腐熟剂适宜用量显著提高秸秆腐解率并降低麦玉轮作农田周年温室气体排放

摘要

[目的]长期秸秆还田易因腐解不足引发土壤结构退化及环境风险。本研究基于关中平原冬小麦-夏玉米轮作（麦玉轮作）农田开展秸秆全量还田试验，旨在探究施加不同剂量腐熟剂对麦玉轮作系统秸秆腐解特征及温室气体排放的影响，实现作物产量提升以及温室气体减排。[方法]于2020-2021年在陕西省杨凌示范区进行试验，采用单因素完全随机区组设计，设置腐熟剂30 kg/hm²（T1）、45 kg/hm²（T2）、60 kg/hm²（T3）、75 kg/hm²（T4）共4个处理，以不施腐熟剂（CK）为对照，通过田间试验测算温室气体的周年排放规律，剖析其对全年土壤温室气体（CO₂、N₂O和CH₄）排放特征的影响。[结果]在还田后30、90、120和360 d时，T2的腐解率分别较CK增加30.66%、10.68%、6.95%和3.21%，其中30、90 d时腐解率显著高于CK。该区域农田土壤CO₂和N₂O是排放源，CH₄是吸收汇。施加不同剂量腐熟剂可显著调节温室气体的排放速率与总量。与CK相比，T3处理下周年CO₂和N₂O累计排放量显著降低，而周年CH₄累计吸收量增加2倍。此外，腐熟剂施加对麦玉轮作农田土壤周年温室气体的综合增温潜势（GWP）亦有显著影响。T2处理农田土壤周年GWP为2 107.01 kg CO₂-eq/hm²，温室气体排放强度为0.11 kg CO₂-eq/hm²。不同处理之间GWP表现为T4>T1>T2>CK>T3，且不同处理间差异显著（P<0.05）。T3处理农田土壤周年GWP最低，为1 833.20 kg CO₂-eq/hm²，而温室气体排放强度在T4下达到最大，为0.13 kg CO₂-eq/hm²。施加不同剂量腐熟剂对夏玉米和冬小麦产量亦有显著影响，T2的夏玉米产量最高，为12 293.78 kg/hm²，冬小麦产量为7 318.50 kg/hm²，总产量最高。[结论]综上所述，秸秆还田配施45 kg/hm²的腐熟剂可加快秸秆分解速率，显著降低周年温室气体的排放量，优化了夏玉米和冬小麦周年产量，既能兼顾环境效益，又在成本控制上更具优势。

关键词

腐熟剂 / 秸秆还田 / 温室气体 / 腐解特征 / 作物产量