桓台县冬小麦和夏玉米秸秆长期还田的生态效益分析

• 作者: 张鑫 李菁园 孟凡乔 吴文良 李洪波 胡正江
• 来源期刊: 生态学报
• 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
• 年，卷（期）: 2022,（12）
• 所属期刊栏目: 研究论文
• 页码范围: 4157-4168
• 页数: 11页
• 语种: 中文
• DOI: 10.5846/stxb201907071424

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24528 Mg 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。