0431-85542234

保護(hù)性耕作在提升土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量、改善土壤團(tuán)聚結(jié)構(gòu)及維持作物生產(chǎn)力等方面具有積極作用。量化不同耕作方式下環(huán)境、能源和經(jīng)濟(jì)效益相關(guān)的關(guān)鍵指標(biāo)，可以為實(shí)施低碳、清潔和可持續(xù)的農(nóng)田管理措施提供科學(xué)依據(jù)。“黑土糧倉(cāng)”先導(dǎo)專(zhuān)項(xiàng)長(zhǎng)春示范區(qū)研究團(tuán)隊(duì)，基于東北黑土區(qū)長(zhǎng)期定位試驗(yàn)基地（建于2012年）連續(xù)兩年監(jiān)測(cè)的生長(zhǎng)季內(nèi)土壤溫室氣體（GHG）排放通量、生產(chǎn)過(guò)程中原料投入及產(chǎn)出數(shù)據(jù)，利用生命周期評(píng)價(jià)法（LCA）對(duì)不同耕作方式下（常規(guī)耕作秸稈不還田（CT）、翻耕秸稈還田（MP）和免耕秸稈還田（NT））的碳足跡（CF）、能量收支和凈生態(tài)系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)效益（NEEB）進(jìn)行了評(píng)估。

研究結(jié)果表明，與常規(guī)耕作（秸稈不還田）相比，免耕秸稈還田能夠降低土壤N2O排放量，增加CH4吸收量，而翻耕秸稈還田則顯著促進(jìn)土壤CO2排放量；不同耕作方式下的玉米產(chǎn)量無(wú)顯著差異；免耕秸稈還田下土壤溫室氣體排放量和農(nóng)業(yè)投入溫室氣體排放量（AIGHG）均為*低，故而減少了約40%的碳足跡；通過(guò)分析能量收支和經(jīng)濟(jì)效益發(fā)現(xiàn)，由于柴油消耗量較低，翻耕秸稈還田和免耕秸稈還田約減少了8.4%-35.7%的能量投入和6.7%-28.4%的資金投入，但不同耕作方式間能量產(chǎn)出和凈經(jīng)濟(jì)效益的差異并不顯著。長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，東北黑土區(qū)免耕秸稈還田在保證玉米產(chǎn)量的同時(shí)，可以*大限度地降低碳足跡和能源投入。研究結(jié)果豐富了長(zhǎng)期實(shí)施保護(hù)性耕作在環(huán)境、能源和經(jīng)濟(jì)方面的效應(yīng)，有助于闡明農(nóng)業(yè)系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)碳中和及節(jié)約能源方面的貢獻(xiàn)。

研究成果發(fā)表在國(guó)際期刊Agricultural Systems，研究由中國(guó)科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所博士研究生張旸（第一作者）和梁愛(ài)珍研究員（通訊作者）共同完成，研究得到了中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專(zhuān)項(xiàng)（XDA28080200）的資助。

論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.agsy.2024.103872

圖1東北黑土區(qū)不同耕作方式下溫室氣體累積排放量及玉米產(chǎn)量

圖2 東北黑土區(qū)不同耕作方式下玉米生產(chǎn)的碳足跡、能量收支及經(jīng)濟(jì)效益