基于麦-玉种植系统农田土壤碳库与作物产量的周年秸秆还田量评价

来源：环境科学杂志2025年第1期北京时间：

作者：吴群文,宋佩鸿,黄健华,钱欣,高英波,张慧,刘开昌,王良,李宗新

单位：青岛农业大学农学院, 青岛 266109,山东省农业科学院养分资源高效利用全国重点实验室, 济南 250100,山东省农业科学院养分资源高效利用全国重点实验室, 济南 250100,山东省农业科学院养分资源高效利用全国重点实验室, 济南 250100,山东省农业科学院养分资源高效利用全国重点实验室, 济南 250100,山东省农业科学院养分资源高效利用全国重点实验室, 济南 250100,山东省农业科学院养分资源高效利用全国重点实验室, 济南 250100,山东省农业科学院养分资源高效利用全国重点实验室, 济南 250100,山东省农业科学院养分资源高效利用全国重点实验室, 济南 250100,山东省农业科学院养分资源高效利用全国重点实验室, 济南 250100

摘要：作物秸秆的处理和循环利用已成为农业科研领域的热点. 优化小麦-玉米周年秸秆管理,可实现种植系统碳效率提高,并促进小麦-玉米周年可持续生产. 基于持续8a的秸秆还田长期定位试验,设立了麦-玉双季还田（WS-MS）和麦-玉单季还田（WS-MN）这两个处理,对比分析了WS-MS处理和WS-MN处理下秸秆还田量对土壤有机碳（TOC）含量、易氧化有机碳（EOOC）含量、土壤碳储量、碳库管理指数（CPMI）、碳利用效率和作物产量的影响. 结果表明,WS-MS处理和WS-MN处理的TOC含量分别增加了8.1%和5.5%,WS-MS处理和WS-MN处理的EOOC含量分别增加了50.4%和45.5%； 0~20 cm土层,WS-MS处理和WS-MN处理有机碳储量分别提升了20.5%和18.3%；但是WS-MS处理较WS-MN处理的提升皆不显著. WS-MS处理的碳库指数（CPI）、碳库活度（CPA）、碳库活度指数（CPAI）和CPMI较WS-MN处理分别高出3.7%、20.5%、2.2%和7.9%. 对于产量而言,WS-MN处理的麦-玉周年产量较WS-MS处理高出0.2%,年均生产效率和生态效率分别较WS-MS处理显著高出136.1%和64.2%. WS-MN处理降低农田碳投入,导致其碳效益显著高于WS-MS处理. 因此,统筹考量秸秆还田方式、秸秆碳利用效率以及作物产量,在不显著影响小麦-玉米周年籽粒产量及其土壤碳库的前提下,仅小麦秸秆单季还田更适于黄淮海地区小麦-玉米一年两熟集约化种植的周年秸秆资源高效利用的管理方式.

关键词：秸秆还田,产量,有机碳（TOC）,易氧化有机碳（EOOC）,碳利用效率,碳库管理指数,