摘要：作為農(nóng)田廢棄物高效利用的重要措施，秸稈還田具有改善土壤結(jié)構(gòu)、固氮培肥的作用，但長(zhǎng)期秸稈還田存在增加碳排放的風(fēng)險(xiǎn)。碳排放的增加會(huì)導(dǎo)致溫室效應(yīng)加劇、臭氧層破壞等環(huán)境問題。已有的文獻(xiàn)總結(jié)了不同秸稈還田措施對(duì)碳排放的影響，但缺乏秸稈還田背景下農(nóng)田碳排放的機(jī)理、影響因素及相關(guān)減排措施等的歸納。本文通過查閱文獻(xiàn)從分析碳排放產(chǎn)生的機(jī)理入手，概述碳排放產(chǎn)生規(guī)律，并對(duì)影響碳排放的因素進(jìn)行系統(tǒng)歸納和分析，總結(jié)出影響碳排放的因素主要包括環(huán)境因素、農(nóng)藝措施（還田量與還田年限、還田方式、還田深度）、土壤因素（水分、溫度、有機(jī)質(zhì)含量、土壤微生物、土壤酶活性及肥料管理）等。此外，探討了有助于實(shí)現(xiàn)秸稈還田背景下碳減排的秸稈炭化還田、農(nóng)藝（溝埋還田、深埋還田）、肥料管理和灌溉等措施，指出了當(dāng)前主要減排措施的不足及今后研究的方向，如：需綜合考慮凈生態(tài)經(jīng)濟(jì)效應(yīng)，在減排效果優(yōu)異的同時(shí)降低成本；加強(qiáng)不同秸稈還田背景下土壤根際微生物的變化對(duì)碳排放的影響機(jī)制研究，同時(shí)增加田間長(zhǎng)期定位試驗(yàn)。通過對(duì)以上內(nèi)容的綜述，以期為綠色秸稈還田與碳減排研究提供理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：秸稈還田；碳排放；排放機(jī)理；影響因素；減排措施

中圖分類號(hào)：S181 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1002-1302（2024）18-0010-08

收稿日期：2023-09-20

基金項(xiàng)目：國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（編號(hào)：2022YFD2300704）；江蘇省農(nóng)業(yè)科技自主創(chuàng)新資金［編號(hào)：CX（22）1002］。

作者簡(jiǎn)介：汪慧泉（1998—），男，江蘇泰州人，碩士，研究方向?yàn)檗r(nóng)業(yè)環(huán)境生態(tài)學(xué)。E-mail：w18925054658@163.com。

通信作者：顧克軍，研究員，研究方向?yàn)樽魑锝斩掃€田利用與稻茬小麥高效耕播農(nóng)機(jī)農(nóng)藝融合，E-mail：gkjjaas@163.com；楊國(guó)英，博士，助理研究員，研究方向?yàn)檗r(nóng)業(yè)環(huán)境生態(tài)學(xué)，E-mail：18260410518@163.com。

秸稈是農(nóng)作物收獲后剩余莖葉的總稱，具有豐富的有機(jī)質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)^［1］。2282d84b2b2d52600d3c629b00b94b50秸稈還田作為一種低投入、可持續(xù)的農(nóng)業(yè)廢棄物利用方式，既可減少秸稈廢棄物對(duì)環(huán)境的危害，又可補(bǔ)充土壤養(yǎng)分，促進(jìn)農(nóng)作物生長(zhǎng)，被廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中^［2］。秸稈還田能夠促進(jìn)土壤固碳，提高土壤肥力，促進(jìn)作物根系生長(zhǎng)，從而提高產(chǎn)量^［3］。目前，秸稈還田主要有直接還田（粉碎還田和整稈還田）和間接還田（堆漚還田、炭化還田等）2種方式^［4］。

