糞肥還田模式對麥田溫室氣體和氨排放及土壤固碳的影響

收稿日期：2024-07-16

基金項目：江蘇省農(nóng)業(yè)科技自主創(chuàng)新基金項目[CX22（3009）]；江蘇現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項[JATS（2023）397]

作者簡介：張應(yīng)鵬（1991-），男，安徽壽縣人，碩士，助理研究員，主要從事養(yǎng)殖污染控制與資源化利用研究。（E-mail）793379912@qq.com

通訊作者：葉小梅，（E-mail）yexiaomei@jaas.ac.cn

摘要： 為明確不同類型糞肥還田和水稻秸稈還田對麥田溫室氣體和氨排放及土壤固碳量的影響，本研究設(shè)置化肥+水稻秸稈還田、堆肥配施化肥+水稻秸稈還田、沼液配施化肥+水稻秸稈還田、糞漿配施化肥+水稻秸稈還田和沼液配施化肥+水稻秸稈離田5種處理，分析不同糞肥還田模式對麥田碳氮氣體排放、全球增溫潛勢（GWP）、凈全球增溫潛勢（NGWP）和土壤固碳量的影響。結(jié)果表明：糞肥還田處理的累積CO2、CH4、N2O、NH3排放量較化肥+水稻秸稈還田處理基本都有不同程度的增加。不同處理麥田GWP均以N2O排放為主，貢獻(xiàn)率為67.4%～74.9%，其中糞漿配施化肥+水稻秸稈還田處理的GWP最高。堆肥配施化肥+水稻秸稈還田處理的麥田NH3累積排放量和氣態(tài)氮（NH3-N和N2O-N）排放總量最大。沼液配施化肥+水稻秸稈還田處理麥田的GWP和耕層土壤固碳量分別比沼液配施化肥+水稻秸稈離田處理增加20.6%和2.87倍，NGWP由正轉(zhuǎn)負(fù)。與化肥+水稻秸稈還田處理相比，糞肥配施化肥+水稻秸稈還田處理可以大幅提高麥田耕層土壤固碳量，且NGWP為負(fù)值，其中，糞漿配施化肥+水稻秸稈還田模式的效果最好。本研究結(jié)果可為糞肥利用和農(nóng)田減排固碳提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞： 糞肥還田；溫室氣體排放；氨排放；固碳

中圖分類號： S181"" 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A"" 文章編號： 000-4440（2024）09-1643-10

Effects of manure returning methods on greenhouse gas and ammonia emissions and soil carbon sequestration in wheat fields

ZHANG Yingpeng WANG Li YE Xiaomei ZHU Fei XU Fang YANG Liangjie 2

（1.Institute of Animal Science， Jiangsu Academy of Agricultural Sciences/ Key Laboratory of Crop and Animal Integrated Farming， Ministry of Agriculture and Rural Affairs， Nanjing 210014， China;2.Gaoyou Center of Agricultural Technology Comprehensive Service， Gaoyou 225600， China）

