充分吸收,达到增加产量㊁改善品质的目的㊂关键词㊀间作;土壤水热;温室气体;种间关系;生长发育中图分类号㊀S 344.2㊀㊀文献标识码㊀A㊀㊀文章编号㊀0517-6611(2023)13-0008-06doi :10.3969/j.issn.0517-6611.2023.13.002㊀㊀㊀㊀㊀开放科学(资源服务)标识码(OSID):Review on the Effects of Intercropping on Soil Moisture and Heat ,Greenhouse Gas Emissions and CropsYANG Pei-wen ,CHAI Hong-min ,LIU Xiao-meng et al㊀(North China University of Water Resources and Electric Power,Zhengzhou,Henan 450046)Abstract ㊀The aims of this study are to select planting mode according to local conditions,make full use of water and soil resources,protect food security,reduce greenhouse gas emissions from farmland and promote sustainable development of green agriculture in China.The effects of intercropping on water consumption,soil evaporation,soil temperature,greenhouse gas emissions,factors affecting interspecific relationship of intercropping system and their effects on crops were reviewed both at home and abroad.The results show that the water consumption of inter-cropping mode is mainly affected by environmental factors and crop types.Water consumption can be reduced and water use efficiency can be improved by referring to common water regulation measures in monoculture.Intercropping has the function of bidirectional regulation of soil temperature ,and can change the field microclimate and the living environment of microorganisms in the soil,thus reducing the emission of CO 2,N 2O and CH 4.Intercropping can make water and fertilizer be fully absorbed in space-time scale to increase yield and improve quality.Key words ㊀Intercropping;Soil moisture and temperature;Greenhouse gas;Interspecific relationship;Growth and development作者简介㊀杨沛文(1998 ),男,河南新乡人,硕士研究生,研究方向:农业水资源高效利用㊂∗通信作者,讲师,博士,从事水土资源高效利用研究㊂收稿日期㊀2022-12-23㊀㊀当前,水资源短缺情况加剧㊁耕地面积日益缩减,使我国粮食安全问题面临严峻挑战,并且随着人口的增长以及对饲料㊁纤维和生物燃料的需求增加,预计到2050年粮食需求量会翻一番[1],供需关系不平衡使粮食安全问题更突出㊂温室效应也是当今重大的环境问题,会造成粮食减产和极端天气频繁等自然灾害,农业系统的温室气体排放在近十年增加了10.1%[2],并占全球温室气体总量的14.0%[3]㊂因此,面临资源与环境的多重挑战,需要选择一种高产高效且生态友好的农业发展方式来挖掘农业生产潜力,保障粮食安全,带动我国农业的绿色可持续发展㊂间作是提高农田生产能力㊁降低农业生产环境成本㊁推动我国绿色农业可持续发展的重要手段㊂其最早可追溯到西汉时期,在‘祀胜之书“中出现了有关瓜豆间作的记载㊂20世纪60年代,间作在我国得到了广泛推广,有粮饲间作㊁农林间作㊁林果间作㊁粮菜间作等多种类型,尤其玉米和豆科植物间作最为普遍[4]㊂间作的主要优势包括可以充分吸收利用土壤中的多余水分与养分[5],可以通过影响温室气体排放的关键因子来减少土壤温室气体的排放[6],可以充分利用光能㊁时间和空间资源来提高生产力[7]㊂所以发展间作对提高农业生产的经济效益㊁社会效益㊁环境效益㊁节约土地资源和保障粮食生产等具有重大现实意义㊂虽然国内外学者对间作条件下的土壤㊁作物与生态环境影响等方面做了较多研究,但缺乏系统的归纳应用于指导实践㊂因此,该研究综述间作系统的土壤水热㊁土壤温室气体排放以及作物生长发育特点,旨在为农业生产过程中选择合适的耕作方式,充分利用水土资源㊁降低温室气体排放㊁增加作物产量和改善作物品质,为我国绿色农业可持续发展提供参考㊂1㊀间作系统的土壤水热状况1.1㊀间作系统的耗水量㊀间作系统的耗水量主要受环境条件和作物类型的影响[8]㊂间作条带之间由于水分竞争,会存在大量水分运移[9],为了满足间作系统的高产,就需要足够的水分支撑,所以在水资源充足地区发展间作具有巨大潜力㊂了解间作系统耗水规律,将供水与作物耗水规律相结合可以有效降低间作群体耗水量,从而使水资源短缺地区的间作得以发展㊂当前对间作耗水量的研究主要集中在空间布局㊁灌溉制度㊁施肥制度㊁耕作方式和覆盖措施等方面[10]㊂减少耗水量的基础是合理的作物搭配与适当的灌溉施肥㊂从空间布局上看,徐鹏等[11]指出,间作耗水量随着棉花行数的增加和株距的减少显著增大,因为间作棉花可以充分利用土壤贮水,间作系统的耗水量比单作加权平均高9.5%㊂Wang 等[12]认为在小麦/玉米间作系统中,耗水量随着玉米种植密度的增加而减少,并指出玉米根长密度的增加,地下相互作用的增强,使得土壤蒸发降低,减少了无效耗水量;从灌溉制度上看,牛伊宁等[13]研究指出,玉米/豌豆间作系统降低10%灌水水平并没有对耗水量产生显著影响,适当降低灌水水平可以在不影响产量的情况下减少无效耗水量;从施肥制度上看,李倩倩等[14]通过小麦/玉米间作试验发现,氮肥的使用会显著增加作物的耗水量,李含婷等[15]指出减氮㊀㊀㊀安徽农业科学,J.Anhui Agric.Sci.2023,51(13):8-1325.0%施肥可以减少玉米/绿肥间作系统的整体耗水,这些研究表明可以通过施肥调节间作耗水量㊂也有研究认为间作系统的耗水量受氮肥影响不显著[16]㊂通过优化耕作方法和覆盖也可以减少耗水量㊂例如,在小麦/玉米间作中,小麦留茬收割并压倒覆盖与不留茬相比,耗水量减少了0.8%~6.3%[17]㊂垄作交替灌溉可使高㊁低灌溉水平的耗水量分别比传统灌溉降低5.3%㊁3.0%[18]㊂研究表明,通过整合单作中常用的水分调节措施,可以有效减少间作的耗水量㊂1.2㊀间作系统的土壤蒸发㊀土壤蒸发作为无效耗水量在农田总耗水中所占的比重较大㊂间作模式对土壤蒸发的影响较为复杂,其可以通过种间竞争和互补对土壤蒸发和土壤水分消耗的空间梯度产生影响㊂间作系统的土壤蒸发与单作相比,受到配对作物㊁种植空间与时间等多种因素的影响,明确影响间作土壤蒸发的关键因子,对减少无效耗水有重要的指导作用㊂柴强等[19]研究表明,间套作生育期较长,对于整个生育期土壤的总蒸发量大于单作,但是间作系统的日平均土壤蒸发量较低㊂刘浩等[20]指出,棵间土壤蒸发主要受表层土壤含水率和叶面积指数的影响,在返青前小麦/玉米间作和单作土壤蒸发差距不大,而返青后间作的土壤蒸发显著高于单作,因为单作小麦冠层覆盖率高,而间作的预留行裸漏导致无效的水分消耗㊂高阳等[21]通过玉米/大豆间作试验指出玉米条带对地面的覆盖度小于大豆,玉米ʒ大豆2ʒ3带型的土壤蒸发量大于1ʒ3带型㊂多年来,研究者提出了各种减少间作无效农田用水量的策略,通过优化灌溉水平㊁施肥方式㊁覆盖和耕作措施来减少土壤蒸发㊂交替灌溉可通过减少地表土壤含水率来减少土壤水分蒸发[18],氮肥后移有利于间作玉米在豌豆收获后的生长发育,增加地表覆盖度可使间作系统的土壤蒸发减少15%~30%[16],免耕和铺设地膜增加了土壤与大气之间水热交换的物理阻隔,阻断了交换途径从而降低土壤蒸发[22]㊂1.3㊀间作系统的土壤温度㊀土壤温度是植物生长的关键因素,也是评估间作功能的重要参数㊂适宜的土壤温度有助于土壤和大气之间的气体交换,增强土壤中的微生物和根系的活性,并且可以降低温室气体的排放[23]㊂土壤温度的变化不仅取决于大气温度的波动,还受到种植制度的影响㊂间作系统复杂的边界条件会影响其土壤温度的变化㊂间作可以抑制土壤温度的升高,在一些炎热的月份,间作叶面积指数较大的作物可以有效缓解高温胁迫对作物造成的损害㊂Ai等[24]进行了3年枣/棉间作试验,结果表明,与单作枣树相比,间作使枣树与棉花6月以后的土壤温度均下降㊂Nyawade等[25]研究认为,间作增加了地表覆盖率和土壤水分含量,提高了植物拦截辐射的能力,并显著降低了0~ 