農(nóng)業(yè)碳排放是指農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及農(nóng)地利用過程中產(chǎn)生的溫室氣體總稱，主要包括CH₄、N₂O及CO₂的排放。溫室氣體排放增加將加劇全球變暖，是全球面臨的嚴(yán)峻問題之一^［5］。政府間氣候變化專門委員會(huì)（IPCC）第六次評(píng)估報(bào)告指出，2011—2020年全球氣溫比1850—1900年高1.09 ℃。與此同時(shí)，自1990年來，溫室氣體（包括CH₄、N₂O及CO₂）排放增加17%，且近年來溫室氣體排放增量占比較大^［6］。農(nóng)田系統(tǒng)固碳減排對(duì)大氣溫室氣體濃度具有重要的調(diào)節(jié)作用。因此，通過農(nóng)田碳減排以應(yīng)對(duì)大氣溫室氣體濃度增加，已成為國(guó)際社會(huì)普遍關(guān)注的問題。秸稈還田在農(nóng)田固碳過程中發(fā)揮了非常積極的作用，但秸稈還田后溫室氣體增排導(dǎo)致的溫室效應(yīng)可能大于其固碳的效果，從而導(dǎo)致新的溫室氣體排放^［7］。如何在秸稈還田背景下實(shí)現(xiàn)最大程度碳減排是當(dāng)前亟待解決的關(guān)鍵問題。本文對(duì)秸稈還田導(dǎo)致碳排放的機(jī)理、影響因素以及減排措施進(jìn)行綜述，以期為實(shí)現(xiàn)綠色秸稈還田與碳減排的目標(biāo)提供理論依據(jù)與技術(shù)參考。

1 秸稈還田背景下的碳排放機(jī)理

1.1 秸稈還田背景下CH₄產(chǎn)生的機(jī)理

眾多研究表明，在全球氣候變暖背景下，秸稈還田會(huì)增加CH₄排放^［8-10］。Hu等研究發(fā)現(xiàn)，不同秸稈覆蓋于農(nóng)田，腐化還田后均有增加CH₄的趨勢(shì)，與不還田相比增加141.9%^［11］。農(nóng)田系統(tǒng)甲烷產(chǎn)生的原因主要有：（1）秸稈還田后由于秸稈廢棄物覆蓋，營(yíng)造了好的厭氧環(huán)境，并提供大量的有機(jī)碳源，為產(chǎn)甲烷菌的產(chǎn)生提供了有利條件，再加上秸稈還田的固碳效應(yīng)，使得農(nóng)田土壤碳庫(kù)不斷增加，部分土壤有機(jī)碳受微生物作用分解為CH₄，相應(yīng)地增加了CH₄排放^［12］。（2）秸稈腐解過程消耗氧氣，以及覆蓋的秸稈形成的厭氧環(huán)境，可有效提高產(chǎn)甲烷菌活性，抑制甲烷氧化菌活性^［13］。同時(shí)，秸稈腐解增加土壤有機(jī)質(zhì)含量，從而導(dǎo)致CH₄排放增加^［14］。此外，甲烷的產(chǎn)生還與諸多因素有關(guān)，如環(huán)境因素、還田量、還田年限等^［15-16］。

1.2 秸稈還田背景下CO₂產(chǎn)生的機(jī)理

大量研究表明，秸稈還田會(huì)導(dǎo)致CO₂排放增加^［17-19］。這可能是由于還田的秸稈在腐解過程中，一部分經(jīng)微生物的分解直接以CO₂的形式排放于大氣中。秦越等研究認(rèn)為，秸稈還田增加了土壤可溶性有機(jī)碳（DOC）含量，而土壤中的DOC是可以被微生物直接利用的有效碳源^［20］。李金等通過研究不同秸稈還田方式對(duì)CO₂排放變化，發(fā)現(xiàn)了微生物碳含量與CO₂排放呈現(xiàn)正相關(guān)，這可能是由于秸稈覆蓋在土壤上，增加了活性DOC含量，促進(jìn)微生物代謝活動(dòng)，從而增加了CO₂排放^［21］。也有研究認(rèn)為，秸稈還田能顯著增加DOC中胺類物質(zhì)和芳香族化合物的含量，這些物質(zhì)在環(huán)境及農(nóng)藝措施等外界因素變化時(shí)會(huì)發(fā)生分解，從而促使CO₂排放^［22］。因此秸稈還田情景下DOC含量變化對(duì)CO₂排放有著重要影響。