Abstract：" In order to clarify the effects of different types of manure returning and rice straw returning on greenhouse gas and ammonia emissions and soil carbon sequestration in wheat fields， five treatments were set up in this study， including chemical fertilizer + rice straw returning， compost combined with chemical fertilizer + rice straw returning， biogas slurry combined with chemical fertilizer + rice straw returning， manure slurry combined with chemical fertilizer + rice straw returning and biogas slurry combined with chemical fertilizer + off-site utilization of rice straw. The effects of different manure returning modes on carbon and nitrogen gas emissions， global warming potential （GWP）， net global warming potential （NGWP） and soil carbon sequestration in wheat fields were analyzed. The results showed that the cumulative CO2， CH4， N2O and NH3 emissions of manure returning treatment were basically increased to different degrees compared with chemical fertilizer + rice straw returning treatment. The GWP of wheat fields under different treatments was dominated by N2O emission， with a contribution rate of 67.4%-74.9%， and the GWP of manure slurry combined with chemical fertilizer + rice straw returning was the highest. The cumulative emission of NH3 and the total emission of gaseous nitrogen （ NH3-N and N2O-N ） were the highest in the wheat field treated with compost combined with chemical fertilizer + rice straw returning. The GWP and the carbon sequestration of topsoil in wheat field under the treatment of biogas slurry combined with chemical fertilizer + rice straw returning were 20.6% and 2.87 times higher than those in the treatment of biogas slurry combined with chemical fertilizer + rice straw leaving the field， respectively， and the NGWP changed from positive to negative. Compared with the treatment of chemical fertilizer + rice straw returning， the treatment of manure combined with chemical fertilizer + rice straw returning could significantly increase the amount of carbon sequestration in the topsoil of wheat field， and the NGWP was negative. Among them， the effect of manure slurry combined with chemical fertilizer + rice straw returning method was the best. The results of this study provide a basis for manure utilization， emission-reduction and carbon sequestration in farmland.

Key words： manure returning;greenhouse gas emissions;ammonia emission;carbon sequestration

農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)既是溫室氣體和NH3的主要排放源，也是最重要的碳匯之一[1-3]。農(nóng)業(yè)非CO2溫室氣體排放量占全球人為溫室氣體排放總量的10%～12%[4]。其中，種植業(yè)N2O和CH4排放量分別占農(nóng)業(yè)總排放量的45%和16%[5]。全球農(nóng)業(yè)年均NH3排放總量約為16.11 Tg[6]。同時，農(nóng)田土壤固碳量約占土壤碳匯總量的35%，而中國農(nóng)田年均土壤固碳潛力約390 Tg，可以抵消工業(yè)溫室氣體排放總量的50%左右[7-8]。影響農(nóng)田溫室氣體排放的主要因素有肥料使用類型與方式、耕作方式、作物品種及土壤質(zhì)地等[9-10]。

近年來，畜禽糞肥還田已成為畜禽養(yǎng)殖污染治理及糞污資源化利用的重要途徑，又是減少農(nóng)業(yè)化肥施用量、實現(xiàn)綠色種養(yǎng)循環(huán)發(fā)展的有效措施[11-13]。由于糞污處理工藝不同，糞肥按照含水量由低至高可分成堆肥（固體型）、糞漿（固液混合型）、沼液（液體型）等3種類型。畜禽糞肥還田在減少農(nóng)田化肥施用量、提高種植效益的同時，還會對農(nóng)田溫室氣體和NH3排放及土壤固碳帶來重要影響。Xia等[14]的研究結(jié)果表明糞肥部分替代化肥可以顯著提高農(nóng)田表層土壤固碳速率；馬文林等[15]研究發(fā)現(xiàn)玉米田連續(xù)5年施用堆肥，CH4、N2O排放量分別減少了14.55%和75.55%，CO2排放量增加了73.49%；李燕青等[16]和翟振等[17]發(fā)現(xiàn)等氮條件下施用堆肥能顯著降低玉米田N2O排放量，而黃容等[18]發(fā)現(xiàn)堆肥配施化肥處理會顯著增加N2O排放量；Dong等[19]和Yang等[20]研究發(fā)現(xiàn)有機(jī)物料配施化肥可產(chǎn)生有機(jī)酸，進(jìn)而導(dǎo)致土壤pH降低和 NH3揮發(fā)量減少。Matsushima等[21]研究發(fā)現(xiàn)堆肥的高脲酶活性會刺激尿素水解，堆肥配施化肥會導(dǎo)致NH3揮發(fā)量的增加；靳紅梅等[22]和楊潤等[23]研究發(fā)現(xiàn)沼液施用初期農(nóng)田NH3排放量顯著增加；王小非等[24]研究發(fā)現(xiàn)施用沼液能明顯增加麥田N2O的排放量，而孫國峰等[25]研究發(fā)現(xiàn)沼液替代化肥處理能明顯降低麥田N2O排放量，并降低全球增溫潛勢。從上述研究結(jié)果看，糞肥還田模式對農(nóng)田碳氮氣體排放和土壤固碳的影響存在較大差別，這可能與糞肥類型、研究對象及區(qū)域等因素有關(guān)。

