SCI TOTAL ENVIRON | 生物炭对覆盖滴灌玉米温室气体排放和土壤固碳的影响

论文内容

研究背景：

最近的研究已经证明了作物残茬衍生的生物炭改性玉米系统对温室气体和土壤碳固存的变化(例如Agegnehu等人，2016;Lentz et al, 2014;Uzoma等人，2011;Zhang et al .， 2016)。在一项为期1年的玉米田研究中，在旱地土壤中施用10-30 tha-1的生物炭，土壤总碳平均增加4.39倍(Uzoma et al, 2011)。Zhang等(2012)发现，在玉米生育期，在钙质壤土上，施用20和40 tha - 1的生物炭分别使施氮的N2O和CH4的GWP降低24%和48%，不施氮的则分别使N2O和CH4的GWP降低10%和42%。与施用氮肥的非生物炭对照区相比，在施用20和40 t ha-1时，生物炭基田的N2O总排放量也相应减少了11%和42%。Lentz等人(2014)指出，在相同的施氮量下，一次性施用生物炭(22.4 t / h-1)可使土壤中的CO2(增加20%)和N2O(增加50%)增加。气候变化日益引发严重的全球环境问题。中国是最大的温室气体(GHG)排放国，其目标是到2030年将单位国内生产总值的温室气体排放量减少60-65% (Wu et al, 2019)。农业直接向大气中释放了大量的CO2、CH4和N2O (Carlson等人，2017;Yang et al .， 2019)，占总金额的17%，而在中国，这一比例估计接近30% (Tian et al .， 2014)。氮肥是获得可接受作物产量的最重要的农艺措施之一，但长期施用合成氮肥会导致温室气体产量增加(Behnke等人，2018;夏等人，2017)。在中国，据报道，在氮肥链下，农田年温室气体排放总量从1980年的131 Tg CO2-equivalent稳步增长到2010年的452 Tg CO2-equivalent，增长了2.45倍，预计到2030年将接近564 Tg CO2-equivalent (Zhang et al, 2013)。第一个生长期施用生物炭对后续作物生长期温室气体和全球潜能值的影响尚不清楚。内蒙古是中国经济作物主产区，每年作物残茬产量约为2.8 × 107吨(Yin et al .， 2018)。农作物秸秆的有效利用，如生产秸秆生物炭，是环境保护和农业可持续发展的关键问题。我们假设仅在第一年施用残渣生物炭可以通过影响覆盖滴灌玉米生产的土壤理化性质来减少土壤温室气体排放。

研究内容：

研究结论：

在内蒙古干旱气候条件下，在地膜覆盖和滴灌条件下，玉米残渣生物炭添加量B15 (15 t ha−1)和B30 (30 t ha−1)显著降低了玉米第一个生长季土壤总CO2、CH4和N2O的排放。B45 (45 t ha−1)的生物炭处理第一年增加了CH4的排放量，第二年减少了CH4的排放量。与B15和B45相比，B30对N2O和CH4的全球变暖潜势和温室气体排放强度有更大的降低，对土壤有机碳有更大的固存作用，对玉米产量有更大的提高。B30生物炭处理对土壤水分、土壤温度和有效氮含量的改善潜力也更大。从减少温室气体排放、改善土壤质量和促进干旱气候下覆盖和滴灌种植制度下作物生长的角度考虑，建议生物炭施用量为30 t ha-1。

期刊信息

期刊：Science of the Total Environment

影响因子（2022）：9.8

中科院分区：环境科学与生态学一区

转自：“农科学术圈”微信公众号

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