保护性耕作对黄土高原半干旱地区农田土壤碳通量的影响

摘要

目的]探究保护性耕作对陇中黄土高原半干旱地区旱作农田土壤二氧化碳（CO₂）和甲烷（CH₄）排放的影响，阐明两者的排放特征及主要影响因素，为区域农业生态可持续发展和制定有效的增产减排政策提供科学参考。[方法]以传统耕作（CT）为对照，布设免耕（NT）、传统耕作+秸秆覆盖（CTS），免耕+秸秆覆盖（NTS）3种保护性耕作措施，利用静态暗箱—气相色谱法测定旱作春小麦农田土壤CO₂和CH₄排放通量，同时对土壤理化性质和小麦产量进行同期测定。[结果]（1）与CT处理相比，NT,NTS和CTS处理的CO₂累积排放量分别减少17.34%,15.67%和1.52%;CH₄累积吸收量分别提高11.95%,16.26%和0.16%；全球增温潜势（GWP）分别减少17.66%,16.01%和1.5%；温室气体排放强度（GHGI）分别降低38.15%,45.15%和24.98%。（2）各处理的土壤有机碳（SOC）和微生物量碳（MBC）含量随土层的加深呈减少趋势；在0—40 cm土层，NT,NTS和CTS处理的SOC和MBC含量均高于CT处理。（3）相关性分析表明，土壤温度和SOC与CO₂排放通量呈极显著正相关（p<0.001），与CH₄吸收通量呈极显著负相关（p<0.001）；而土壤含水量与CO₂排放通量呈极显著负相关（p<0.001），与CH₄吸收通量呈极显著正相关（p<0.001）。冗余分析结果则显示，土壤含水量、土壤温度和SOC是影响土壤碳通量的关键因素，其中土壤含水量最为重要。[结论]保护性耕作能够减缓研究地区旱作农田土壤温室气体排放，降低其对温室效应的贡献，同时显著增加小麦产量。综合生态效益与经济效益来看，可以优先考虑将免耕与秸秆覆盖相结合作为该地区农田实现增产减排的耕作措施。

关键词

保护性耕作 / 旱作农田 / 春小麦 / 土壤碳通量