近年來，秸稈還田作為一種地力培肥措施在生產(chǎn)中得到大面積推廣，其在化肥減量和土壤改良、農(nóng)田土壤固碳能力提高[26-28]等方面發(fā)揮著重要作用。同時，秸稈還田還對農(nóng)田溫室氣體排放有一定影響[29-30]。目前，秸稈還田和糞肥還田模式對農(nóng)田碳氮氣體排放與土壤固碳的綜合效應(yīng)尚無研究報道?；诖耍狙芯吭谇安缢窘斩掃€田和離田情景下，開展堆肥、糞漿、沼液等不同類型糞肥還田模式對麥田溫室氣體和氨排放及土壤固碳效果的監(jiān)測與分析，為優(yōu)化糞肥還田模式、促進(jìn)農(nóng)田減排固碳提供借鑒。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于江蘇省高郵市雅源家庭農(nóng)場（32°52′40.18″N， 19°27′58.13″E）進(jìn)行。試驗點位于北亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，海拔15～20 m， 常年平均氣溫15.3 ℃，無霜期約220 d，年均降水量1 036.6 mm，年日照時數(shù)1 850 h。試驗地塊平坦、齊整，遠(yuǎn)離主干道路和堆肥場所，前期未施用畜禽糞肥、未發(fā)生土傳病害，總面積為0.14 hm 2。試驗地塊種植制度為稻麥輪作，土壤類型為黏土，耕作層（0～20 cm）有機(jī)質(zhì)含量28.37 g/kg，全氮含量1.91 g/kg，堿解氮含量150.64 mg/kg，全磷含量0.93 g/kg，速效磷含量22.99 mg/kg，全鉀含量14.49 g/kg，速效鉀含量225.88 mg/kg，土壤電導(dǎo)率170.28 μS/cm。

1.2 供試肥料

供試肥料包括化學(xué)肥料和畜禽糞肥?；瘜W(xué)肥料有三元復(fù)合肥（N、P2O5、K2O含量均為15%），尿素（N含量為46%）、過磷酸鈣（P2O5含量為12%）和氯化鉀（K2O含量為60%）。畜禽糞肥有堆肥、沼液和糞漿，其中堆肥為江蘇高郵鴨發(fā)展集團(tuán)有限公司以鴨糞為原料，經(jīng)過槽式堆肥工藝處理后得到的固體糞肥，沼液為揚(yáng)州郵都園農(nóng)業(yè)開發(fā)有限公司以豬糞為原料，經(jīng)過厭氧發(fā)酵、固液分離工藝處理后得到的液體糞肥，糞漿為揚(yáng)州市海興生物質(zhì)發(fā)展有限公司以雞糞為主要原料，經(jīng)過厭氧發(fā)酵工藝處理后得到的固液混合型糞肥。供試糞肥理化性質(zhì)見表1。

