摘要：为了研究生物炭及秸秆还田对干旱区玉米农田温室气体通量的影响,以内蒙古科尔沁地区玉米农田为试验对象,采用静态箱-气相色谱法对分别施入生物炭0 t·hm^-2(CK)、15 t·hm^-2(C15)、30 t·hm^-2(C30)、45t·hm^-2(C45)及秸秆还田(SNPK)的土壤进行温室气体(CO2、CH4 和N2O)通量的原位观测,并估算生长季CH4 和N2O 的综合增温潜势(GWP)与排放强度(GHGI)。结果表明:添加生物炭能够显著减少土壤CO2 和N2O 的排放量,并促进土壤对CH4 的吸收作用。其中处理C15 对CO2 的减排效果最好,与对照相比CO2 排放量降低21.16%。随着施入生物炭量的增加,生物炭对N2O 排放的抑制作用不断增强,处理C45 对减排效果最好,与对照相比N2O 排放量降低86.25%。处理C15 对土壤吸收CH4 的促进效果最好, CH4 吸收量增加56.62%;处理C45 对CH4 的排放有促进作用,使生长季土壤吸收CH4 减少81.36%。SNPK 对温室气体的减排作用接近处理C15。添加生物炭和秸秆还田对提高玉米产量和降低农田GWP 与GHGI 均有显著效果,施用生物炭及秸秆还田均有效提高了科尔沁地区的玉米产量,且玉米产量随着施入生物炭含量的增大而提升。从GWP 上来看,施用15 t·hm^-2 生物炭对温室气体减排的整体效果最好。从GHGI 上来看,施用生物炭及秸秆还田均具有一定的经济效益和减排意义,其中施用15 t·hm^-2 生物炭的综合效益最高。因此综合经济效益与环境因素,建议科尔沁地区农田在种植玉米时添加15 t·hm^-2 生物炭,如不具备购买生物炭条件,可以考虑秸秆还田来实现玉米增产与温室气体减排。

摘要：为了明确科尔沁沙丘—草甸梯级生态系统中不同生态系统生育期内温室气体通量变化规律及其影响因素,采用静态箱—气相色谱法,于2017年5—10月对呈梯级分布的半流动沙丘、半固定沙丘、人工林地、农田(玉米)和草甸湿地CO2,CH4和N2O通量进行了原位观测,并同步测量取样点的土壤温度、土壤含水量、土壤总有机质含量、总磷含量和总氮含量。对温室气体通量及其影响因子之间进行了相关分析,结果表明:科尔沁沙丘—草甸梯级生态系统上温室气体通量均具有明显的季节性变化,温室气体通量受到土壤含水量和土壤温度的显著影响,二者共同作用促进了温室气体通量的吸收或排放。在干旱半干旱地区,土壤含水量显著影响着土壤温室气体通量对土壤温度的敏感性,土壤温室气体通量随着温度的增加而增大,同时土壤含水量超过田间持水率时,土壤温室气体通量又会随着土壤含水量的增大而降低,从而影响土壤温室气体通量对土壤温度的响应。CO2通量的温度敏感性(Q10)表现为:农田(4.18)>草甸湿地(2.87)>人工林地(2.51)>半固定沙丘(2.41)>半流动沙丘(2.36)。CO2排放峰值出现在水热条件较好的7月、8月,其中8月22日附近的排放峰值明显高于7月21日附近的排放峰值。3种温室气体通量均值呈现出梯级变化(换算为CO2):半流动沙丘[181.65 mg/(m2·h)]<半固定沙丘[242.16 mg/(m2·h)]<人工林地[348.33 mg/(m2·h)]<农田[405.72 mg/(m2·h)]<草甸湿地[(487.63 mg/(m2·h)]。试验区土壤总有机质含量、总磷含量也呈现出相同的梯级变化,生育期CO2通量与土壤中总有机质含量和总磷含量呈极显著正相关(p<0.01)。生育期内N2O通量的变异对土壤温度的响应更强烈。

摘要：为粮食稳定增产的同时降低农田生态系统的温室气体排放和碳足迹。本研究在科尔沁沙丘-草甸梯级生态系统中的玉米农田设置施入不同含量生物炭的对比试验,其施用生物炭量分别为:0(CK)、15(C15)、30 t·hm^-2(C30)和45 t·hm^-2(C45),就各处理生命周期内温室气体(CO2、CH4及N2O)通量进行观测,对其农资投入进行统计,并进行碳足迹的计算。结果表明:施用生物炭会有效降低玉米农田生态系统的温室气体累计排放总量,处理C15、C30、C45与对照CK相比,其温室气体累计排放量分别降低21.4%、14.2%、16.8%;碳足迹及单位产量碳足迹则随着生物炭添加含量的增加而明显增大,处理C15、C30、C45与对照CK相比,其碳足迹分别增大73.1%、149.1%、227.8%,其单位产量的碳足迹分别增大59.8%、121.2%、195.9%。相比对照C15,处理C30和C45分别提高了玉米产量的4.2%和2.2%,但增幅均并不显著。因此综合经济效益和环境因素考虑,建议科尔沁地区玉米农田在生产过程中施用15 t·hm^-2生物炭,在保证增加产量的同时将农田生态系统的碳足迹控制在较低范围内。