30cm土层的土壤温度㊂紫云英/油菜间作[26]和核桃/小麦间作[27]等也得到了间作在高温时段可以降低土壤温度的结论㊂间作也可以抑制土壤温度的降低,起到保温作用㊂Olasantan[28]研究得出,在间作系统中,低位作物阻碍了夜间土壤温度向高水平作物的消散㊂王来等[27]研究得出,核桃与小麦间作模式推迟了11月份土壤温度的下降,并指出是由于落叶覆盖地面起到了保温的作用,这种情况对冬小麦的生长有利㊂间作具有双向动态调节土壤温度的功能,因此间作的土壤温度稳定性显著高于单作㊂采取不同的间作模式,可以通过改变作物的冠层结构与生长情况使作物根系处于适宜的温度,促进作物生长㊂2㊀间作对温室气体排放的影响2.1㊀间作对CO2排放的影响㊀部分研究表明,间作可以降低CO2排放㊂从排放量上看,章莹等[29]指出,减量施氮处理下,甘蔗ʒ大豆1ʒ2间作CO2排放量较甘蔗单作显著降低35.58%㊂Wu等[30]通过小麦/板蓝根间作试验发现,间作处理的小麦生育期总CO2排放通量与小麦单作相比降低了29.3%㊂Qin等[31]通过3年的小麦/玉米间作和豌豆/玉米间作试验表明,2种间作模式的平均碳排放量分别比玉米单作降低32.0%和38.0%㊂从排放速率上看,曹永庆等[32]同时对3块试验田进行山稻/油茶间作试验发现,间作山稻使土壤呼吸速率比单作油茶分别降低54.6%㊁20.5%和13.8%,土壤呼吸受到抑制的关键原因是土壤含水率的下降㊂赵财等[33]测算对比了河西绿洲灌区不同种植模式下的土壤呼吸速率,指出不同间作模式下的土壤呼吸速率均小于单作玉米,其中小麦/玉米间作系统的土壤呼吸速率比玉米单作和小麦单作分别降低20.9%和26.3%㊂也有研究表明,间作并不会降低CO2的排放㊂常规施氮处理下甘蔗ʒ大豆1ʒ1间作模式与1ʒ2间作模式CO2排放总量较甘蔗单作CO2排放量均显著增加[29]㊂简忠领等[34]研究不同行距条件下玉米与白三叶草间作,认为土壤呼吸速率主要受行距的影响,受间作影响不显著㊂孟平等[35]对石榴/玉米间作试验发现,间作系统整个生育期的土壤呼吸速率平均值为3.0μmol/(m2㊃s),高于绿豆单作系统的平均值2.8μmol/(m2㊃s)㊂玉米/豇豆间作试验[36]和玉米/蚕豆间作试验[37]也得到了间作使CO2排放量增加的结论㊂综上,间作对土壤CO2的调控作用受作物种类㊁种植间距㊁施肥方式和试验时长的差异影响较大㊂对于间作是否具有减少CO2排放效果还存在争议㊂由于农业系统的稳定需要较长的时间,对农田CO2排放监控超过10年才能得出准确结论㊂2.2㊀间作对N2O排放的影响㊀农田土壤N2O排放量约占大气N2O排放总量的70.0%~90.0%[38]㊂氮肥的使用为土壤提供了充足的氮源,使N2O的排放量显著增加[39]㊂间作系统中,豆科植物的固氮作用可以为植物提供氮元素,所以研究者多研究包含豆科植物的间作系统对N2O排放的影响㊂间作豆科植物可以降低N2O的排放㊂Huang等[40]通过2年的间作试验得出,玉米与豆类间作可以有效降低N2O的排放量,其中玉米与大豆间作的减排幅度最大,2010与2011951卷13期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀杨沛文等㊀间作对土壤水热·温室气体排放及作物的影响综述年玉米/大豆间作的N2O排放量与玉米单作相比分别减少了25.5%与48.8%,并指出是由于间作使土壤含水量降低进而抑制了土壤N2O的排放㊂陈津赛等[41]研究发现,间作系统提高了土壤中的氮素吸收量,降低了土壤中微生物可利用的无机氮的含量,玉米/大豆间作的N2O排放量分别比单作玉米和单作大豆降低了36.7%和49.0%㊂但也有研究表明,间作并不会降低N2O的排放㊂Vachon[42]研究表明,玉米ʒ大豆1ʒ2和2ʒ3间作与单作系统土壤N2O累积排放量差异不显著㊂刘辉娟[43]指出,在整个生育期玉米/大豆间作的N2O排放量始终高于玉米单作,并且随着施氮量的增加,N2O排放量随之增大㊂甘蔗/大豆间作[29]和玉米/蚕豆间作试验[37]也得到了间作使N2O排放速率加快的结论,对比分析后发现,产生此结果的原因可能与取样方式方法㊁施肥方式㊁土壤性质㊁种植品种㊁种植比例以及不同地区气候不同有关㊂由此可见,N2O减排的主要原因是间作引起环境因子发生变化或者氮肥使用量的减少;增排的主要原因是间作环境在短时间内加快了土壤氮矿化速率㊂从长远来看,间作是否具有N2O增排效应还需对农田土壤长期监控㊂2.3㊀间作对CH4排放的影响㊀CH4的增温效果比CO2高28倍,在过去200年间,CH4的浓度持续增加[44]㊂甲烷的产生需要厌氧环境,因此旱作农田的CH4通常表现为吸收,研究表明每年旱地透气土壤可以吸收30t CH4[45]㊂增加旱作农田的吸收量,对环境保护有重要意义㊂间作可以促进土壤对CH4的吸收㊂尚小厦等[45]通过冬小麦/板蓝根间作试验得出,同等施肥条件下板蓝根/冬小麦间作比冬小麦单作CH4吸收量高34.0%,并推测是由于板蓝根的根系释放出的物质改变了土壤环境,对CH4的吸收产生影响㊂冬小麦与大蒜间作试验也得出了间作使土壤CH4吸收量增加的结论,并推测是由于间作模式改变了土壤中有关CH4菌群的活性[46]㊂也有研究表明,间作不利于CH4的吸收,沈亚文[6]进行了3年的玉米/大豆间作试验,发现间作CH4吸收速率均低于玉米和大豆单作㊂施肥可以对间作系统CH4的排放起调控作用㊂施肥不利于土壤对CH4的吸收,一方面是因为产CH4基质增加从而生产出更多的CH4,另一方面土壤中氮素的增加抑制土壤对CH4的氧化[45],可以在不影响总产量的前提下通过减少施肥量,来减少温室气体的排放[29]㊂也有研究表明施肥对CH4吸收没有明显影响[6]㊂合理的间作模式和施肥制度可以通过调节土壤环境,影响微生物的活性,增加CH4的吸收量㊂3㊀间作种间关系的影响因素及其对作物的影响3.1㊀间作种间关系的影响因素㊀间作条件下,种间促进和竞争同时对作物生长产生影响㊂物种间的促进作用可以通过提高土壤微生物的数量和酶的活性等来体现[47];竞争作用是由于有限资源的非比例共享或不同物种之间的相互影响使作物的生长受到抑制[48]㊂间作种间关系的影响因素包括作物组合㊁空间布局与环境因素㊂配对作物的选择是影响间作种间关系的首要因素㊂不同的作物具有不同的生物学特性,充分利用作物的特征以使间作系统的互补效应大于竞争㊂禾本科作物与豆科作物间作是一种典型的种植模式,豆科作物根系的固氮作用可以增加土壤肥力,同时禾本科作物根系分泌物可以促进豆科作物根系有关结瘤固氮基因的表达,提升豆科作物固氮作用[49]㊂深根系与浅根系作物搭配可以使土壤中的水分㊁养分得到高效利用,高秆作物与矮秆作物搭配可以在空间上使光能得到充分利用,生育期不同的作物搭配可以在时间上达到资源高效利用的目的㊂配对作物的选择有时可能与资源本身并不相关,麦/棉间作系统中小麦带为棉花提供了类似 防风带的屏障,很大程度地保障了棉农的收益[50]㊂所以,应在充分了解不同作物生长特性的基础上,因地制宜地发展间作模式,灵活利用不同形式的互补作用,以充分发挥间作的优势㊂适宜的空间布局是使间作模式的产量达到稳产㊁高产的基础㊂间作作物的空间布局包括配对作物的种植比例㊁株行距和共生期的长短㊂因间作的资源利用率高于单作,所以相同条件下间作的适宜的种植密度通常大于单作[51]㊂随着种植密度的增大,配对作物之间的种间关系也会随之改变[52]㊂过高的种植密度会加剧种内竞争,不利于作物生长;过低的种植密度会造成资源的浪费,达不到间作的目的㊂种间竞争的对象通常为水分㊁养分和光照等环境因子㊂作物所需资源是否充足往往影响着种间竞争的强弱[53],在竞争条件下其会优先发育获取限制性资源的器官,如玉米与其他作物间作会使玉米的根长㊁根体积㊁根表面积增加,以显著提高玉米吸收水分㊁养分的能力[54]㊂对限制性资源的竞争可以通过外部资源投入的方式来减弱,补充灌溉㊁氮肥后移等措施均已得到验证[16,18]㊂滴灌与其他灌溉措施相比具有高度可控性,精确控制不同作物在不同发育阶段的水分来调控作物生长,把滴灌引入间作模式可以达到调节种间关系的目的㊂3.2㊀间作对作物生长发育的影响㊀植株高度㊁叶面积指数和干物质积累动态可以直观反映作物的生长发育情况㊂玉米与大豆间作时,玉米的植株高度㊁叶面积指数和干物质积累量会得到增加,大豆的生长遭到抑制,增加大豆和玉米行距或者带距有利于促进这两种作物的生长发育[55]㊂艾鹏睿等[56]通过枣/棉间作试验发现,盆栽和大田间作条件下棉花的株高和叶面积指数在不同生育期均大于单作棉花㊂作物生长速度也是生长发育的一项重要指标,柏文恋等[57]通过对小麦/蚕豆间作研究发现,在小麦生长中后期,间作降低了小麦种内竞争压力,显著提高了小麦的生长速度㊂玉米与大豆间作时增加行距或带距可以使作物获得更大的生存空间,获取更多的光热资源,有利于缩短作物的生育期[58]㊂作物的生长发育情况要考虑地上和地下两部分㊂刘丽娟等[59]对玉米/木薯间作研究发现,木薯地上部分会由于受到遮阴而长高长细,地下部分木薯的根系不仅会促进玉米根系的生长,还使木薯根系氮磷钾的含量间作高于单作,可能01㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀安徽农业科学㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀2023年是玉米根系呈上窄下宽分布,木薯根系呈上宽下窄分布使玉米和木薯根系构型形成互补,提高了养分利用效率,也可能是玉米与木薯根系之间的酶或微生物促进了养分的吸收㊂Jiao等[60]对玉米和花生间作研究发现,根系隔离开之后间作的产量和生物量优势分别降低了82.0%和67.0%,这表明玉米/花生间作系统的地下相互作用比地上相互作用更有利于间作作物的