1.3 試驗設(shè)計

試驗于小麥季進(jìn)行，共設(shè)置5個處理，分別為化肥+水稻秸稈還田處理（FRS）、堆肥配施化肥+水稻秸稈還田處理（CRS）、沼液配施化肥+水稻秸稈還田處理（BSRS）、沼液配施化肥+水稻秸稈離田處理（BS）、糞漿配施化肥+水稻秸稈還田處理（SMRS）。每個處理3個重復(fù)。根據(jù)試驗點小麥常規(guī)管理方案，本試驗設(shè)置施肥量為N 257 kg/hm 2、P2O5 36 kg/hm 2、K2O 63 kg/hm 2。參考相關(guān)文獻(xiàn)報道[31-32]，以氮為基準(zhǔn)，設(shè)置堆肥與化肥的配施比例為3∶7，沼液與化肥的配施比例及糞漿與化肥的配施比例均為5∶5，若畜禽糞肥處理的磷鉀不足則添加過磷酸鈣和氯化鉀進(jìn)行補(bǔ)充，各處理施肥情況見表2。前茬水稻用聯(lián)合收割機(jī)收獲后切碎秸稈，按照各試驗處理設(shè)置分別將秸稈收集離田或旋耕入土全量還田。分別于2022年12月9日、2023年2月10日和2023年3月23日施用基肥和2次追肥，其中堆肥采用人工撒施方式全部作基肥施用；沼液、糞漿采用人工澆灌方式作基肥和追肥分3次施用，比例為3∶1∶1；復(fù)合肥全部作基肥施用，尿素基肥和2次追肥的施用比例為2∶1∶2。試驗小區(qū)面積為32 m 2（4 m×8 m），各小區(qū)之間預(yù)留1 m寬的緩沖帶，并在中部位置開溝，便于降雨期排水和避免相互干擾，除施肥外的其他農(nóng)事作業(yè)均按照農(nóng)場常規(guī)管理方式進(jìn)行。

1.4 樣品采集與測定

1.4.1 土壤樣品采集與測定 于小麥播種前和收獲后，使用取土器采用“S”形多點取樣法采集耕作層（0～20 cm）土壤樣品。樣品經(jīng)四分法處理后用自封袋封裝帶回實驗室，經(jīng)自然風(fēng)干后研磨過0.15 mm篩，采用重鉻酸鉀容量法測定土壤有機(jī)碳含量。采用環(huán)刀法取原狀土測定土壤容重。

耕作層土壤固碳量采用式（1）計算：

M20=（SOC1×BD1-SOC0×BD0）×20×100（1）

式中：M20為0～20 cm耕層土壤固碳量（kg/hm 2）；SOC0、SOC1分別為小麥播種前和收獲后的土壤有機(jī)碳含量（g/kg）；BD0、BD1分別為小麥播種前和收獲后的土壤容重（g/cm 3）；20和100分別為土壤深度（cm）和單位換算系數(shù)。

1.4.2 氣體樣品采集與測定 采用靜態(tài)箱采集溫室氣體CH4、CO2和N2O。靜態(tài)箱為圓柱體聚氯乙烯（PVC）材質(zhì)，由密閉頂箱（高50 cm、內(nèi)徑30 cm）和底座組成，頂箱上部安裝小風(fēng)扇以便混勻氣體。小麥播種后，將靜態(tài)箱底座固定埋于土壤表面。采樣時在底座上部凹槽中注滿水，隨后將頂箱放置于凹槽中以避免內(nèi)外空氣流通。頂箱放置時與放置后10 min、20 min、30 min利用抽氣泵抽取箱內(nèi)氣體200 mL轉(zhuǎn)移至鋁箔集氣袋中密封避光保存，同時記錄采樣時的氣溫，采樣結(jié)束后盡快帶回實驗室分析。采樣時間固定在9：00-11：00。小麥播種前1 d采樣1次，其后每隔15 d左右采樣1次，且在每次施肥后第2 d補(bǔ)測1次，持續(xù)至小麥抽穗期。采集的氣體利用GC-2014型氣相色譜儀（日本島津公司產(chǎn)品）測定溫室氣體濃度，色譜柱為島津Hayasep-D色譜柱，采用氫火焰離子檢測器（FID）分析CH4、CO2濃度，采用電子捕獲檢測器（ECD）分析N2O濃度，色譜柱、FID、ECD溫度分別設(shè)置為50 ℃、250 ℃、300 ℃。