1.3 秸稈還田背景下N₂O產(chǎn)生的機(jī)理

目前，秸稈還田對(duì)N₂O排放的影響，研究結(jié)果并不一致，主要體現(xiàn)在2個(gè)方面：一是秸稈還田為土壤硝化與反硝化微生物提供了充足的碳源，提高了微生物活性，從而增加N₂O排放；另一方面，秸稈還田補(bǔ)充了氮素并將其固持在土壤中，從而降低硝化與反硝化細(xì)菌對(duì)氮素的利用，減少N₂O排放^［23］。秸稈還田對(duì)N₂O排放的作用效果與秸稈還田量、還田方式及土壤碳氮比等因素有關(guān)。秸稈還田通過改變土壤C/N來影響土壤微生物對(duì)氮素的吸收利用，進(jìn)而影響N₂O排放^［24］。胡天怡等研究發(fā)現(xiàn)，水稻秸稈碳氮比高，礦化速率慢，減少了無機(jī)氮供應(yīng)，從而降低了硝化過程，減少N₂O的排放^［25］。Wang 等研究發(fā)現(xiàn)，秸稈還田可以改變土壤硝化反硝化細(xì)菌的組成，降低nirS與nirK的基因豐度，從而減少N₂O排放^［26］。而Qiu等研究則認(rèn)為，秸稈還田增加土壤營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，促進(jìn)微生物活性，且秸稈腐解會(huì)消耗氧氣，營(yíng)造利于硝化反硝化的厭氧環(huán)境，從而增加N₂O排放^［27］。因此，要深刻揭示秸稈還田對(duì)農(nóng)田N₂O排放的作用機(jī)理，還需借助長(zhǎng)期定位試驗(yàn)，加強(qiáng)秸稈還田過程中硝化與反硝化微生物作用對(duì)農(nóng)田N₂O排放的機(jī)制研究。

2 秸稈還田背景下影響碳排放的因素

2.1 溫度

溫度是影響農(nóng)田溫室氣體排放的重要因素。一般情況下，溫度升高會(huì)導(dǎo)致CH₄與CO₂排放增加，特別是秸稈還田情景下，會(huì)增加農(nóng)田系統(tǒng)CH₄與CO₂排放。有研究認(rèn)為，CH₄排放是由產(chǎn)甲烷菌與甲烷氧化菌共同作用的結(jié)果，與土壤微生物群落結(jié)構(gòu)與豐度關(guān)系密切。增溫導(dǎo)致土壤水分減少，增加土壤間隙，改善了土壤通氣狀況，提高了甲烷氧化酶活性及CH₄氧化速率，促進(jìn)土壤對(duì)CH₄的吸收^［28-29］。

增溫影響秸稈還田土壤CO₂排放。增溫能加速秸稈分解，改變土壤呼吸并影響土壤微生物活性；李曉莎等研究認(rèn)為，秸稈還田有利于改善土壤養(yǎng)分狀況，增加了土壤中碳的投入^［30］。秸稈覆蓋后會(huì)顯著影響土壤呼吸通量，增加土壤孔隙度，進(jìn)而增加CO₂排放^［31-32］。Zhang等研究也指出，氣溫升高增加土壤溫度，加快有機(jī)碳分解速度，促進(jìn)CO₂排放^［33］。