生长发育㊂在其他间作系统中也观察到相同的结果[61-62]㊂然而,在玉米/大豆套作系统中,地上相互作用比地下相互作用对作物生长发育的影响更大[63]㊂可能是花生/玉米间作比玉米/大豆间作有更长的共存期,根系形态和时空分布不同㊂也可能是限制作物生长的主导因素不同,水肥充足时,地上竞争会占主导地位㊂综上,作物生长发育因作物种类组合而异,并进一步受到土壤养分㊁种植间距等的影响㊂对间作系统进行优化,就必须充分了解地上和地下的相互作用在作物生长发育中的影响㊂3.3㊀间作对作物品质的影响㊀合理的间作模式可以提高作物的品质㊂方旭飞等[64]通过不同耕作模式下的玉米/大豆间作试验发现,间作可以提高玉米的粗蛋白和粗淀粉的含量,降低玉米的含水量和粗灰分含量,从而使玉米品质得到提高,其中地膜覆盖条件下玉米/大豆间作提高玉米品质的作用最明显㊂张向前等[65]通过对玉米与大豆㊁花生豆科植物间作研究发现,间作可以提高土壤中微生物的数量和酶的活性,无论施肥与不施肥间作均可以提高玉米籽粒蛋白质㊁赖氨酸和淀粉的含量㊂李美等[66]对不同比例玉米花生间作研究认为,间作时玉米的蛋白质和脂肪含量高于单作;花生由于受到遮阴作用影响其碳水化合物的积累,导致蛋白质含量高于单作,脂肪含量低于单作,调整间作比例可以使花生受到的不利影响减少㊂巩雪峰等[67]对茶树和松树间作发现,间作改善了茶园小气候,提高了土壤养分,茶叶的品质与单作茶园茶叶相比有明显提高㊂陈映彤等[68]指出辣椒/紫苏间作改变了群体结构的水㊁热㊁光以及土壤环境,从而显著提高了辣椒果实中的可溶性蛋白质㊁糖和V C的含量㊂刘天学等[69]对不同基因型玉米间作研究发现,不同的基因型玉米组合间作可以改善群体结构和利用杂交优势,达到提高产量和改善品质的目的㊂综上,通过调控耕作方式㊁作物品种㊁种植间距和水肥等因素,可以改变系统内环境和土壤环境,提高作物品质㊂3.4㊀间作对作物产量的影响㊀间作可以提高作物产量已被大量研究证实㊂例如,Li等[62]在玉米/豌豆间作研究中发现,玉米和豌豆的产量与相应单作相比均增加㊂间作模式下蚕豆是优势竞争者,具有产量优势,蚕豆收获后玉米获得了较长的恢复生长时间,并且蚕豆的根留在土壤中会使土壤中氮含量增加,使玉米增产㊂蔡倩等[7]对不同种植比例的玉米/大豆间作研究认为,玉米与大豆间作比例为2ʒ2㊁4ʒ4和6ʒ6时,间作系统中玉米均表现出产量优势,大豆均表现出产量劣势,玉米与豆科植物间作时,豆科植物产量降低主要是由于玉米对大豆产生遮光效应,可以通过选择耐阴的大豆品种,或者调节玉米/大豆条带间作系统中的冠层结构和茎秆特性来减少产量损失[70]㊂玉米/紫花苜蓿间作[71]和玉米/花生间作[72]也得到了间作会牺牲部分弱势作物的产量,来获得总产量优势的结论㊂也有研究发现,间作并没有明显产量优势㊂杨欢等[73]对玉米/花生间作研究得出土地当量比(LER)为0.89~ 1.13,主要原因是种间竞争不平衡,并且共生期较长,花生长期处于荫蔽状态下,虽然间作增加了养分吸收量但降低了利用效率㊂综上,间作产量受多种因素影响,并且对配对作物产量的影响结果不一致,在大部分情况下间作仍具有总产量优势㊂可以通过施肥㊁改变种植比例和间距和优化灌溉制度等使间作产量优势更加明显㊂3.5㊀间作对作物水分利用效率的影响㊀间作系统中,当其中一种作物处在生长旺期时,可以从另一条带吸收水分,利用两种作物的生态位的差异,可以提高水分利用效率[74]㊂刘斌等[75]指出,甜瓜/向日葵间作系统的水分效率比甜瓜单作和向日葵单作都有明显提高,高频少量灌水有利于提高间作系统的水分利用效率㊂李倩倩等[14]指出,小麦/玉米间作种植水分利用效率大于小麦和玉米单作,并且氮肥的使用提高了水分利用效率优势,一方面氮肥可以影响作物生长,增加地表覆盖面积,减少无效水分的消耗;另一方面合理添加氮肥可以通过增加产量,使水分利用效率提高㊂施肥对水分利用效率的影响与施用时期也有较大关系,滕园园等[16]对玉米和豌豆间作研究指出,氮肥后移可以使玉米在豌豆收获后迅速生长,提高间作系统冠层覆盖度,降低无效的水分消耗,提高水分利用率㊂水肥量要控制在合理范围,施肥量过高会造成徒长,籽粒灌浆减少[76];水肥量过低,会不利于作物的生长发育[71],降低水分利用效率㊂种植比例和间距直接影响水分的分布与利用㊂王照霞等[77]对4种带型结构的玉米豌豆间作研究发现,3ʒ3带型间作的水分利用效率最高且高于玉米和碗豆单作,是因为3ʒ3带型和2ʒ2带型中玉米所占比例高于3ʒ6带型和2ʒ4带型,玉米的高产量有利于提高水分利用效率;3ʒ3带型与2ʒ2带型相比具有较少的共生区,降低了豌豆与玉米的竞争㊂Rahman等[78]指出,不同带宽和不同宽窄行间距,可以影响间作系统的冠层覆盖度和叶面积指数,从而影响土壤蒸发㊁土壤含水量和水分利用效率㊂间作系统作物根系生长发育会对水分利用效率产生影响㊂张恩和等[79]对小麦/蚕豆间作研究表明,小麦与蚕豆根系生长的峰值时间不同,可以通过作物需水关键期的错位,使水肥得到充分的利用,从而提高水分利用效率㊂刘丽娟等[59]对玉米/木薯间作根系构型研究指出,玉米上窄下宽与木薯上宽下窄的根系形成互补,土壤上层的水分交替形成水分亏空带,再由土壤水势和根系提水作用使水分得到及时补充,使得间作水分利用效率高于单作㊂综上,间作有利于调配土壤中的水分,满足不同作物各1151卷13期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀杨沛文等㊀间作对土壤水热·温室气体排放及作物的影响综述。
不同耕作方式对耕层土壤性质的影响
不同耕作方式对耕层土壤性质的影响蒋云峰;屈明秋;王月;钱瑞雪【摘要】对比分析了免耕、翻耕、深松耕作等不同耕作方式对土壤物理性质、化学性质和生物性质的影响,结果显示免耕秸秆覆盖等保护性耕作措施在改善土壤结构、蓄水保墒、培肥地力、提高土壤生物多样性方面等方面具有显著作用.通过本文望能为保护性耕作在我国的有效开展,营造健康的农田生态系统提供参考.【期刊名称】《吉林师范大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2016(037)001【总页数】3页(P144-146)【关键词】传统耕作;保护性耕作;土壤理化性质【作者】蒋云峰;屈明秋;王月;钱瑞雪【作者单位】吉林师范大学旅游与地理科学学院,吉林四平136000;吉林师范大学旅游与地理科学学院,吉林四平136000;吉林师范大学旅游与地理科学学院,吉林四平136000;吉林师范大学旅游与地理科学学院,吉林四平136000【正文语种】中文【中图分类】S345土壤是农业生产的基础，对土壤进行耕作可改变耕层土壤结构，调节土壤水、肥、气、热之间的关系，为作物生长提供良好的生存环境[1]．不同耕作方式会对土壤环境产生不同的影响．传统耕作方式，如翻耕、裸露休耕等可快速除去杂草、作物残留等，但会使耕层变薄，地表受损，水分蒸发，导致土壤养分流失，持水保肥能力下降，恢复功能减弱等不良后果[2]．近些年来，以保留土壤自我保护机能、营造机能为特点的保护性耕作逐渐兴起，其取消了铧式犁翻耕，在保留地表覆盖物的前提下进行免耕播种[3]．保护性耕作在蓄水保墒、培肥地力、防止扬尘、减少侵蚀、保护环境、节本增效等方面具有显著优势．本文通过比较保护性耕作与常规耕作对土壤理化性质影响，以期为保护性耕作的有效开展，营造健康的农田生态系统提供参考．土壤水分是植物生长和生存的基础，是土壤物理性质中不可缺少的指标．耕作活动对土壤水分有很大的影响．常年翻耕无作物覆盖，地表裸露，会增加水分蒸发，使土壤水分流失．而免耕秸秆覆盖较传统耕作方式减少了对土壤扰动，土壤持水能力增强，可提高自然降水的利用率[4]．有研究表明，在降水量5～25 mm时，免耕水分平均入渗率比翻耕提高1.80倍；30～45 mm时，比翻耕提高1.71倍[5]．深松耕作可缓解土壤紧实性，减少地表径流，提高土壤含水量，也利于作物生长[6]．土壤容重亦称土壤密度，指田间自然状态下单位容积原状土壤的重量(g·cm-3)，是反映土壤紧实程度、孔隙状况等结构性特征的重要指标．土壤容重直接影响土壤肥力、植物根系发育等[7]．传统耕作方式不断地翻耕，农用机具频繁使用，特别是重型农用机具的使用，可导致土壤紧实度增强，加大土壤容重．有研究显示免耕土壤容重小于传统翻耕，且土壤容重随免耕年限的增加呈减小的趋势．深松耕也可降低土壤容量，给作物生长提供更好的环境[8]．但也有一些研究显示：长期免耕，在0～20 cm耕层土壤容重高于连年翻耕[9]．由此可见，耕作方式对土壤容重的影响依土壤类型、生态条件而存在差异．土壤硬度指土壤对外界垂直穿透力的反抗能力，反映土壤孔隙状况及土粒间结持力的大小[10]．土壤硬度对土壤水分、养分、通气性、热特性以及作物根系的发育、耕作难易程度等方面存在影响．传统翻耕由于常年频繁翻动土壤，使土壤质地变得疏松，自然降低土壤硬度．相反，免耕则不会连续翻动土壤，硬度增加．土壤孔隙度对土壤水分的传输、作物根系的生长发育等方面也有重要影响．适当的孔隙度可是土壤保持良好的水、气关系，并增强土壤生物的活性．免耕的土壤硬度虽然很大，但是免耕相对于翻耕，大孔隙减少，中小孔隙增多，提高了土壤表层的总孔隙度，很好地改善了土壤结构．而传统耕作方式，常年翻耕土壤使大孔隙数量增加，中小孔隙减少．土壤pH在土壤肥力方面，尤其是供肥能力方面具有重要作用．Gal等的研究表明，耕作可以显著改变土壤的酸碱度[11]．常旭虹研究表明，表层免耕土壤pH往往比传统耕作土壤低(尤其30 cm耕层内)，影响作物生长[12]．兰全美等研究发现，水作及旱作后，免耕土壤pH均低于常规耕作，免耕2年和3年土壤pH分别降低了0.29和0.46个单位，显著低于常规耕作土壤[13]．不同的耕作方式对土壤养分，包括养分的多少、养分的有效性的影响大不相同．