采用靜態(tài)箱-硫酸吸收法采集NH3，采樣前將裝有50 mL 0.01 mol/L硫酸吸收液的蒸發(fā)皿穩(wěn)定放置于靜態(tài)箱底座中央，隨后將底座上部凹槽中注滿水并蓋上密閉頂箱，吸收30 min，采樣結(jié)束后盡快帶回實驗室使用5B-6D型氨氮快速測定儀（北京連華科技有限公司產(chǎn)品）檢測吸收液氨氮濃度。NH3采樣時間與溫室氣體采樣時間保持一致。

CH4、CO2和N2O的排放速率采用式（2）計算[33]：

F=ρ×（dc/dt）×H×273/（273+T）×k（2）

式中：F為溫室氣體排放速率，其中CO2排放速率單位為kg/（hm 2·d），CH4、N2O排放速率單位為g/（hm 2·d）；ρ為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下溫室氣體的密度（kg/m 3）；dc/dt為30 min采氣時間段靜態(tài)箱內(nèi)溫室氣體濃度變化率[mL/（m 3·h）]；H為箱高（m）；T為采樣時的溫度（℃）；k為單位換算系數(shù)，其中CO2為0.24，CH4、N2O為240。

NH3排放速率采用式（3）計算：

F=CNH3×VA×t×0.24×（17/14）（3）

式中：F為NH3排放速率[g/（hm 2·d）]；CNH3為吸收液中氨氮質(zhì)量濃度（mg/L）；V為吸收液體積（mL）；A為動態(tài)箱底面積（m 2）；t為吸收時間（h）；0.24和17/14分別為單位換算系數(shù)和N至NH3的換算系數(shù)。

CH4、CO2、N2O和NH3的累積排放量采用式（4）計算[33]：

E=∑（Fi+1＋Fi）/2×（ti+1-ti）×k（4）

式中：E為氣體累積排放量（kg/hm 2）；F為CH4、CO2、N2O和NH3排放速率；ti+1-ti為采樣間隔天數(shù)；i為采樣次數(shù)；k為單位換算系數(shù)，其中CO2為1，CH4、N2O和NH3為10 -3。

全球增溫潛勢采用式（5）計算[34]：

GWP=ECH4×28+EN2O×265+ENH3×（14/17）×1%×"""" （44/28）×265（5）

式中：GWP為全球增溫潛勢（kg/hm 2），以二氧化碳當(dāng)量表示；ECH4、EN2O和ENH3分別為CH4、N2O和NH3的累積排放量；14/17為NH3至N的換算系數(shù)；1%為揮發(fā)NH3沉積間接產(chǎn)生N2O的比例，以N計；44/28為N至N2O的換算系數(shù)；28和265分別為100年尺度下CH4和N2O 的增溫潛勢。

凈全球增溫潛勢采用式（6）計算：

NGWP=GWP-M20×（44/12）（6）

式中：NGWP和GWP分別為凈全球增溫潛勢和全球增溫潛勢（kg/hm 2），以二氧化碳當(dāng)量表示；M20為0～20 cm耕層土壤固碳量（kg/hm 2）；44/12為C至CO2的換算系數(shù)。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

利用Excel、Origin等軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、圖表繪制；利用SPSS軟件，采用單因素方差分析檢驗處理間的差異（α=0.05）。

2 結(jié)果與分析

2.1 糞肥還田模式對麥田CO2排放的影響

糞肥還田模式對麥田CO2排放速率的影響如圖1A所示。從圖中可以看出，5個處理CO2排放速率變化趨勢基本一致。各處理越冬前及越冬期，CO2排放速率一般低于20 kg/（hm 2·d），越冬后隨著返青肥的施用，CO2排放速率有所提高，拔節(jié)后隨著穗肥的施用及小麥群體的快速增大，CO2排放速率于3月下旬達(dá)到峰值，隨后各處理CO2排放速率呈現(xiàn)下降趨勢。不同處理播種至抽穗期CO2累積排放量見圖1B。糞肥配施化肥處理的CO2累積排放量比單獨施用化肥處理高29.1%～45.3%，其中SMRS處理CO2累積排放量最高，達(dá)到4 47 kg/hm 2。不同糞肥配施化肥處理間亦有一定的差異，SMRS處理CO2累積排放量顯著高于CRS處理，增幅達(dá)12.6%，但與BS和BSRS處理CO2累積排放量無顯著差異。

