绿肥不同还田方式对土壤温室气体排放的影响

doi:10.11686/cyxb2020431

摘要/Abstract

摘要：

为探究不同绿肥在翻压和覆盖两种还田方式下引起的温室气体排放及对土壤微生物量碳氮的影响。采用室内培养试验，设置光叶苕子翻压（VB）、光叶苕子覆盖（VS）、黑麦草翻压（RB）、黑麦草覆盖（RS）和无绿肥（CK） 5个处理，测定土壤CO₂、N₂O、CH₄浓度和微生物量碳（MBC）和微生物量氮（MBN）含量，分析了土壤温室气体的排放速率、累积排放量以及综合增温潜势。结果表明，绿肥还田显著提高了土壤CO₂、N₂O的排放，不同还田方式（翻压与覆盖还田）及不同绿肥品种对CO₂、N₂O排放的影响存在显著差异。覆盖还田较翻压还田显著降低了CO₂、N₂O排放。培养期内绿肥覆盖处理CO₂的排放速率和累积排放量比翻压处理降低17.07%~18.55%和8.15%~9.79%；N₂O的排放速率和累积排放量降低22.91%~38.35%和17.97%~34.39%。在相同还田方式下，不同绿肥品种显著影响了CO₂、N₂O排放，豆科绿肥还田引起的CO₂、N₂O累积排放量比禾本科绿肥高8.87%~10.85%和21.90%~52.42%。各处理土壤温室气体的排放与土壤微生物量碳、微生物量氮（MBC、MBN）含量呈显著正相关，绿肥翻压还田显著提升了MBC、MBN含量，比覆盖还田高21.42%~40.52%和28.22%~34.23%。综上，绿肥覆盖还田比翻压还田更能有效减少土壤温室气体的排放，且有利于保护生态环境和节约人工成本，但是对作物生长及产量的影响有待田间试验验证。

关键词: 绿肥, 还田方式, 温室气体

Abstract:

There is little published data on the impact on subsequent greenhouse gas emissions of different green manure types and return regimes. To address this knowledge gap， a 91-day laboratory incubation experiment was conducted to explore the greenhouse gas emission impacts of green manure types and return regimes. In this study， two green manure species （vetch and ryegrass） with contrasting herbage C∶N ratios were incubated in two different return regimes （surface mulching and burial） to compare soil greenhouse gas emission of the four treatment combinations. Green manure return significantly increased soil CO₂ and N₂O emissions at all stages of the 91-day incubation period， and soil CO₂ and N₂O gas emissions also differed significantly between return regimes （surface mulching or burial） and plant species （vetch or ryegrass）. The CO₂ emissions associated with surface mulching were significantly lower than those following burial. During the incubation period， surface mulching reduced the CO₂emission rate and cumulative total emission by 17.07%-18.55% and 8.15%-9.79%， respectively， and reduced N₂O emission rate and cumulative emission by 22.91%-38.35% and 17.97%-34.39%， respectively， compared to burial. For a given return method， green manure species significantly affected CO₂ and N₂O emissions. The cumulative emissions of CO₂ and N₂O following leguminous green manure return were 8.87%-10.85% and 21.90%-52.42% higher， respectively， than those of Poaceous green manure. There was a significant positive correlation between greenhouse gas emissions and soil microbial biomass carbon and nitrogen （MBC， MBN） in each treatment. Compared with surface mulching， green manure burial increased MBC by 21.42%-40.52% and MBN by 28.22%-34.23% （P<0.05）. To sum up， green manure mulching can reduce greenhouse gas emissions more effectively than ploughing， and is thus conducive to protecting the ecological environment and saving labor costs， but the impact on crop growth and yield needs to be verified by field experiments.

Key words: green manure, returning regimes, greenhouse gas

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图/表 6

表1 供试绿肥养分含量

Table 1 The content of green manure

绿肥Green manure	碳Carbon (%DM)	氮Nitrogen (%DM)	磷Phosphorus (%DM)	钾Potassium (%DM)	碳氮比C/N
多年生黑麦草L. perennel	47.19±1.75	2.03±0.26	0.53±0.03	4.26±0.19	23.24±2.57
光叶苕子V. villosa	43.46±1.09	3.91±0.13	0.50±0.04	5.12±0.17	11.11±0.36

图1 绿肥不同还田方式对土壤温室气体排放速率的影响VB:光叶苕子翻压Vetch bury; VS:光叶苕子覆盖Vetch surface; RB:黑麦草翻压 Ryegrass bury; RS:黑麦草覆盖 Ryegrass surface; CK:对照Control.下同 The same below.

Fig.1 Effect of different returning methods of green manure on soil greenhouse gas release rate

图2 绿肥不同还田方式对土壤温室气体累计排放量的影响

Fig.2 Effect of different returning methods of green manure on soil greenhouse gas cumulative emission

表2 不同处理土壤温室气体的增温潜势

Table 2 Global warming potential (GWP) of greenhouse gases in different treatments (g CO2·kg-1)

项目 Item	增温潜势Warming potential			综合增温潜势 Comprehensive GWP
项目 Item	CO₂	CH₄	N₂O	综合增温潜势 Comprehensive GWP
VB	6.19a	-0.0089a	1.55a	7.73a
VS	5.04c	-0.0061b	0.96b	5.99c
RB	5.58b	-0.0039b	1.02b	6.60b
RS	4.63d	-0.0010c	0.78c	5.42d
CK	1.34e	0.0018d	0.21d	1.55e

图3 绿肥不同还田方式对土壤微生物量碳氮的影响不同小写字母表示各处理间差异显著(P<0.05)。Different small letters indicate significant difference among the treatments (P<0.05).

Fig.3 Effect of different returning methods of green manure on soil microbial biomass carbon and nitrogen

表3 温室气体累计排放量与微生物生物量碳、氮的相关性分析

Table 3 The correlation analysis of greenhouse gases cumulative emission， microbial biomass carbon and nitrogen

项目Item	N₂O	CH₄	增温潜势GWP	微生物量碳MBC	微生物量氮MBN
CO₂	0.930**	-0.824**	0.997**	0.878**	0.915**
N₂O		-0.895**	0.955**	0.943**	0.976**
CH₄			-0.848**	-0.926**	-0.947**
增温潜势GWP				0.901**	0.938**
微生物量碳MBC					0.977**

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