免耕秸秆覆盖的保护性耕作方式可有效提高土壤有机碳的含量，使土壤养分增加．对比翻耕、旋耕等耕作方式，免耕储存了更多的有机碳，并不断积累．而传统翻耕，长时间持续地翻动土壤，使土壤结构不稳定，土壤有机碳的含量下降，土壤养分严重流失．但也有一些研究显示，在土壤粘性较高、排水量较差的区域，免耕并没有有效地提高有机碳含量，其储量与传统耕作差别不大．相比之下，旋耕在这种土壤质地下，土壤有机质储量更高[14]．因此，需进一步深入研究在不同生态类型区和土壤类型条件下耕作对于土壤养分的影响．土壤微生物在提高土壤养分、肥力方面具有重要影响．土壤微生物数量和种类与耕作方式密切相关，不同耕作方式下其数量存在显著差异．与传统翻耕相比，免耕秸秆覆盖土壤微生物数量显著增多．因为免耕作物秸秆覆盖使土壤温度变化小，湿度增大，土壤有机质增加，为土壤微生物活动创造了良好的生存条件．高云超等研究显示，连续免耕秸秆覆盖可提高0～10 cm土层土壤细菌总数、棒状细菌数、贫营养细菌和放线菌数量[15]．陈尚洪等研究表明，秸秆还田能提高土壤活性碳、矿化碳和微生物量碳含量[16]．土壤动物是土壤具有生命力的一部分，是生态系统中物质能量交换的纽带，成为判断土壤质量的重要标准之一[17]．不同的耕作方式深刻影响着土壤动物的生存环境．免耕保护了对扰动敏感的土壤动物，少耕则促进了土壤动物繁殖，有利于提高大多数土壤动物类群数量．免耕秸秆还田可为土壤动物提供稳定的栖身之处，有利于土壤动物幼虫的繁衍生长．因此，相对于传统耕作，免耕更能维持生态系统的稳定性，更有利保护土壤动物的数量和多样性．朱强根等在黄淮海平原研究免耕玉米秸秆覆盖对土壤动物多样性的影响显示，土壤动物类群和数量在玉米拔节期免耕要高于翻耕；并且秸秆还田量与土壤动物丰富度成正相关[18]．我国是一个农业大国，农业的可持续发展需要依靠一定的土壤结构，有机物和营养物质的良性循环，而这又与耕作方式密切相关．传统翻耕历史悠久，应用广泛，在农业生产中占有很重要地位．但常年频繁的翻耕会造成土壤结构破坏，土壤有机质含量大幅度减少，土壤质量下降，生态环境恶化等问题．随着保护生态环境、节约资源意识的提高，免耕秸秆还田、深松耕作等保护性耕作方式开始受到人们的欢迎．相对传统翻耕，少耕或免耕，可改善土壤结构，提高土壤持水蓄水能力，减少水分蒸发，增加土壤养分的供给，为土壤生物提供稳定的生存环境，维护了生态系统的平衡．在我国保护性耕作方式还不太成熟，需要不断的探索，要结合不同地区实际的经济条件、气候条件，地形条件采用适地适法的耕作方式．农业现在正在走向数字化、绿色化，需要我们投入更多的精力和财力，加强这方面的研究，也要与其他国家交流经验，共同促进保护性耕作的发展，推进农业进步．【相关文献】[1]孙利军,张仁陟,黄高宝.保护性耕作对黄土高原旱地地表土壤理化性状的影响[J].干旱地区农业研究,2007,25(6):207～211.[2]丁昆仑.深松耕作对土壤水分物理特性作物生长的影响[J].中国农村水利水电，1997，(7)：13～16.[3]张海林,高旺盛,陈阜,等.保护性耕作研究现状、发展趋势及对策[J].中国农业大学学报,2005,10(1):16～20.[4]李永平,王孟本,史向远,等.不同耕作方式对土壤理化性状及玉米产量的影响[J].山西农业科学，2012，40(7)：723～727.[5]Chen Y,Cavers C,Tessier S,et al.Short-term tillage effects on soil cone index and plant development in a poorly drained,heavy clay soil[J].Soil Tillage Res.,2005,82:161～171. [6]Lal R.No-tillage effects on soil properties under different crops in WesternNigeria.Soil.[J].Sci.Am.J,1976,40:762～768.[7]廖萍,黄国勤.红壤旱地保护性耕作对土壤理化性状的影响[J].耕作与栽培,2006,(5):31～32．[8]王昌全,魏成明,李廷强,等.不同免耕方式对作物产量和土壤理化性状的影响[J].四川农业大学学报,2001,19(2):152～154.[9]刘武仁,郑金玉,罗洋,等.玉米留茬少、免耕对土壤环境的影响[J].玉米科学,2008,16(4):123～126.[10]Yang X-J,Li C-J.Impacts of mechanical compaction on soil properties,growth of crops,soil-borne organisms and environment[J].Scientia AgriculturaSinica,2008,41(7):2008～2015.[11]Gál A,Vyn T J,Michéli E,et al.Soil carbon and nitrogen accumulation with long-term no-till versus moldboard Plowing overestimated with tilled-zone sampling depths[J].Soill and Tillage Research,2007,96:42～51.[12]常旭虹.保护性耕作技术的效益及应用前景分析[J].耕作与栽培,2004,(1):1～3.[13]兰全美,张锡洲,李廷轩.水旱轮作条件下免耕土壤主要理化特性研究[J].水土保持学报,2009,23(1):145～149.[14]Divito G A，Sainz Rozas H R，Echeverría H E,et al.Long term nitrogen fertilization:Soil property changes in an Argentinean Pampas soil under no tillage[J].Soil and Tillage Research，2011，114:117～126．[15]高云超,朱文珊.秸秆覆盖免耕对土壤细菌群落区系的影响[J].生态科学,2000，19(3):27～32.[16]陈尚洪,刘定辉,朱钟麟,等.四川盆地秸秆还田免耕对土壤养分及碳库的影响[J].中国水土保持科学,2008,6(31):54～56.[17]时雷雷，傅声雷．土壤生物多样性研究：历史、现状与挑战[J]．科学通报，2014，59：493～509．[18]朱强根,朱安宁,张佳宝,等.黄淮海平原保护性耕作下玉米季土壤动物多样性[J].应用生态学报,2009,20(10):2417～2423.。
坡耕地不同耕作方式对土壤性状的影响
2220年第2期水土保持应用技术05 A?!坡耕地不同耕作方式对土壤性状的影响丛子健1李娜1杨翠华2（.辽宁省旱地农林研究所，辽宁朝阳丄鸟。
；.辽宁省建昌县水利事务服务中心，辽宁建昌^彳。
）中图分类号：S157文献标志码：A doi：!.3566/j.issa.8073-5356.5005.45摘要：通过田间实验，在坡耕地采用垄沟种植的耕作方式，设置垄覆膜旋耕（X）、垄覆膜灭茬翻耕（F）、垄覆膜灭茬深松（S）3种处理方式；垄、沟比为60:4。
结果显示，不同的耕作方式对土壤产生不同程度的扰动，使土壤耕作层密度总体上存在显著差异，其中。
~2。
cm及2。
~4。
cm深松耕作方式土壤密度相对较低。
其中X处理在一定程度上造成了土壤表层的压实，S处理土壤密度的变化较大，各坡度之间差异不显著。
深松耕作方式可打破犁底层，增加耕作层厚度，降低土壤密度,改善土壤结构，增强土壤对降水的保蓄能力，增强土壤微生物活动能力。
关键词：坡耕地；耕作方式；土壤密度;蓄水能力土壤是各种生物赖以生存的基础，受外部机械力的作用土壤的性状发生改变，可通过调节影响土壤的水、肥、气、热等因子改善土壤的理化性状，为作物生长发育创造良好的环境条件，进而达到提高作物产量的目的U「2O不同的耕作方式对土壤产生了不同程度的扰动，导致土壤紧实度产生变化，从而影响玉米产量。
本研究针对本地区坡耕地水蚀加剧、水土流失与养分流失互相作用导致的耕层变薄、地力下降等突出问题,在防蚀耕作的基础上，结合本区垄沟种植、坡面截留的关键技术，以实现截留水土、增厚耕层的效果，确定坡耕地耕作与截留增厚耕层的技术指标。
1材料与方法1.1研究区概况实验于2517年在辽宁省水土保持研究所径流小区进行。
该区属于温带大陆性季风气候区，年均降雨量405mm,土壤性质为褐土，沙质壤土。
实验小区土壤基本理化性质见表1O表1径流小区供试土壤基本理化性质0/（°质地"（//cm5）pH仞/（//kg）仞2/（%）仞3/（m//k/）叫/（m/A/）5°壤土 1.347.5212.63 5.57411453° 壤土 1.347.3612.4 5.57510H 15。
不同利用方式对紫色土有机碳含量的影响
1.
1.
2 研究区域土壤的利用特点
菜园地:主要种植蔬菜,所种物种除地上部分几乎
全部收回外,其 0~20cm 土层内的根茬残留较多。多
施有机肥,化肥施用较少。
玉米地:该类别土壤由林地开垦种植作物,主要种
植玉米或大豆,常伴生浓密的杂草,所种物种除地上部
分几乎全部收回外,其 0~20cm 土层内的根茬残留较
黄平县西北部,东与 新 州 镇 接 壤,南 与 上 塘 乡、野 洞 河
收稿日期:
2022
12
12
基金项目:
2009—2020 年化肥减量增效项目
作者简介:宋 刚(
1985—),男,贵州余庆人;农艺师,主要从事植物营养与土壤肥料研究(
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543420912@qq.
