生态农业模式下耕地固碳潜力分析_以弘毅生态农场冬小麦_夏玉米轮作体系为例
- 格式：pdf
- 大小：931.55 KB
- 文档页数：7
态农业模式下耕地固碳潜力，为秸秆资源化循环 利用提供理论依据。
1
1.1
材料与方法
研究地点
试验于 2010— 2011 年在位于山东省平邑县蒋
家庄的山东农业大学农业生态系统定位站，即弘 毅生态农场（ 35°26′34′′ N, 117°49′13′′ E）进行。 该地多年平均气温 13.2 ℃ ，平均无霜期 212 d， 平均年降水量 770.2 mm，土壤为棕壤。土壤基本 理化性质如表 1 所示。
1.5
数据处理
运 用 Excel （ MS Office 2007 ） 、 SPSS11.5
(Chicago, IL, USA) 等数据分析软件进行方差分析 和回归分析，p<0.05，视为显著，p<0.01，视为极 显著；运用 SigmaPlot 10.0（ Aspire Software Intl.， Ashburn, VA， USA）进行作图。
山 东 农 业 大 学 农 业 生 态 系统 定 位 研 究 站于 2006 年 7 月 18 日在山东省平邑县蒋家庄成立。 试验站的核心思路是充分利用生态学原理（而非 单一技术）提高农业生态系统生产力，创建“ 低投 入、高产出”农业，实现农业可持续发展。农场所 在村庄蒋家庄平均每年产玉米秸秆量达 738.8 t，在 2005 年， 该村仅有 1.1 %的秸秆作为饲料，38.5 % 的秸秆用来做饭取暖， 24.5 % 的秸秆被丢弃掉， 还有 29.7 %的秸秆直接在地里焚烧掉 [19]。为解决 秸秆焚烧问题， 本农场现已建立 350 t 的大型秸秆 青贮池一座 ，将农 民废弃的 秸秆转 化成青贮 饲 料，提供农场 100 头肉牛全年的饲料，并将牛粪 用作有机肥还田，实现秸秆资源化利用并减少化 肥施用。
1.2
试验材料
供试品种：本试验植物材料冬小麦为当地农
民常用的常规品种“良星 99”，购于平邑县种子 有限公司，播种量为 135 kg/hm2；夏玉米为当地
28
工程研究——跨学科视野中的工程, 4 (1): 26-32 (2012)
农民常用的常规品种“郑单 958”，购于平邑县 种子有限公司，播种行距 60 cm，株距 20 cm。 供试肥料：本试验所用有机肥为腐熟三个月 的牛粪，由本农场提供，其全氮含量为 1.7 %，含 水量为 70 %；试验用尿素的全氮含量为 46.4 % ； 试验用复合肥为硫酸钾型复合肥， N、 P2O 5 和 K 2O 比例为 1:1:1。
1.3
肥料配比
试验于 2010 年 10 月小麦种植季开始进行，
2
2.1
研究结果
不同施肥处理对土壤有机质含量的影响
土壤有机质是土壤养分的重要来源，直接影
到玉米收获后结束。该地区农户平均化肥施用量 记为 m 化肥 。计算化肥中的氮元素含量，折算出与 化肥氮元素含量相同的有机肥用量，记为 m 有机肥 。 设 100 % m 有机肥 （M） 、75 % m 有机肥 +25 % m 化肥 （ MNPK1） 、 50 % m 有机肥 +50 % m 化肥 （ MNPK2） 和 100 % m 化肥 （ NPK）四个不同施肥处理，各处 理肥料用量如表 2。每个处理设 4 个重复，共 16 个小区，每个小区面积 1/45 hm 。采用小麦 -玉米 轮作体系。 化肥施入方式为 40 %基施、 60 %追肥。 有机肥为腐熟的牛粪，分别在秋季小麦种植前和 夏季玉米种植前整地施入。
表1
指标 有机质 /(g·kg1 ) 全氮 /(g·kg ) 碱解氮 /(mg·kg 1 ) 有效磷 /(mg·kg 1 ) pH 值
1
土壤基本理化指标本底值
0~20 cm 14.81±0.50 0.84±0.30 9.05±0.30 30.74±1.20 6.05±0.23 20~40 cm 7.13±0.50 0.56±0.20 6.47±0.30 13.05±1.50 7.20±0.07
作者简介 : 唐海龙 (1987 ), 男 , 硕士研究生 , 研究方向为环境监测与评价。 E-mail: thlhailong@ 徐玉新 (1967 ), 男 , 副教授 , 主要研究领域为废弃物资源化、环境管理与评价。 E-mail: xyx999999999@ 李勇 (1986 ), 男 , 博士研究生 , 研究方向为生态学。 E-mail: hnohno@
表2
处理 M(100 % m 有 机肥 ) MNPK1 (75 %m 有 机肥 +25 % m 化 肥 ) MNPK2 (50 %m 有 机肥 +50 % m 化 肥 ) NPK(100 % m 化 肥 )
2