2.2 糞肥還田模式對麥田CH4排放的影響

糞肥還田模式對麥田CH4排放速率的影響如圖2A所示。從圖中可以看出，SMRS處理的CH4排放速率總體上高于其他處理， FRS處理的CH4排放速率相對較低，各處理CH4排放速率峰值出現(xiàn)時間不完全一致。不同處理播種至抽穗期CH4累積排放量如圖2B所示。BS、BSRS和SMRS處理的CH4累積排放量顯著高于CRS和FRS處理，其中SMRS處理達(dá)到0.55 kg/hm 2，分別是CRS和FRS處理的2.5倍和3.8倍。不同處理的CH4累積排放量總體較低，表現(xiàn)為CH4的弱排放源。上述結(jié)果說明，與堆肥配施化肥和單獨施用化肥相比，沼液或糞漿配施化肥會增加麥田CH4排放量，其中，糞漿配施化肥與稻秸還田互作處理的CH4排放量增加得最為顯著。

2.3 糞肥還田模式對麥田N2O和NH3排放的影響

糞肥還田模式對麥田N2O和NH3排放的影響如圖3所示。從圖中可以看出，5個處理的N2O排放速率變化趨勢基本一致，各處理N2O排放速率的峰值均出現(xiàn)在返青期施肥后。BSRS和SMRS處理的N2O累積排放量較高，分別為1.63 kg/hm 2和1.64 kg/hm 2，比其他處理高出19.2%～34.5%。5個處理NH3排放速率亦總體表現(xiàn)為施肥后較高，其后緩慢下降的趨勢。5個處理NH3排放速率峰值出現(xiàn)時間存在一定的差異。CRS處理的NH3累積排放量最高，達(dá)到47.96 kg/hm 2，比其他處理高出14.4%～38.8%，F(xiàn)RS處理最低。

2.4 糞肥還田模式對麥田氣態(tài)氮排放總量的影響

糞肥還田模式對麥田氣態(tài)氮排放總量的影響如表3所示。氣態(tài)氮主要以NH3-N的形式排放，占比達(dá)到96%以上。CRS處理的氣態(tài)氮排放總量最大，達(dá)到40.34 kg/hm 2，比其他處理高出14.3%～37.5%，而FRS處理的氣態(tài)氮排放總量最低，僅為29.33 kg/hm 2，顯著低于其他處理。上述結(jié)果說明，與單獨施用化肥相比，糞肥配施化肥均會增加麥田氣態(tài)氮排放量，其中堆肥配施化肥處理的氣態(tài)氮排放量增加得最為明顯。

2.5 糞肥還田模式對麥田全球增溫潛勢（GWP）的影響

糞肥還田模式對全球增溫潛勢的影響如表4所示。N2O直接排放對麥田GWP的貢獻(xiàn)最高，占比達(dá)到67.4%～74.9%，而CH4排放的貢獻(xiàn)率僅為0.8%～2.6%。SMRS處理的GWP達(dá)到587.64 kg/hm 2，與BSRS處理無顯著差異，但顯著高于BS、CRS和FRS處理，增幅分別達(dá)到22.7%、12.2%和21.0%；BSRS處理的GWP比BS處理增加20.6%，而BS處理與FRS處理較低且兩者無顯著差異。上述結(jié)果說明，與其他處理相比，糞漿或沼液配施化肥與水稻秸稈還田互作處理會增加麥田的GWP。