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燕麦种植条件和产量
燕麦种植条件和产量
燕麦是一种寒冷地区的作物，喜欢温凉湿润的气候。
以下是燕麦的种植条件和产量：
1. 气候条件：燕麦适合生长在气温较低的地区，最适宜的生长温度为5-25摄氏度。
高温容易影响燕麦的生长和发育，降雨
量要求适中，一般在500-1200毫米之间。
2. 土壤条件：燕麦对土壤的要求较低，但对土壤的疏松性和排水性要求较高。
燕麦适宜在中性或微酸性的土壤中生长，对土壤肥力要求不高。
3. 种植方法：燕麦一般通过种子繁殖，播种期一般在春季（3-
5月）和秋季（9-10月）。
种子的播种量一般为每亩100-150
千克。
4. 产量：燕麦的产量受到气候、土壤、种植技术等因素的影响。
一般来说，优质燕麦的产量在3000-5000千克/亩之间，一般
质量的燕麦的产量在2000-3000千克/亩之间。
需要注意的是，产量也会受到病虫害的影响，种植时需要注意病虫害的防治措施，以提高产量和质量。
在种植燕麦时，也要根据当地的气候和土壤条件进行适当的调整和管理，以获得更好的产量和质量。
耕作方式对太湖地区冬小麦生长季N_2O排放的影响
式中助 气体排放通量 （ ・－ｈ ｇ ２ ）， 为标准 ｍ ． ｐ 状态下气体的密度 ，是采样箱的净高度 （ ， ｃ ｔ ｍ） ｄ／ ｄ 为单位 时间内采样箱 内气体 的浓度变化率 ，２ ３ ７ 为 气态方程常数 ， 为采样过程中采样箱 内的平均摄 氏温度 （ ）。 ℃ 在每次气样采集 的同时 ， 用便携式数字温度计 分 别测 定５ｃ ｍ和 １ ０ｃ ｍ土层 的 土壤温 度 。 １３ 试 验 数据 处理 ． 试验数据分别采用Ｓ Ｓ ５ 软件和Ｅ ｃｌ Ｐ Ｓ １． ０ ｘｅ 进行 统 免耕 、 耕、传统耕作 ） 少 对太湖地区稻麦轮作 系统麦季 土壤Ｎ ０ ２ 排放 的影 响。结果表明 ： 有植株
参 与下免耕 、少 耕和传统耕作 的冬小麦生长季Ｎ２ 平均排放通量分别为６ ．５ ｇ ２ 一 ９ ４ ・ ２ － ８８ ｇｍ－ｈ ， Ｏ ３ ・ ． 、３ ． ｇ ． ７ ｍ－ｈ ９ ｍ－ｈ 和４ ． ３ ・ ２ ～ ． 无 植株参与下分别 为７ ． ｇｍ－ｈ 、５ ． ｇｍ－ｈ Ｔ ６ ． ｇｍ－ｈ ，麦季Ｎ Ｏ ３４ ・ Ｚ 一 ２９ － ２ ｌ ３６ Ｉ ・ ２ ８ ． ７ ． ￣ Ｊ ０－ ｔ ． ２ 排放通量 的季节变化与５ｃ ｍ、１ ０ｃ ｍ土壤 温 度呈显著或极显 著线性 正相关 （ ＝ ． ０ ～Ｏ ５ ＊ ，ｎ ２ ｒ Ｏ４ ＊ ． ４ ＊ ＝ ８）。小麦种植Ｘ Ｎ ０的排放影响较大 ，无植 株参 与的Ｎ２ 季 节总排 ０ ６ ￣２ ０ 放量显著高于有植株参与的处 理 （ Ｐ＜００ ）；耕作方式显著影响冬小麦农 田Ｎ２ ．５ ０季节 总排 放量 （ Ｐ＜００ ． ５），有植株参 与下
２ 结果 与分析
２１ 耕 作 方式 对冬 小 麦农 田Ｎ Ｏ季 节变化 的 影响 ． ｚ 冬小麦生长期间 ， 稻麦轮作系统农 田不 同耕作 方 式 下 Ｎ２ Ｏ排 放通 量 的季节 变化 趋 势见 图 １ 。从 图
旱作条件下不同覆盖及耕作方式对土壤微生物量磷的影响
旱作条件下不同覆盖及耕作方式对土壤微生物量磷的影响张丽华1,黄高宝2,张仁陟1(1.甘肃农业大学资源与环境学院,甘肃兰州 730070;2.甘肃农业大学农学院,甘肃兰州 730070) 摘要:在干旱半干旱的定西市安定区李家堡镇进行了田间定位试验,运用氯仿熏蒸浸提法测定了土壤微生物量磷含量,研究了不同覆盖、不同耕作方式及不同轮作方式对土壤微生物量磷的影响.结果表明:轮作次序对不同耕作方式及不同覆盖条件下土壤微生物量磷没有影响;0～5cm土层中土壤微生物量磷含量免耕秸秆覆盖比传统耕作增加了29.1%,比免耕增加了6.9%,比传统耕作配合秸秆覆盖增加了5.8%;免耕地膜覆盖土壤微生物量磷比传统耕作增加了15.7%,免耕对土壤微生物量磷的影响主要表现在耕层;土壤微生物量磷的季节性变化呈冬季显著高于其他季节的趋势. 关键词:土壤微生物量磷;耕作方式;覆盖 中图分类号:S154.3 文献标识码:A 文章编号:100324315(2006)0620098204Eff ects of different cover and rotation o n soil micro bial biomassphosp hor us in rain2fed agricultureZHAN G Li2hua1,HUAN G G ao2bao2,ZHAN G Ren2zhi1(College of Re source s and Enviro nmental Science s,G ansu Agricultural Univer sity,G ansu,La nzhou730070;2.College of Agro n o my,G a nsu Agricultural Univer sity,G ansu,La nzhou730070,China) Abst ract:The effect s of diffe rent cover,cult ivation and rot ation syst em on soil mi crobial biomass phosphorus(SMB P)of arid and semi2ari d area were st udied in t hi s paper ba sed on located fi el d e xperiment i n Liji abu village of Di ngxi count y,G ansu provi nce.The soil mi crobial biomass phosphor us was measured by t he met hod of chloroform f umi gation ext rat ion.The result s showed t hat t he rot ation sequence had lit tl e effect on SMB P of different cover and cult ivation syst ems.No2ti ll wi t h st raw cover increased29.1%,6.9% and5.8%of SMB P when compared wit h t hat of convent io nal t illage wit h no st raw,no2till wit h no st raw cover and conve ntional tillage wi t h st raw0～5cm tie r.SMB P t hrough no2till wi t h plast ic m ul ch increased 15.7%i n cul ti vat io n ti er.The biological acti vi ty of no2t ill showe d mainl y in culti vation tier.The sea son cha nge al so showed t hat SMB P i n wi nt er was hi gher. K ey w or ds:soil microbial biomass p hosp horus;cover;culti vation 土壤矿物对磷有强烈的吸附和固定作用,因此土壤磷的植物有效性普遍较低,但土壤中有相当数量的微生物具有将难溶性的磷转化为植物可利用磷作者简介:张丽华(1964-),甘肃兰州人,副教授,学士,主要从事土壤微生物研究工作资助基金甘肃农业大学与澳大利亚合作I R项目收稿日期668的能力[1].土壤微生物量磷(Soil microbial biomass p hosp horus,SMB P)是土壤微生物量的重要组成部分,也是土壤有机磷最活跃的部分,由于其周转速率快,可迅速参与养分循环,因而成为植物有效磷的重要来源.微生物量磷的年流通量至少是微生物量磷的倍,在数量上是植物每年吸收磷的～倍因此,微生物量磷对调控土壤磷的植物有效性及磷的2006年12月第6期98～101甘 肃 农 业 大 学 学 报J OURNAL OF GANSU A GRICUL TURAL UN IV ERSI TY第41卷双月刊.:A C A.:200-0-02410.生态循环具有十分重要的意义[2]. 本研究在干旱半干旱的定西市李家堡镇布置田间定位试验,通过小麦2碗豆轮作,对在传统耕作和免耕体系下采取未覆盖、秸秆覆盖和薄膜覆盖3种处理后土壤微生物量磷的变化进行了对比研究,以探索不同耕作方式、不同覆盖对土壤微生物量磷的影响,揭示土壤磷的微生物学特征,以期为通过生物学途径提高土壤磷的利用率提供理论依据.1 材料与方法1.1 试验区概况 试验点设在地处甘肃中南部的定西市,属黄土高原丘陵沟壑区.海拔为1700～2580m,年日照时数2500h,年均气温6.3℃,无霜期为141d,年平均降水量390m m,雨热同期,热量可满足一般喜温作物的需要.土壤为典型的黄绵土,土质松软,土层深厚,质地均匀,贮水性能良好.1.2 试验设计 试验始于2001年8月,共设6个处理,4次重复,小区面积4m×20m,采用随机区组排列.实行春小麦2豌豆双序列轮作制度,春小麦各处理施纯氮105kg/hm2,纯P2O5105kg/hm2.豌豆各处理均施纯氮20kg/hm2,纯P2O5105kg/hm2.所有肥料都作为基肥在播种时一同施入,并施加化学除草剂进行土壤处理. 传统耕作不覆盖(T,conventional tilla ge wit h no st raw):试验地在前茬收获后三耕两耱.8月份收获后马上进行第1次耕作,8月底和9月份分别进行第2、3次耕作,耕深依次为20c m、10cm和5cm. 9月份第3次耕后耱1次,10月份冻结前再耱1次,这是定西地区很典型的传统耕作方式. 传统耕作结合秸秆还田(TS,conve ntional til l2 age wit h st raw i ncorporated):试验地耕耱同T(三耕两耱),但在第1次耕作的同时将秸秆翻入.