耕作方式对覆盖作物终止过程中一氧化二氮排放的影响

《Nutrient Cycling in Agroecosystems》：Nitrous oxide emissions as influenced by tillage practice for cover crop termination

覆盖作物残体处理方式影响N?O排放：对比浅翻+深翻与直接深翻耕作方式下，黑麦草、车前草及其混合物对春大麦田N?O排放的影响。结果显示浅翻+深翻处理在翻耕前产生11%排放，而直接深翻仅2%，但总排放量仍比后者高（3.6-7.0 vs 1.2-3.8 kg·ha?1）。N?O排放与土壤含水量直接相关，浅翻处理因残体降解滞后导致排放时间延迟。

　　

摘要

当覆盖作物残余物被翻入土壤时，可能会影响一氧化二氮（N₂O）的排放。本案例研究了耕作方式和覆盖作物组成对N₂O排放量及其时间动态的影响。研究选用了多年生黑麦草（RG，Lolium perenne）、车前草（PL，Plantago lanceolata）、RG-PL组合以及RG-PL-RC组合（RG-PL-RC，Trifolium pratense）作为试验作物。这些作物要么通过浅层旋耕后进行犁耕处理（ro?+?plou），要么直接进行犁耕处理（plou），随后种植春大麦（Hordeum vulgare）。2021年3月中旬至6月中旬（生长日72–166天），研究人员使用八个自动监测装置持续监测N₂O的排放情况。结果表明，在旋耕后但犁耕前的阶段，ro?+?plou处理方式的累计N₂O排放量占总排放量的11%；而在仅进行犁耕处理的处理方式中，这一比例仅为2%。在所有处理方式中，92%的N₂O排放发生在犁耕之后，且仅限于5月有降雨的情况下。与ro?+?plou处理方式相比，犁耕处理方式产生的N₂O峰值更高、持续时间更短。多年生黑麦草、车前草和RG-PL组合主要在白天达到N₂O排放高峰，而RG-PL-RC组合则在夜间排放量更高。总体而言，犁耕处理的累计N₂O排放量（3.6–7.0公斤/公顷）高于旋耕处理方式（1.2–3.8公斤/公顷），这一现象同样体现在按产量比例换算的N₂O排放量上。在犁耕处理方式中，N₂O排放量与土壤中充满水分的孔隙空间直接相关；而在旋耕处理方式中，由于土壤条件适宜N₂O排放时残余物的分解过程更为迅速，因此存在长达5天的时间滞后。因此，旋耕处理方式相比犁耕处理方式有助于减少N₂O排放，但这可能需要土壤具有良好的排水性能。