桓台县冬小麦和夏玉米秸秆长期还田的生态效益分析

摘要：

山东省桓台县作为江北第一个“吨粮县”,1980年以来农业集约化得到了快速发展.随着燃料需求的减少以及畜牧养殖与作物生产的分离,作物秸秆处理已日益成为当地农民和技术人员面临的巨大挑战.该地区冬小麦和夏玉米秸秆从1980年开始,还田比例逐步增加,到2010年两季秸秆接近全部还田.我们查阅年鉴数据,结合长期定位试验,收集相关数据计算和分析桓台地区1980-2014年期间的作物和秸秆产量、秸秆养分含量、土壤养分及有机碳状况、温室气体排放和氮淋溶等,并对秸秆还田的农田生态效应进行系统评估.研究发现,到2014年,两季秸秆还田对N、P、K养分的贡献率(即还田秸秆养分量与还田秸秆和肥料养分总量的比值)分别为19.3％、15.8％和59.8％.随着秸秆还田量的增加,土壤有机碳(SOC,0-20 cm)含量从(7.8± 1.6) g/kg(1980年)增加到(11.0±2.3) g/kg(2014年),土壤碱解氮、速效磷和速效钾分别提高了134.0％、138.5％和62.2％.秸秆还田可以降低农田氮素损失,2010年代全县县域内减少温室气体排放量为24528Mg CO2-eq a-1,氨挥发和氮淋溶分别减少156.4 Mg N hm-2和287.4 Mg N hm-2.综上,秸秆还田能显著改善农学和环境效益,提高土壤固碳减排潜力,降低氮素投入量并减少氮素损失.今后农业生产中,在直接还田基础上,秸秆综合利用可以进一步优化(如进行堆肥或替代畜牧饲料等),从而增加秸秆还田的经济和环境效应.

关键词：秸秆还田、集约化农业、土壤有机碳、温室气体、养分、生态效应

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资助基金：十三五国家重点研发计划项目;河北农业大学引进人才科研专项

在线出版日期：2020-08-07（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共12页

页码：4157-4168