前茬作物收获的所有秸秆脱粒后立即还原小区,并随耕作翻入土壤.2001年所有的小区都用铡过的麦草(6750kg/hm2). 传统耕作结合薄膜覆盖(TP,conventional til l2)此处理的犁地方式和耱地方式与处理T基本相同不同之处是在月最后次耱地后用塑料覆盖塑料薄膜覆盖在作物行间,覆盖带宽度为40cm. 免耕不覆盖(N T,no2till wi t h no st raw cover):整个试验期免耕,不覆盖任何材料,也称铁茬. 免耕秸秆覆盖(N TS,no2ti ll wit h st raw cov2 er):整个试验期免耕.从8月至第2年整个生育期地面覆盖铡过的小麦秸秆(6750kg/hm2). 免耕地膜覆盖(N TP,no2t ill wit h plast ic mulch):塑料薄膜将在10月份覆盖,使用的机器与处理TP相同.为了避免损坏塑料薄膜,在收获后将作物残茬(应短于5cm)刈除或耙除.1.3 采样方法及前处理 采样时间为2004年3月15日即作物播种前,采样深度依次为0～5cm,5～10cm,10～30cm,多点(5～6个)取样混合均匀,保存在4℃冰箱中. 测定前仔细除去土样中可见植物残体、根系和土壤动物(如蚯蚓)等,然后迅速过筛(2mm)彻底混匀,处理过程中应尽量避免破坏土壤结构,并调节新鲜土样含水量至45%田间持水量为宜[4].1.4 样品预培及测定方法 为了消除土壤水分限制对微生物的影响,以及植物残体组织对测定的干扰,土壤微生物量测定的全部样品要在统一条件下进行预培养.将待测样品放在烧杯中,与装500mL自来水和200mL稀碱(1mol/L NaO H)溶液的烧杯一起放在密闭的容器中,在室温下培养1周[5]. 针对本区土壤特点,土壤微生物量磷的测定参照B rookes[1]和Hedley[6]等人的方法,即采用氯仿熏蒸法,用Ol se n提取剂(0.5mol/L Na HCO3, p H8.5)在1∶4的土水比中提取30min,提取液中P的测定用钼酸铵2抗坏血酸比色法[7]. 计算公式:SMB P=E p/K 式中:SMB P———土壤微生物量磷质量分数, mg/kg; E p———熏蒸土样提取液中的磷与未熏蒸土样之间的差值,mg/kg K———熏蒸杀死的微生物中的磷被提取的比例,常取0.4. 结果与分析 轮作次序对土壤微生物量磷的影响 小麦2豌豆轮作(W22W2)、豌豆2小麦轮作(299第6期 张丽华等:旱作条件下不同覆盖及耕作方式对土壤微生物量磷的影响 age wit h plastic:.101.22.1P P PW2P2W)土壤微生物的磷测定结果如表1:表1 轮作次序对土壤微生物量磷的影响Tab.1 Effect of differ ent rotation system onmicrobial bioma ss P in soil轮作次序不同土层中土壤微生物量磷含量/mg kg-1 0～5cm5～10cm10～30c mW2P2W2P7.91a7.91a 3.77aP2W2P2W7.93a7.58a 3.74a 从表1可知,轮作对土壤中微生物量磷无太大的影响,W2P2W2P序列和P2W2P2W序列土壤微生物量磷在0～5cm、5～10cm、10～30cm土层中差异均不显著,但在2个轮作序列中表层土壤与10～30cm土层中微生物量磷有显著差异(P<0.05).这说明轮作次序对土壤微生物量磷影响不大.2.2 耕作方式与秸秆覆盖对土壤微生物量磷的影响 从表2可以看出,在不同的耕作方式下秸秆覆盖的各处理间土壤微生物量磷在各土层变大不一致.0～5cm表层土壤微生物量磷含量N TS>TS> N T>T,5～10cm亚表层土壤微生物量磷含量TS >N TS>N T>T,10～30cm土层土壤微生物量磷含量TS>T>N TS>N T.在表层土壤中,传统耕作结合秸秆还田(TS)、免耕(N T)、免耕秸秆覆盖(N TS)3者之间土壤微生物量磷含量差异不显著,但这3个处理与传统耕作(T)相比土壤微生物量磷含量都有所提高.免耕秸秆覆盖(N TS)比传统耕作(T)、免耕(N T)、传统耕作结合秸秆覆盖(TS)土壤微生物磷含量分别高了29.14%、6.85%、5.82 %.在亚表层土壤中各处理的土壤微生物磷含量与表层土壤基本相似.免耕秸秆覆盖比传统耕作增加了29.7%,比单纯免耕高了12.8%。
保护性耕作技术对农田碳排放的影响研究
中国与联合国开发计划署（UNDP）绿色发展方案之“中国东北黑土区应对气候变化、提高黑土可持续生产力、保障粮食安全示范”项目保护性耕作技术对农田碳排放的影响研究课题任务书1. 背景为应对温室气体引起的气候异常，研究温室气体CO2减排增汇技术己成为目前全球化领域新的热点。
CO2是引起全球气候变化最重要的温室气体,在由温室气体引起的全球变化中, CO2的权重约为55 % 。
而在全球CO2平衡研究中,对土壤尤其是农田土壤C 平衡的研究是少之又少，获得数据偏差较大。
因此,研究不同农业管理措施下土壤与环境之间的CO2交换,对于准确估计全球气候变化以及土壤在其中发挥的作用具有十分重要的意义。
农业生产是一种大规模的人类活动，农田土壤是重要的温室气体CO2的源汇。
通过对农田土壤中温室气体的排放进行准确测量，研究分析其机理和影响因素，正确地评价农田土壤对大气中主要温室气体浓度变化的贡献，有助于了解温室气体排放量及其规律和选择正确的减排措施，从而为减少气候变化预测的不确定性提供理论依据。
土壤通过生物和非生物过程捕获大气中的碳素并将其稳定地存入碳库，这一过程称为碳固定。
增加土壤有机碳固定不仅为植被生长及微生物活动提供碳源、维持土壤良好的物理结构，促进土壤中植物可利用态养分的释放与转化，同时也是减少大气中CO2等温室气体含量的一个有效、持续措施。
保护性耕作具有极大的控制土壤侵蚀、固定土壤有机碳的潜力，在北美和世界许多地区已经获得很大成功。
我国农业土壤是大气中温室气体CO2的碳源，经过长期的精耕细作管理和较低有机物料输入，多数耕地土壤有机碳含量仅为原始土壤的一半甚至更少，与北美土壤相比，具有更大的固碳潜力。
出于经济因素考虑，当前工业温室气体减排目标难以实现。
采取农业管理措施，比如，在我国东北黑土区实施保护性耕作，利用黑土区土壤巨大的固碳空间，实现藏碳于土进而达到温室气体减排目标不失为一种现实、有效的选择。
当然，还需要对土壤固碳作用以及确保农业可持续发展做出系统的综合评价。
不同耕作措施对旱地农田温室气体排放的影响
不同耕作措施对旱地农田温室气体排放的影响不同耕作措施对旱地农田温室气体排放的影响近年来，全球变暖和气候变化对人类社会和生态环境都带来了巨大的挑战。
温室气体的排放是主要的温室效应的原因之一，而农田也是温室气体的重要来源之一。
农田温室气体排放的数量与土壤管理、耕作措施以及作物种植方式等因素密切相关。
在旱地农田中，不同耕作措施可能会对温室气体排放产生不同的影响。
本文将详细探讨不同耕作措施对旱地农田温室气体排放的影响。
首先，耕作系统对土壤中温室气体排放的影响非常显著。
传统的农田管理方法包括常规耕作、化肥施用和农药使用，这些方法都会对土壤中的温室气体排放产生负面影响。
常规耕作破坏土壤结构，导致土壤有机质流失和分解，从而释放大量的二氧化碳（CO2）。
同时，化肥的过量施用会导致土壤中的亚氮固定过程减少，增加温室气体氧化亚氮（N2O）的排放。
此外，农药的使用也会抑制土壤中微生物的活性，降低温室气体的转化能力。
然而，随着耕作系统的改进和农业可持续发展的推进，一些新的耕作措施逐渐被应用于旱地农田中，以减少温室气体的排放。
例如，保护性耕作是一种重要的耕作措施，它通过保持和改善土壤覆盖，减少土壤的侵蚀和蒸发，从而提高土壤有机质的含量。
研究表明，保护性耕作可以显著减少土壤的CO2排放，并促进土壤的碳储存。
此外，保护性耕作还可以减少土壤中氧化亚氮的生成和排放，从而降低温室气体排放。
除了保护性耕作外，有机农业也是一种减少温室气体排放的重要措施。
有机农田中不使用化肥和农药，更注重自然循环和生态平衡。
研究发现，在有机农田中，土壤中的CO2排放量较低，土壤中的有机碳含量较高，同时温室气体N2O的排放也相对较小。
有机农业的推广不仅可以减少温室气体的排放，还可以改善土壤质地，提高农作物的品质和产量。
此外，种植耐旱作物也是减少温室气体排放的重要途径之一。
传统的农田通常种植对水分需求较高的农作物，而这些农作物的种植对水资源的需求极大，从而增加了灌溉的频率和量。
旱作燕麦不同耕作方式对土壤温室气体排放的影响
（ ． 蒙 古农 业 大 学 ，内 蒙 古 呼 和 浩 特 ００ １ ； 加 拿 大 农 业 部 东 部 谷 物 与 油料 作 物 研 究 中心 ，加 拿大 渥 太 华 Ｋ Ａ０ ６ １内 １０８ ２． １ Ｃ ）
的ｃ２ ０ 是导 致全 球变 暖 的主要 原 因¨～３ ３。与 ｃ ２ ０ 相
１ 材 料 与 方 法
１ １ 试 验 区 概 况 ．
比 ， Ｈ 在 大气 中停 留时间更 长 ， ｃ４ 红外 线 吸 收能 力更 强 ｌ 其 增 温效 应 大 约 是 ｃ ２的 ２ ， ｏ ５倍 ｌ Ｎ Ｏ 的增 ； ２
第２ ９卷第 ３期
２１ ０ １年 ５月
干 旱 地 区 农 业 研 究
Ａｇ ｉｕ ｔ ｒ ｌＲｅ ｅ ｒ ｈ ｎ ｔ ｉ ｅ ｓ ｒｃ ｌｕ ａ ｓ ａ ｃ ｉ ｈｅ Ａｒｄ Ａｒ ａ
Ｖ０ ． ９ Ｎｏ． １２ ３ Ｍａ ０ ｌ ｖ２ １
旱 作 燕 麦不 同耕 作 方 式 对 土 壤 温 室气 体 排 放 的影 响
３０ｍ ０ ｍ左 右 ， 霜 期 约 １０ｄ 土 壤 属 于 栗 钙 土 ， 无 １ ， 质
生 与 排放 ｃ ２ ｃ ４ Ｎ ０等温 室 气体 的过 程 ， Ｏ 、Ｈ 和 ２ 也是 陆地 生态 系统碳 氮循 环 和土壤 碳 氮库 的主要 输 出途 径＿ 。土壤耕 作 对 农 田温 室 气 体 排 放 具 有 重 要 影 ９ Ｊ 响［ 加 ， 大规 模 的 翻 耕 和 秸 秆 燃 烧 造 成 了土 壤 有 机质 大量损 失 ， 使农 田成 为 温 室 气体 一 个 重 要 排 放 源 。发达 国家 由于 实行 少耕 、 免耕 等耕 作措 施 ， 使农 业土 壤碳 库呈 稳定 增 长 的 趋 势 ， 显著 地 弥 补 了其 较
免耕和秸秆覆盖对农田土壤温室气体排放的影响