响着土壤的保肥性、保水性、缓冲性、耕性和通 气状况等，是决定土壤质量的基本指标。不同时 期土壤有机质测定结果（玉米于小麦种植后的第 251 天种植）见图 1。从测定结果可以看出，各处 理 间的土 壤有机 质含量 的变化 趋势基 本趋于 一 致，随试验的进行其受水热条件、植物生长等因 素的影响变化幅度较大；在施肥之后，土壤有机 质含量在小麦和玉米生长的出苗期、返青期、拔 节期呈持续增长趋势，在灌浆期之后降低较快； 在小麦季，到第 133 天，在 0~20 cm 土层， M 处 理的土壤有机质含量高出 NPK 处理 7.06 g·kg1； 在玉米季，到第 284 天，在 0~20 cm 土层， M 处 理的土壤有机质含量高出 NPK 处理 9.39 g·kg1； 试验结束时，在 0~20 cm 耕作层，与处理 NPK 相 比， M、 MNPK1、 MNPK2 三个处理的土壤有机 质含量分别高出 43.8 % 、35.4 %和 13.1 % ；与试 验前相比，试验结束时的土壤有机质含量，处理 M 增速最为明显， 在 0~20 cm 土层增长 3.94 g·kg1， 且在出苗期以后均超过其他三个处理，处理 MNPK1 在 0~20 cm 土层增加 2.01 g·kg1，处理 MNPK1 和处理 NPK 在 0~20 cm 土层有所降低， 分别减少 1.33 g·kg1 和 2.49 g·kg 1；在 20~40 cm 土层，土壤有机质含量的变化趋势与 0~20 cm 土 层基本一致，但变化幅度稍小，各时期 M 处理的 土壤有机质含量均高于 NPK 处理。
第4卷
第1期
工程研究——跨学科视野中的工程
JOURNAL OF ENGINEERING STUDIES
4 (1): 26-32 Mar., 2012
2012 年 3 月
DOI: 10.3724/SP.J.1224.2012.00026
生态农业模式下耕地固碳潜力分析
——以弘毅生态农场冬小麦—夏玉米轮作体系为例
收稿日期 : 2012 01 08; 修回日期 : 2012 01 24 基金项目 : 山东省人民政府泰山学者专项经费资助 (00523952)
[2] [1]
1 kg 牛肉（同时需 1 kg 精粮）[3]，利用微储鲜秸秆配 合花生糠喂牛， 肉牛 7 个月增加的体重为 228 kg[4]。 但目前我国对农业秸秆的利用率和利用水平都较 低，用于饲料的秸秆量占总产量的 15 %~24 % ， 60 % 以上的秸秆被闲置或焚烧 [5]。 同时我国又是农业大国，对肥料的需求量十 分巨大。近 30 年来，我国化肥施用量平均以每年 157 万 t 的速度递增， 到 2007 年已达到 5 107.8 万 t[6]。 而我国氮素利用率仅为 35 % 左右，大部分化肥白 白流失 [7] 。长时间依靠增施化肥满足作物对矿质 元素的需求加剧了农业面源污染，造成次生盐碱 化、土壤酸化等 [8]，由此产生的土壤重金属积累 及其对粮食 品质的 影响也越 来越受 到人们的 关
关键词 : 化肥 ; 有机质 ; 固碳 ; 生态农业 中图分类号: S181 文献标识码: A 文章编号: 1674-4969(2012)01-0026-07
引言
农 业 秸 秆 是 农 业 固 体 废 弃物 的 重 要 组 成部 分，与农村生活垃圾、畜牧养殖废物一起构成我 国农业固体废弃物的三大污染要素。据统计，到 2005 年，中国年产秸秆达 6.3 亿吨，约占全世界 年产农作物秸秆量的三分之一，其中稻草、玉米 秸、麦秸三种秸秆数量占总产量的 75 %以上 。 秸秆是一种重要的生物质资源，可用作肥料、饲 料、燃 料及 副业 生产 的原料 等。 秸秆 蛋白 质 含 量约 5 % ，纤维素含量在 30 %左右，还含有一定 量的钙、磷等矿物质 。根据实测数据估算，以 秸秆配合少量精粮来养殖肉牛，每 7 kg 秸秆转化
唐海龙 1，徐玉新 1，李 勇 2，郑延海 2
(1. 山东农业大学资源与环境学院，山东泰安 271018; 2. 中国科学院植物研究所植被与环境变化国家重点实验室，北京 100093)
摘
要: 生态农业可在保障粮食产量不下降甚至增加的前提下，改善农田生态环境，减
少温室气体排放，带动农民就业。按照“禽北上，畜南下”的思路，在北方典型村落发展肉 牛养殖，有效解决北方农区秸秆焚烧和化肥过量施用的问题，并增加土壤中的碳储量。本 文研究了冬小麦 -夏玉米轮作体系不同施肥方式下，土壤有机质、全氮含量和碳氮比的动态 、 变化。结果表明，在 0~20 cm 耕作层，与处理 100 % m 化肥（ NPK）相比，100 % m 有 机 肥（ M） 75 % m 有机肥 +25 % m 化肥（MNPK1） 、50 % m 有机肥 +50 % m 化肥（MNPK2）三个处理的土壤有机 质含量分别高出 43.8 %、35.4 %和 13.1 %，土壤全氮含量分别高出 25.0 %、21.2 %和 12.0 %； M、 MNPK1、 MNPK2、 NPK 四个处理的土壤碳氮比分别在 7.90~11.34、 7.80~10.85、 7.80~10.93、 7.04~10.43 之间变化。 本研究可以为秸秆资源化利用、 化肥减施和有机肥替代提供理论依据， 为生态农业耕地固碳提供理论基础，并为实现碳减排提供可资借鉴的样本。
