河南省不同生态区小麦-玉米两熟制农田碳足迹分析

农业碳足迹分析是衡量整个作物生产过程中碳排放的重要方法,对指导农业低碳生产具有重要意义。为了解河南省不同地区小麦(Triticum aestivum L.)-玉米(Zea mays L.)轮作周年生产过程中碳足迹来源,于2018—2019年间,在河南省豫南、豫中、豫北及豫西4个不同类型的生态区开展田间试验。每个地区分别设置示范区和农民常规区采样点,采用静态箱法-气相色谱法检测土壤中CH4和N2O的排放,并采用用全球增温潜势(GWP)衡量不同区域的增温效应。同时利用碳足迹分析方法定量分析粮食生产中各项碳排放源的相对贡献。结果表明,河南省农田CH4的年吸收量为203.53—332.76 mg·m^−2,N2O的年吸收量为231.86—296.12 mg·m^−2。相比于常规区,豫南、豫中、豫北及豫西示范区农田的GWP降低4.79%、15.24%、5.08%和9.32%。小麦-玉米周年碳足迹表现为豫北最高为5229.63 hm^−2,豫南最低为3046.52 kg·hm^−2,其中碳足迹主要来源是灌溉电力和化肥投入,占总排放量的52.71%—74.04%,其次是土壤直接排放和机械耗油。示范区的单位产量碳足迹平均为0.21 kg·kg^−1,常规区为0.26 kg·kg^−1。总体来看优化氮肥投入及合理灌溉管理是降低小麦-玉米周年生产的碳排放的重要途径,而针对不同生态区的环境特点仍需因地制宜的制定减排措施。

不同施氮措施对冬小麦农田土壤温室气体通量的影响

农田生态系统是大气中温室气体重要的排放源,其温室气体排放量占全球人为活动产生总量的10%-12%,减少农田生态系统温室气体的排放,对于减少温室气体排放总量,缓解全球变暖具有积极的作用。以河南省平顶山市冬小麦农田为研究对象,设置5种施氮措施,分别为:尿素+脲酶抑制剂(U+HQ)、尿素+硝化抑制剂(U+DCD)、尿素+脲酶抑制剂+硝化抑制剂(U+HQ+DCD)和包膜尿素(PCU),并以尿素(U)为对照,采用静态暗箱-气相色谱法测定分析了冬小麦栽培关键阶段N_2O、CO_2和CH_4通量及其累积通量。研究表明,3种温室气体通量均随小麦生长呈先降低后升高再降低的趋势。与U相比,其他4种施氮措施均减少N_2O累积通量,减排效果呈U+DCD>PCU>U+HQ>U+HQ+DCD的规律,其中U+DCD及PCU减排效果较显著,降幅分别为44.44%和20.99%(P<0.05);除U+HQ外,U+DCD、U+HQ+DCD和PCU均显著降低了CO_2的累积排放量(P<0.05),减排效果呈U+HQ+DCD (42.29%)>PCU (40.84%)>U+DCD (34.78%)>U+HQ (6.07%)的规律;其他4种施氮措施均显著降低了CH4的累积吸收量(P<0.05),其中U+DCD和U+HQ+DCD降幅较大,分别为48.21%和49.40%(P<0.05)。与U相比,其他4种施氮措施均显著降低了温室气体全球增温潜势,减排效果呈PCU>U+HQ+DCD>U+DCD>U+HQ,降幅分别为38.29%、36.64%、36.03%、6.54%(P<0.05)。不同施氮措施对小麦产量有显著影响(P<0.05),呈U+DCD>U+HQ>U>PCU>U+HQ+DCD的规律。综合分析表明,普通尿素配施硝化抑制剂可以有效降低温室气体排放并提高冬小麦产量。