2.6 糞肥還田模式對麥田土壤固碳量的影響

糞肥還田模式對麥田土壤固碳量的影響如圖4所示。從圖中可以看出，固碳量從大到小的處理依次為SMRS、CRS、BSRS、FRS、BS。其中SMRS、CRS和BSRS處理的固碳量分別為295.95 kg/hm 2、227.21 kg/hm 2和205.96 kg/hm 2，分別是FRS處理的3.23、2.48和2.25倍；BSRS處理的固碳量則是BS處理的3.87倍，固碳量增加152.68 kg/hm 2。上述結(jié)果說明，與單獨施用化肥和水稻秸稈離田處理相比，糞肥配施化肥和水稻秸稈還田處理均可以增加麥田耕層土壤固碳量，且施用糞漿比施用堆肥或沼液有更好的固碳效果。

2.7 糞肥還田模式對麥田凈全球增溫潛勢（NGWP）的影響

糞肥還田模式對麥田NGWP的影響如圖5所示。BSRS、SMRS、CRS處理的NGWP為負(fù)值，表現(xiàn)為“碳匯”，BS、FRS處理的NGWP為正值，表現(xiàn)為“碳源”，這說明在糞肥配施化肥和稻秸還田的綜合措施下，可以促進(jìn)麥田減排固碳，而單一措施則有可能造成溫室氣體凈排放。BSRS處理的NGWP比BS處理減少461.38 kg/hm 2，SMRS處理的NGWP最低，僅為-497.52 kg/hm 2，分別比BSRS和CRS處理減少319.89 kg/hm 2和188.03 kg/hm 2，且與BSRS處理差異顯著，這表明糞漿與堆肥、沼液相比，可以增強(qiáng)麥田減排固碳能力。

3 討論

3.1 糞肥還田模式對麥田碳氮氣體排放的影響

（1）糞肥配施化肥模式的CO2累積排放量比單獨施用化肥處理高29.1%～45.3%，這與王曉嬌等[35]利用Meta分析法得出的施用有機(jī)肥的農(nóng)田土壤CO2排放量比施用無機(jī)肥平均提高36.3%的結(jié)論基本一致；而沼液配施化肥的模式下，稻秸還田與稻秸離田處理的CO2累積排放量無顯著差異，這與其他學(xué)者研究得出的秸稈還田明顯促進(jìn)CO2排放的結(jié)論有所區(qū)別[36-38]。原因在于農(nóng)田CO2排放受到植物呼吸作用、土壤呼吸作用以及含碳物質(zhì)化學(xué)氧化作用等多重因素的綜合影響[39-44]，本研究中秸稈腐解過程產(chǎn)生的CO2占比可能較小。（2）不同糞肥還田處理下播種至抽穗期麥田CH4累積排放量最大為0.55 kg/hm 2，比靳紅梅等[29]研究的稻秸還田下麥田CH4累積排放量為0.45 kg/hm 2的結(jié)果略高，但遠(yuǎn)低于稻田CH4排放量（73.7～387.2 kg/hm 2）[45]。其中，沼液或糞漿還田+稻秸還田處理的CH4排放量要高于其他方式，這可能與土壤有機(jī)碳源增加和土壤氧化還原電位降低有關(guān)[38]。（3）堆肥配施化肥處理的NH3累積排放量和氣態(tài)氮（NH3-N + N2O-N）排放總量均高于其他處理，這可能與固體糞肥在土壤中的下滲率低于液體糞肥有關(guān)[46-47]。（4）本研究中不同糞肥處理下N2O累積排放量為1.22～1.64 kg/hm 2，這與劉高遠(yuǎn)等[48]研究的有機(jī)肥替代化肥試驗麥田N2O排放量（0.99～1.61 kg/hm 2）基本一致。本研究中沼液或糞漿還田+稻秸還田處理的N2O排放量顯著高于其他方式，這可能與沼液或糞漿還田既能促進(jìn)硝化作用又能促進(jìn)反硝化作用，同時秸稈還田方式的碳氮比更易促進(jìn)N2O的形成與排放有關(guān)[29，49]。