生态环境学报 2014, 23(6): 1076-1083 Ecology and Environmental Sciences E-mail: editor@基金项目：河南师范大学博士科研启动课题（qd12129；qd12126）；国际原子能机构合作项目（17680）免耕和秸秆覆盖对农田土壤温室气体排放的影响李英臣，侯翠翠，李勇，过治军河南师范大学，河南 新乡 453007摘要：农业土壤是重要的温室气体排放源，各种农业措施对温室气体排放产生重要的影响。
免耕和秸秆覆盖作为两种重要的保护性耕作措施正在被越来越广泛的应用，但是其对土壤温室气体排放的影响还不明确，结果存在分歧。
通过对免耕和秸秆覆盖措施下农田三种主要的温室气体（CO 2、CH 4和N 2O ）排放的相关研究进行对比分析，探讨两种保护性农业措施对温室气体排放的影响。
研究表明，免耕减少土壤干扰，增加团聚体的稳定性，有利于难分解碳的形成，减少土壤CO 2排放；与常规耕作相比，免耕有利于CH 4氧化，增强甲烷氧化菌活性，降低CH 4排放；免耕对N 2O 排放的影响与气候类型和土壤性质有密切的相关关系，在干燥的气候条件下，免耕增加通气条件差的土壤的N 2O 排放，对通气好的土壤影响不大。
而在湿润的气候条件下，不同的土壤性质结论不一致。
秸秆覆盖增加土壤CO 2排放，并随着秸秆覆盖量的增加而增大；秸秆覆盖对CH 4排放的影响有很大的不确定性，与覆盖方式和覆盖秸秆性质有密切联系；大部分研究认为秸秆覆盖增加N 2O 排放，但也有研究认为秸秆覆盖对N 2O 排放无影响或降低N 2O 排放量，秸秆覆盖对N 2O 排放机理复杂，需要进一步研究。
通过综述发现随着保护性农业措施的推广，大量的研究集中在其对作物产量、土壤水分利用率、土壤性质等方面的研究；而保护性农业措施对温室气体排放的研究相对较少，特别是对三种温室气体的综合影响研究并不多见。
因此，需结合不同土地类型，开展不同气候类型下免耕和秸秆覆盖对三种主要温室气体排放影响的综合研究，预测增温潜势，为不同气候带保护性农业措施下温室气体排放提供基础数据，并为制定合理的耕作和秸秆覆盖措施提供理论支持。
不同耕作措施下旱作农田温室气体排放特征及影响因子
不同耕作措施下旱作农田温室气体排放特征及影响因子摘要：温室气体的排放是导致全球气候变化的重要原因之一。
旱作农田作为农业系统中的重要组成部分，其耕作措施对于温室气体的排放具有重要影响。
本文通过对不同耕作措施下旱作农田温室气体排放特征及其影响因子进行探究，旨在为缩减农田温室气体排放提供科学依据。
一、引言近年来，全球气候变化引发了人们的广泛关注。
温室气体的排放是导致全球气候变化的主要原因之一。
农业作为重要的温室气体排放源之一，其中旱作农田的作物生长和农业生产过程对温室气体的排放具有重要影响。
因此，探究旱作农田温室气体排放特征及其影响因子对于全球气候变化的减缓具有重要意义。
二、旱作农田温室气体排放特征（一）甲烷（CH4）排放特征甲烷是一种重要的温室气体，对于全球气候变化具有重要影响。
旱作农田中，水田和旱田是甲烷排放的主要来源。
水田通过稻田微生物的甲烷发酵产生甲烷，而旱田则主要通过土壤微生物的甲烷发酵产生甲烷。
探究发现，在相同的农田区域，旱田的甲烷排放量要明显低于水田。
这是因为旱田中缺乏水分，微生物甲烷发酵的条件较差。
（二）二氧化碳（CO2）排放特征二氧化碳是最主要的温室气体之一，其排放主要来自于植物的呼吸作用和有机物的分解过程。
旱作农田中，农作物的生长和死亡、残茬的回收利用等过程都会产生二氧化碳。
探究发现，不同农作物的二氧化碳排放量存在差异，一般而言，粮食作物的二氧化碳排放较高，而绿肥作物则较低。
此外，土壤有机质的矿化也是二氧化碳排放的重要过程之一。
（三）一氧化氮（N2O）排放特征一氧化氮是一种重要的温室气体，其排放与氮肥施用和土壤微生物的活动密切相关。
在旱作农田中，氮肥的施用是主要的一氧化氮排放来源。
探究发现，氮肥的施用量越大，一氧化氮的排放量就越高。
此外，土壤中的硝化和反硝化等微生物过程也是一氧化氮排放的重要因素。
三、旱作农田温室气体排放影响因子（一）气候因素气候因素是影响旱作农田温室气体排放的重要因素之一。
农业产生的温室效应
农业产生的温室效应
农业本身不会产生温室效应，但是农业活动和相关的土地利用方式会影响温室气体的浓度和温室效应的强度。
这主要表现在以下几个方面：
1. 农业活动对土地的利用和管理，如土地耕作、森林砍伐、草原开垦等，会改变地表覆盖状况和土壤性质，从而影响温室气体的排放和吸收。
例如，毁林开荒、森林砍伐等活动会导致森林面积减少，进而影响二氧化碳等温室气体的吸收和排放。
2. 农业活动产生的温室气体直接排放到大气中，对温室效应产生影响。
例如，畜禽养殖会产生大量的甲烷气体，如果处理不当，这些气体就会排放到大气中，加剧温室效应。
3. 农业活动对土壤和水体的管理方式也会影响温室气体的排放。
例如，稻田会产生甲烷气体，而水体中含有的氮、磷等营养物质会导致水体中藻类大量繁殖，进而产生二氧化碳等温室气体。
因此，虽然农业本身不会产生温室效应，但是农业活动和相关的土地利用方式会影响温室气体的浓度和温室效应的强度。
为了减缓温室效应，需要采取有效的农业管理措施，减少温室气体的排放，同时保护和恢复生态环境。
农业活动对大气污染的影响评估
农业活动对大气污染的影响评估导语：随着全球经济的快速发展和人口的持续增长，农业活动对大气污染的影响日益凸显。
本文将从不同角度分析农业活动对大气污染造成的影响，并尝试提出解决方案，以保护我们的大气环境。
一、化肥和农药的使用引发的问题农业生产常常依赖于化肥和农药的大量使用，以提高产量和保护农作物免受病虫害侵害。
然而，这些化学物质在使用过程中往往会挥发成为气态污染物，对大气环境产生不良影响，例如臭氧层破坏和硝化现象。
二、农畜排放的温室气体农业活动中，畜牧业被认为是温室气体排放的重要来源。
牲畜的消化过程会产生大量的甲烷，而甲烷是一种强效的温室气体。
此外，农作物残渣的露天燃烧和农牧废弃物的处理也会释放出大量的温室气体，进一步加剧气候变化的影响。
三、水稻田的甲烷排放在农业中，水稻田也是甲烷排放的一个重要源头。
水稻在水中生长，其根系分泌的物质促进了在水中的微生物产生甲烷。
而长期在水中浸泡的水稻田形成了一种理想的环境，使得甲烷在大气中积累。
四、土壤侵蚀带来的尘土飞扬农业活动中，过度的土地耕作和不合理的土地管理导致土壤侵蚀的问题。
土壤侵蚀不仅严重削弱了土壤肥力，还会导致大量的尘土飞扬，进而污染大气。
五、解决方案：可持续农业为了减轻农业活动对大气污染的影响，可持续农业被视为未来的发展方向之一。
该模式通过提供给农民技术指导和资源支持，推动农业生产的可持续发展，以实现环境、经济和社会的协调。
1. 减少化肥和农药的使用通过推广有机农业和精准农业技术，能够降低化肥和农药的使用量，减少它们进入大气的可能性。
此外，发展生物农药和生物肥料也将是一个重要的方向。
2. 优化畜牧业管理合理的养殖密度、高效的动物饲养和粪便处理系统可以减少畜牧业温室气体排放。
此外，利用生物能源技术，如沼气发电，可以有效减少甲烷的释放。
3. 水稻种植方式改进通过改变水稻的种植方式，如旱作稻田、间作水稻和稻田间作物种植等，可以减少水稻田产生的甲烷排放。
4. 推行森林试种和土地保护通过森林试种和荒漠化土地治理，可以降低土壤侵蚀的风险，减少尘土飞扬，保护大气环境。
(小麦、玉米、水稻等农作物名称)温室气体排放报告
附录A
（资料性附录）
报告格式模板
（小麦、玉米、水稻等农作物名称）温室气体排放报
告
报告主体(盖章)：
报告年度：
编制日期：年月日
本报告主体核算了年度温室气体排放量，并填写了相关数据表格。
现将有关情况报告如下：
一、生产者基本情况
生产者基本信息应包括报告主体名称、单位性质、报告年度、所属行业、统一社会信用代码、法定代表人、填报负责人和联系人信息。
二、温室气体排放量
生产者应报告在核算和报告期内温室气体排放总量，并分别报告稻田CH4排放，农田施用含氮肥料造成的农田N2O排放，农田管理、运输、以及企业其他活动消耗化石燃料的CO2排放，购入电力和热力的CO2排放，秸秆处置利用的CH4和N2O排放，以及沼气回收利用和土壤固碳等带来的温室气体减排固定量。
三、活动数据及来源说明
生产者应报告小麦、玉米和水稻生产的农田面积，化肥、有机肥和其他含氮物质的投入量，所使用的不同品种化石燃料的消耗量和相应的低位发热量，购入的电力/热力量，秸秆处置利用方式等信息。
四、排放因子数据及来源说明
生产者应报告水稻田的甲烷排放因子，投入的各类含氮肥料的氧化亚氮排放因子，消耗的各种化石燃料单位热值含碳量和碳氧化率数据，采用的电力/热力排放因子，以及农田管理模式对应的土壤碳库库变化因子。
如果组织生产其他产品，则应按照相关行业的组织温室气体报告的要求报告其排放因子数据及来源。
本生产者承诺对本报告的真实性负责。
法人(签字)：
年月日
表A.1报告主体基本情况
表A.2温室气体排放量
注：标记*项目的排放量不计入总排放量。
表A.3报告主体排放活动水平数据
表A.4报告主体排放因子数据。
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第29卷第3期2011年5月干旱地区农业研究Agricultural Research in the Arid Areas Vol.29No.3May 2011收稿日期:2010-10-15基金项目:国家自然科学基金(30860135);国家科技支撑重点课题(2006BAD15B05);内蒙古农业大学创新团队;现代农业产业技术体系建设专项资金(nycytx-14)作者简介:张志栋(1979 ),男,内蒙古乌兰察布市人,在读博士,研究方向为耕作制度与农业生态系统。
E -mail:zhangz d2006@126.c om 。
通讯作者:刘景辉(1965 ),男,内蒙古通辽人,教授,博士,研究方向为耕作制度与农业生态系统。
E -mail:caulj h @si ;cauljh@ 。
旱作燕麦不同耕作方式对土壤温室气体排放的影响张志栋1,刘景辉1*,YU Qing 2,王润莲1,王永强1崔凤娟1(1.内蒙古农业大学,内蒙古呼和浩特010018;2.加拿大农业部东部谷物与油料作物研究中心,加拿大渥太华K1A 0C6)摘 要:采用静态箱法测定了常规耕作、免耕留低茬低覆盖、免耕留高茬低覆盖、免耕留低茬高覆盖和免耕留高茬高覆盖5个处理条件下燕麦播种前、生育过程中和收割后土壤CO 2、C H 4和N 2O 的排放通量。