目前，關(guān)于增溫對(duì)農(nóng)田N₂O排放的影響研究結(jié)果并不統(tǒng)一。增溫改變土壤微生物群落多樣性，增加酶活性，并加速土壤有機(jī)質(zhì)分解與轉(zhuǎn)化，從而影響土壤硝化反硝化作用^［34］。劉艷等發(fā)現(xiàn)，在小麥—大豆輪作背景下，增溫提高了土壤硝化反硝化速率^［35］。任宏芳研究發(fā)現(xiàn)，在增溫條件下，覆蓋還田方式下農(nóng)田N₂O排放要低于翻耕還田方式下農(nóng)田N₂O排放，主要原因是：覆蓋還田降低了土壤溫度，間接證明溫度對(duì)秸稈還田背景下N₂O排放的影響，且其影響與秸稈還田方式有關(guān)^［36］。

2.2 農(nóng)藝農(nóng)技措施

2.2.1 還田量與還田年限 還田量與還田年限對(duì)CH₄排放產(chǎn)生影響，但兩者對(duì)CH₄排放影響的研究結(jié)果并不一致。Eusufzai等通過多年秸稈還田試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，連續(xù)多年秸稈還田比短期的秸稈還田產(chǎn)生的CH₄更多，且隨著秸稈還田年份的增加和還田量的增多，CH₄排放也越多，這可能與土壤中電子供體的利用率以及土壤有機(jī)碳含量有關(guān)^［37-38］。而江瑜等通過meta分析總結(jié)得出長(zhǎng)期秸稈還田比短期秸稈還田CH₄排放要減少30%～70%^［39］。Jiang等研究也發(fā)現(xiàn)，隨著還田年限增加，CH₄排放減弱，還田13年比8年降低73%^［40］。這可能是由于長(zhǎng)期還田提高土壤含氧量，利于甲烷氧化菌的生長(zhǎng)代謝，從而抑制CH₄排放。因此，還田量與還田年限對(duì)CH₄排放的影響與環(huán)境及土壤因素有關(guān)。前期研究表明，秸稈直接還田相較于焚燒還田會(huì)增加CO₂排放量。Qiang等研究發(fā)現(xiàn)，在小麥玉米秸稈還田背景下，CO₂排放會(huì)隨著還田量的增加而增加，這主要是因?yàn)榻斩掃€田有利于土壤團(tuán)聚體的形成，從而增加土壤孔隙度和土壤微生物量，還田量的增加有利于土壤有機(jī)碳的形成與固定，為微生物活動(dòng)提供了充足的碳源，并隨著微生物豐度和活性的增強(qiáng)，加速了土壤有機(jī)碳中易變組分的分解，從而增加CO₂排放^［41］。但Chen 等利用DNDC模型模擬秸稈還田下CO₂排放發(fā)現(xiàn)，秸稈還田相比于焚燒減少CO₂排放^［42］。相對(duì)而言，秸稈還田年限對(duì)CO₂排放的影響研究較少，尚需進(jìn)一步研究。N₂O是土壤硝化反硝化作用的結(jié)果，其產(chǎn)生過程復(fù)雜，且受多種因素的影響。已有研究表明，短期秸稈還田可減少農(nóng)田N₂O排放。Jiang 等也認(rèn)為，秸稈還田可以降低N₂O排放，其排放量與秸稈還田量成反比^［43］。鄒建文等研究結(jié)果顯示，秸稈還田2年后N₂O排放減少18%^［44］。而另有研究表明，長(zhǎng)期秸稈還田促進(jìn)了N₂O排放^［45-47］。黃瓊等研究發(fā)現(xiàn)，第2年秸稈還田減少N₂O排放，但長(zhǎng)期還田會(huì)加劇N₂O排放，到第13年呈線性增加趨勢(shì)^［48］。這可能是由于長(zhǎng)期秸稈還田增加了土壤中有機(jī)質(zhì)與氮含量，促進(jìn)硝化反硝化作用；同時(shí)長(zhǎng)期秸稈還田提高土壤碳氮比，增加土壤氮固定，減少NH⁺₄的產(chǎn)生，從而抑制N₂O排放^［49］。因此，目前還田年限對(duì)N₂O排放的研究結(jié)果并不一致。

