深层秸秆还田减少由降雨事件引起的土壤二氧化碳排放增量

《European Journal of Soil Science》：Deep Straw Incorporation Reduces Soil CO2 Emission Increments Caused by Rainfall Events

　　

摘要

秸秆深掺作为一种可持续农业实践，减少了二氧化碳（CO₂）排放并缓解了全球变暖。不同土层的 CO₂ 动态受土壤水分垂直分布的影响，尤其是在频繁发生极端降雨事件的情况下。然而，在秸秆深掺条件下，CO₂ 动态对不同土壤水分的响应仍知之甚少。在本土柱模拟实验中，设定了两种降雨模式（30 次每次 10 mm 和 4 次每次 75 mm）和三种秸秆掺混处理（CK：不掺秸秆，浅掺：秸秆掺入 0–20 cm 层，深掺：秸秆掺入 0–40 cm 层）。在实验期间，测量了 CO₂ 浓度、CO₂ 通量、土壤水分、易氧化有机碳（ROC）和微生物胞外酶活性。秸秆深掺的 CO₂ 累积排放量减少了 26.4%–36.3%，而秸秆深掺 20–40 cm 土层的平均 CO₂ 浓度比浅掺高 36.3%–82.3%。在秸秆深掺条件下，由 75 mm 降雨事件引起的 CO₂ 累积排放量增量（15.5%–16.6%）小于浅掺条件下的增量（20.6%–23.8%）。同时，当受到 75 mm 降雨事件刺激时，CO₂-C 与秸秆-C 输入量的比率从浅掺的 16.9% 降至 36.4%，变为深掺的 8.6%–17.6%。秸秆深掺通过增加胞外酶活性和 ROC 含量提高了 20–40 cm 土层的 CO₂ 浓度，但 0–20 cm 土层起到了屏障作用，阻碍了 CO₂ 向上运输。秸秆掺混与 75 mm 降雨的协同作用在浅掺条件下引起了 0–20 cm 土层 CO₂ 浓度脉冲，并向大气产生了更强烈的排放。我们的研究阐明了秸秆深掺有利于雨养农业生态系统的碳汇，为气候变化下的秸秆管理实践提供了新见解。

要点

• 不同土壤水分影响了不同秸秆掺混条件下的 CO₂ 动态。
• 在土柱中连续监测了 CO₂ 动态和土壤水分。
• 秸秆深掺使 CO₂ 累积排放量减少了 26.4%–36.3%。
• 极端降雨加剧了土壤 CO₂ 浓度和累积排放量。

利益冲突

作者声明无利益冲突。

数据可用性声明

支持本研究结果的数据可根据合理请求从通讯作者处获得。