结果表明:CO 2排放通量呈单峰曲线变化,峰值出现在苗期;C H 4排放通量多为负值,表现为 吸收 ,季节性变化不明显;N 2O 排放规律性不明显。
处理间相比,CO 2排放通量和CH 4吸收通量从大到小依次为常规耕作、免耕留低茬低覆盖、免耕留高茬低覆盖、免耕留低茬高覆盖和免耕留高茬高覆盖;N 2O 与C O 2的排放趋势相反;温室气体综合排放效应与CO 2趋势一致。
免耕留茬秸秆覆盖减少了CO 2排放和CH 4吸收,增加了N 2O 排放,温室气体综合排放效应降低,有利于温室气体减排,但不同处理温室气体排放的长期效应还有待研究。
关键词:燕麦;耕作方式;温室气体排放;旱作;农牧交错区中图分类号:S154.1 文献标识码:A 文章编号:1000-7601(2011)03-0112-06温室气体是指地球大气中导致温室效应的气体,主要包括C O 2、C H 4和N 2O 等。
大气中不断增多的CO 2是导致全球变暖的主要原因[1~3]。
与C O 2相比,C H 4在大气中停留时间更长,红外线吸收能力更强[4],其增温效应大约是CO 2的25倍[5];N 2O 的增温效应则更大[6~8],具有更强的增温潜势。
土壤产生与排放CO 2、CH 4和N 2O 等温室气体的过程,也是陆地生态系统碳氮循环和土壤碳氮库的主要输出途径[9]。
土壤耕作对农田温室气体排放具有重要影响[10~12],大规模的翻耕和秸秆燃烧造成了土壤有机质大量损失,使农田成为温室气体一个重要排放源。
发达国家由于实行少耕、免耕等耕作措施,使农业土壤碳库呈稳定增长的趋势,较显著地弥补了其它领域的碳排放[13,14]。
20世纪80年代以来我国也采取了秸秆还田、少免耕等耕作措施,使农田土壤有机碳库基本上呈增长趋势[10]。
目前,对我国农田生态系统温室气体排放的研究主要集中南方水田或灌溉条件较好的区域,北方旱作区的研究相对较少,对北方农牧交错区生态条件脆弱、自然环境较为恶劣地区的研究则鲜有报道。
本文旨在研究常规耕作、免耕不同留茬高度及不同秸秆覆盖量等旱作耕作方式对燕麦田温室气体排放通量的影响及其综合温室效应,为评估旱作不同耕作方式土壤固碳潜力和温室气体减排提供依据。
1 材料与方法1.1 试验区概况本试验于2008年至2009年在位于呼和浩特市武川县的内蒙古农业大学燕麦良种繁育基地(111 E,41 N)进行,2008年做燕麦预备留茬及秸秆覆盖处理,2009年进行试验测定。
武川县位于内蒙古自治区中部,阴山北麓,海拔1500m 左右,属中温带大陆性季风气候,年平均气温3.0 ,年平均降水300mm 左右,无霜期约110d,土壤属于栗钙土,质地偏砂,易受侵蚀,是典型的农牧交错带和严重风蚀沙化区。
试验区0~20c m 耕层常规耕作和免耕田土壤有机质含量分别为6.2mg/g 和6.9mg/g,全氮含量分别为0.47mg/g 和0.56mg/g,全磷含量分别为0.42mg/g 和0.46mg/g 。
1.2 试验设计和测定方法试验设5个处理,分别是:(1)常规耕作(C T):传统收割后进行常规耕翻,春季再种植作物,耕翻深度20cm;(2)免耕留低茬低覆盖(DD):免耕留茬10cm,秸秆覆盖量1500kg/hm 2;(3)免耕留高茬低覆盖(GD):免耕留茬20cm,秸秆覆盖量1500kg/hm 2;(4)免耕留低茬高覆盖(DG):免耕留茬10c m,秸秆覆盖量3000kg/hm 2;(5)免耕留高茬高覆盖(GG):免耕留茬20c m,秸秆覆盖量3000kg/hm 2。
试验重复3次,小区面积4m 15m=60m2,试验采用随机区组设计。
各处理肥料运筹一致,均为基施氮肥(N)52kg/hm2,磷肥(P2O5)45kg/hm2。
供试作物为燕麦(Avena nuda L.),品种为燕科1号。
2009年6月11日播种,10月5日收割。
温室气体测定时间为6月9日(播种前)、7月9日(苗期)、8月9日(拔节期)、9月9日(成熟期)和10月9日(收割后),共测定5次,每次测定时间为上午11 00时至12 00时。
温室气体采用静态箱法测定。
静态箱由有机玻璃材料制成,呈长方体形,分箱体和底座两部分。
箱体规格:30cm 30cm 60cm(长 宽 高),底座规格:35cm 35cm 5cm(长 宽 高)。
箱体内装有搅拌空气的小风扇,箱体底面开口,连接带有凹槽的底座。
测量时移除测定区地表覆盖物及植株,将底座封闭嵌入土壤内5cm,每个取样点固定一底座,然后将箱体置于底座凹槽内,凹槽内用水密封,保证箱内气体和大气不进行交换。
采样前将箱内风扇打开,使箱内气体混合均匀。
在盖箱后,分别于0、10、20、30min用50ml注射器采集气体通过旋转三通阀转移到0.5L气体采样袋备测(气袋为化工部大连光明化工研究所生产的铝膜气样袋,200ml)。
温室气体排放用气相色谱法测定。
气体通量计算公式如下:F=d c/d t(hM w T st)/M v(T st+T)[15]式中,F为排放速率mg/(m2 h)或 g/(m2 h)。
d c/d t为箱内痕量气体随时间的变化率;h为采样箱高度;M w为痕量气体的摩尔质量;T st为标准状态下的温度273.2K;M v为痕量气体的摩尔体积;T为测定时土壤温度。
1.3 数据统计与分析方法所有数据分析均采用Excel2003和SPSS16.0数据统计分析软件完成。
2 结果与分析2.1 不同耕作方式对旱作燕麦田土壤CO2排放的影响图1表明,在燕麦全生育期C O2排放通量呈单峰曲线变化,播种前较低,播种后逐渐上升,苗期(7月9日)达到峰值,以后呈逐渐下降趋势。
CO2排放通量与燕麦生育期、当时的气温和所处的季节关系密切,7月9日气温最高,排放通量达到最大值,播种前(6月9日)和收割后(10月9日)气温相对较低,排放通量仅相当于峰值的28.46%~60.68%(表1);与收割后(10月9日)相比,播种前的气温略低,但C O2排放通量明显较高。
在各测定时期,常规耕作C O2排放通量最大,其次为免耕留低茬低覆盖处理、免耕留高茬低覆盖处理和免耕留低茬高覆盖处理,免耕留高茬高覆盖处理最低。
以7月9日苗期为例,C O2排放通量免耕留低茬低覆盖处理为709.95mg/(m2 h),免耕留高茬低覆盖处理为676.97mg/(m2 h),免耕留低茬高覆盖处理为599.01mg/(m2 h)和免耕留高茬高覆盖处理为571.18mg/(m2 h),分别是常规耕作795.55mg/(m2 h)的89.24%、85.09%、75.29%和71.80%。
就测定期间C O2平均排放通量比较,免耕留低茬低覆盖处理、免耕留高茬低覆盖处理、免耕留低茬高覆盖处理和免耕留高茬高覆盖处理分别比常规耕作排放通量减少14.61%、19.73%、32.25%和41.97%(表1);免耕留茬覆盖各处理CO2排放通量与常规耕作差异显著,免耕同一留茬高度不同覆盖量处理间差异显著,而免耕同一覆盖量不同留茬高度间差异不显著(表1)。
表明秸秆覆盖比留茬高度对CO2排放通量的影响更为明显。
但就少雨多风的研究区而言,适当的留茬高度是提高秸秆覆盖效率的保证。
图1 不同耕作方式对燕麦田土壤CO2排放的影响Fi g.1 The effects of different tillage methods onC O2fluxes from the soil2.2 不同耕作方式对旱作燕麦田土壤C H4排放的影响图2显示,各处理在测定期间C H4排放通量多为负值,即土壤与大气的交换表现为吸收的结果,土壤为大气C H4的吸收 汇 。
在测定期间常规耕作C H4吸收通量最大,其次是免耕留低茬低覆盖处理、免耕留高茬低覆盖处理和免耕留低茬高覆盖处理,免耕留高茬高覆盖处理最小。
播种前(6月9日),常规耕作、免耕留茬低覆盖处理和免耕留茬高覆盖处理间C H4排放通量差异明显,其C H4排放通量分别为:常规耕作-2.48mg/(m2 h),免耕留低茬低覆113第3期 张志栋等:旱作燕麦不同耕作方式对土壤温室气体排放的影响表1 不同耕作方式土壤温室气体排放通量范围与平均值T able 1 The range and average of greenhouse gases emissi on fluxes from the soil under different tillage methods代码Code 处理Treatment通量范围Range of emi ssion fluxesCO 2mg/(m 2 h)CH 4mg/(m 2 h)N 2Og/(m 2 h) 通量平均值Average of emission fluxes CO 2 mg/(m 2 h) CH 4 mg/(m 2 h) N 2O g/(m 2 h) CT 常规耕作Conventional tillage 232.15~795.55-2.48~-1.16 5.08~18.03513.92a -1.65a 9.82a DD 免耕留低茬低覆盖No -tillage with lo w stubble and low mulch214.28~709.95-1.57~-1.047.28~17.43448.42b -1.37bc 14.55b GD 免耕留高茬低覆盖No -tillage with high s tubble and low mulch207.22~676.97-1.57~-1.0020.23~34.16429.23bc -1.20b 28.27c DG 免耕留低茬高覆盖No -tillage with low s tubble and high mulch170.47~599.01-1.37~-0.2426.99~49.78388.60cd -0.78c 38.49d GG免耕留高茬高覆盖No -tillage wi th hi gh stubble and hi gh mulch167.83~571.18-0.87~0.4930.45~62.32362.00d-0.45c44.79e注:表中小写字母a 、b 、c 、d 、e 表示同列数据在0.05水平上的差异显著性。