少免耕及秸秆还田小麦间作玉米的碳排放与水分利用特征

• 作者: 冯福学 柴强 殷文 甘延太 胡发龙 赵财
• 来源期刊: 中国农业科学
• 关键词: 绿洲灌区 带状耕作 小麦间作玉米 碳排放 水分利用效率
• 年，卷（期）: 2016,（1）
• 所属期刊栏目: 土壤肥料·节水灌溉·农业生态环境
• 页码范围: 120-131
• 语种: 中文
• DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2016.01.011

摘要

[目的]利用间作和保护性耕作对土壤碳减排及水分高效利用的潜力,将二者集成于同一系统中以发挥各自的优势并催生彼此间的协同效应,从而建立减排与节水双赢的间作高效种植模式.[方法]以河西绿洲灌区长期规模化种植的小麦间作玉米为研究对象,集成应用保护性耕作的理论与技术,利用带状耕作和秸秆覆盖建立免耕立茬(NTSSI)、免耕秸秆覆盖(NTSI)、少耕秸秆翻压(TISI)和传统收割(CTI)4种处理,并以传统收割单作小麦(SW)和单作玉米(SM)作为对照,系统研究了不同处理土壤呼吸与作物耗水状况.应用土壤呼吸测定系统EGM-4(environmental gas monitor-4,UK,PP system)测定土壤呼吸速率,以此计算不同处理生育期内土壤碳排放总量.用产量与耗水和土壤碳排放量与耗水两种方法计算水分利用效率,客观评价间作系统的水分利用状况.[结果]不同种植模式中,单作玉米土壤呼吸速率最大(1.57 μmol CO2·m-2·s-1),间作次之(0.83 μmol CO2·m-2·s-1),单作小麦最小(0.72μmol CO2·m-2·s-1);4种秸秆还田方式中,NTSI处理土壤呼吸速率最低,2011与2012年分别较CTI降低了20.4％和11.9％,由此减少碳排放量12.4％.在间作中集成应用带状耕作和秸秆覆盖能有效降低系统耗水总量、增加产量、提高水分利用效率(WUEGY),与CTI处理相比,NTSI处理平均减少耗水量达4.1％,增产29.7％,水分利用效率提高15.6％.同时,间作系统的单位耗水碳排放平均降低了5.9％,碳排放效率提高了28.2％.[结论]小麦间作玉米与保护性耕作结合,并集成应用带状耕作及秸秆覆盖技术可使系统的产量、碳排放和耗水得到有效协调,能促进耗水更多转化为作物产量并降低在该转化过程中产生的碳排放,实现碳减排与水分高效利用的协同促进.