3.2 糞肥還田模式對麥田GWP的影響

農(nóng)田在排放CO2的同時，由于光合作用，存在植物對CO2的固定吸收，使得農(nóng)田CO2凈排放量相對較低，因此計算農(nóng)田GWP時一般不考慮CO2[8，50]。本研究結(jié)果表明，N2O是計算麥田GWP中影響最大的溫室氣體，占比達(dá)到67.4%～74.9%，而CH4排放量影響可以忽略不計，這是因為試驗區(qū)具有較好的排水措施，農(nóng)田較少出現(xiàn)厭氧環(huán)境，因而CH4排放較低，N2O排放較高[51-52]。此外，本研究發(fā)現(xiàn)，沼液或糞漿配施化肥+稻秸還田處理的麥田GWP較高，分別達(dá)到577.55 kg/hm 2和587.64 kg/hm 2，這可能是因為秸稈還田增加了土壤可降解有機(jī)碳源并調(diào)節(jié)了碳氮比，增強(qiáng)了CH4排放量，同時沼液或糞漿還田處理一定程度上提高了土壤含水量，增強(qiáng)了反硝化作用，進(jìn)而導(dǎo)致N2O排放量的增加[53]。

3.3 糞肥還田模式對麥田耕層土壤固碳量與NGWP的影響

Xia等[14]的研究結(jié)果顯示，當(dāng)糞肥替代化肥氮比例為25%～50%時，土壤周年固碳量為268～496 kg/hm 2。本研究不同糞肥處理下麥田耕層土壤固碳量達(dá)到53.28～295.95 kg/hm 2。本研究還發(fā)現(xiàn)，糞肥配施化肥+水稻秸稈還田處理可以大幅提高麥田耕層土壤固碳量，這與前人研究結(jié)果[54-56]一致，且糞肥配施化肥+水稻秸稈還田處理還能減少麥田NGWP。其中，糞漿配施化肥+水稻秸稈還田模式的麥田減排固碳效果最好。雖然糞肥配施化肥+水稻秸稈還田處理下，麥田N2O、CH4等溫室氣體排放量有所增加，但這些處理下土壤固碳量有更大幅度的增加，因此，綜合來看，糞肥配施化肥+水稻秸稈還田處理仍有利于溫室氣體減排。

然而，由于本研究僅為不同類型糞肥還田模式對麥田碳氮氣體排放與土壤固碳影響的初步結(jié)果，糞肥還田的長期效應(yīng)仍需進(jìn)一步開展定位跟蹤監(jiān)測和驗證。本研究中麥田全生長季的溫室氣體排放量是由11次監(jiān)測結(jié)果估算得到的，沒有考慮天氣情況對溫室氣體排放的影響、溫室氣體排放的日變化等，以后的研究中在這些方面需要進(jìn)一步完善。

4 結(jié)論

糞漿配施化肥+水稻秸稈還田處理下麥田CH4排放量最大，但仍遠(yuǎn)低于稻田CH4排放量。堆肥配施化肥+水稻秸稈還田模式的麥田NH3累積排放量和氣態(tài)氮（NH3-N + N2O-N）排放總量分別比其他模式高14.4%～38.8%和14.3%～37.5%。不同糞肥還田模式下麥田GWP以N2O排放的貢獻(xiàn)為主，貢獻(xiàn)率為67.4%～74.9%，其中，糞漿配施化肥+水稻秸稈還田處理的麥田GWP最高。沼液配施化肥模式下，水稻秸稈還田處理的GWP比不還田處理增加20.6%，但麥田耕層土壤固碳量卻增加了2.87倍，因而NGWP顯著降低。與化肥+水稻秸稈還田處理相比，糞肥配施化肥+水稻秸稈還田模式可以大幅提高麥田耕層土壤固碳量，促進(jìn)麥田減排固碳，其中糞漿配施化肥+水稻秸稈還田處理的效果最好。

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（責(zé)任編輯：石春林）