Sci. Total Environ.丨沟埋秸秆还田垄沟覆膜减少碳足迹和提高粮食产量 : 中国春玉米生产的可持续选择

论文内容

研究背景：

温室气体(GHG)排放是导致气候变暖的一个关键环境问题，特别是在农业集中区。农业活动产生的温室气体排放量约占全球温室气体排放量的14%，占人类活动产生的温室气体排放量的 23% 。此外，全球农业系统在过去十年中增加了10.1%的温室气体排放。在中国，与农业相关的温室气体排放量约占中国温室气体总排放量的32%。因此，需要采取有效的农业措施，实现更清洁、可持续的生产战略，以缓解全球气候变化，同时确保粮食安全。碳足迹(carbon footprint, CF)是温室气体排放管理的重要指标，即温室气体总量根据生命周期评估，由服务或产品产生。粮食作物的 CF 是生产者、决策者和公众应对全球挑战的有用标准，即在确保粮食安全的同时减少温室气体排放。日益严重的环境问题和粮食不安全要求大幅降低农业系统的 CF 。在中国，CO2-eq 排放源包括农业生产材料(如塑料薄膜)、氮肥施用(8-49%)和机械能耗(6-40%)。确定温室气体排放的主要来源并采取最佳农业做法，很可能有助于通过减少温室气体排放和 CF 来缓解气候变化 。

研究内容：

本研究开展了 6 年连续试验，研究了沟埋秸秆还田和垄沟地膜 覆盖对春玉米产量、土壤碳储量、温室气体排放、CF 及其相互作用的影响，为建立春玉米高产、高品质、高质量的春玉米栽培体系提供了实践和理论参考。低碳玉米秸秆还田栽培技术体系。与此同时，在玉米生产过程中，产量、经济回报和环境影响之间的权衡对粮食安全和区域农业的可持续发展至关重要。我们假设:(1)秸秆沟埋还田增加了农业投入，但随之而来的土壤碳储量和玉米产量的增加将抵消温室气体排放增加、 CF 减少的负面影响;(2)RP+S 在保持玉米高产的同时增加了碳储量和 CF。

2015 年 10 月开展了一项随机区组试验，包括 4 种治疗方法和 3 个重复，数据收集时间为 2016 年至 2021 年。地块面积4 × 8 m2。4 种还田方式分别为:(1)常规平耕(CK);(2)常规垄作沟埋秸秆还田(CK+S);(3)垄沟地膜覆盖;(4)沟埋秸秆还田垄沟覆膜(RP +S)。所有的耕作和还田措施开始于每年 9 月中下旬前一季玉米收获后。在还田和覆盖前，所有地块耕至 25 cm 深度，在 25 cm 深度混合 225 kg·ha−1 N 和 40 kg·ha−1 P(表 1)。4个处理的示意图如图S1。

研究结论：

在 6 年的试验中，RP+S 处理的玉米产量、水分利用效率、PFPN、收益和净收益均高于其他 3 个处理，且产量稳定性相对较高。秸秆还田和地膜覆盖措施显著增加了农业投入和温室气体排放总量。RP +S 的温室气体排放总量最高，主要是由于柴油和塑料薄膜的投入，但 CF 和 CF /净 回报最低。6 年后，RP 使土壤表层有机碳含量从 0 cm 下降到 20 cm，增加了温室气体净排放量。秸秆还田措施显著提高了 0 ~ 40 cm 土壤有机碳储量和春玉米产量，抵消了温室气体排放的增加。RP+S 具有较高的玉米产量和净收益，也增加了碳固存，减少了温室气体排放和玉米生产的化肥。因此，RP+S 有利于提高土壤肥力、生产力和经济效益，缓解环境影响和气候变化。未来，薄膜覆盖沟埋秸秆还田农机的成功研制，将为 RP+S 的大规模推广应用奠定基础。

转自：“农科学术圈”微信公众号

如有侵权，请联系本站删除！