2.2.2 還田方式 秸稈還田方式對(duì)農(nóng)田碳排放產(chǎn)生重要影響。Hu等研究發(fā)現(xiàn)，與不還田相比，麥秸溝埋還田、旋耕還田和翻耕還田方式都顯著增加了CH₄與N₂O排放，且溝埋還田方式下，CH₄與N₂O的排放量增加少于其他2種還田方式^［11］。這可能是由于3種還田方式摻入秸稈的位置、混合與深度不同，改變土壤中DOC、氮釋放與土壤氮礦化，從而影響CH₄與N₂O排放^［50］。王保君等在稻麥輪作體系中也得出同樣結(jié)論，稻稈溝埋還田與其他2種還田方式相比CH₄和N₂O排放減少48.13%和3.38%，且表層覆蓋還田下增排最大^［51］。

2.2.3 還田深度 還田深度影響碳排放。朱曉晴等研究發(fā)現(xiàn)，相較于直接還田，秸稈不同還田深度（0～10、10～20、20～30、30～40 cm）下CO₂與N₂O排放增加，而CH₄排放降低^［52］。于建光等研究發(fā)現(xiàn)，秸稈還田越深，越有利于土壤有機(jī)碳的穩(wěn)定^［53］；宋依依等的研究結(jié)果表明，秸稈還田深度為30～40 cm更利于土壤團(tuán)聚化，使深層土壤有機(jī)碳很難被微生物利用，土壤呼吸減弱，從而減少CO₂排放^［54］。另外，由于秸稈深還增加了微生物對(duì)氮的固持，降低土壤反硝化作用強(qiáng)度，使N₂O排放減少^［55-56］。翟洋洋等研究認(rèn)為，產(chǎn)甲烷菌對(duì)于溫度的敏感程度大于甲烷氧化菌，而深層土壤會(huì)增高土壤溫度，從而抑制產(chǎn)甲烷菌的活性，因此深埋秸稈更利于減少CH₄排放^［57-58］。

2.3 土壤因素

秸稈還田背景下，影響CH₄、CO₂及N₂O排放的土壤因素主要有土壤水分、溫度、有機(jī)質(zhì)含量、土壤微生物及土壤酶活性等。其中，土壤有機(jī)質(zhì)與微生物活性是影響CH₄和CO₂排放最重要的因素^［59］。還田秸稈腐解后能為土壤提供充足的有機(jī)質(zhì)，一部分有機(jī)質(zhì)為產(chǎn)甲烷菌提供足夠的基質(zhì)，另一部分則轉(zhuǎn)化為CO₂排放到大氣中，增加CO₂排放^［60］。秸稈在腐解過程中會(huì)消耗大量O₂，這會(huì)抑制甲烷氧化菌活性，但促進(jìn)了產(chǎn)甲烷菌的活性，從而增加了CH₄排放^{［27，61］}。

N₂O排放的土壤影響因素較復(fù)雜，土壤微生物生物量及其活性是主要影響因素。王青霞等指出，N₂O主要由土壤硝化與反硝化功能菌共同作用產(chǎn)生，這2種微生物會(huì)因土壤理化性質(zhì)的改變而增加或減少^［62］。如：秸稈還田可通過增加土壤有機(jī)碳含量來改變土壤硝化基因群落結(jié)構(gòu)，提高硝化功能菌的豐度來影響N₂O排放，而土壤含水量的增加也會(huì)影響硝化功能菌的豐度，其基因豐度會(huì)隨著含水量增加而增加^［63-64］。

反硝化作用主要是將NO^-₃和NO^-₂還原為N₂和N₂O的過程，也是N₂O產(chǎn)生的主要方式。反硝化過程由多種微生物共同作用，研究反硝化功能菌相對(duì)困難^［65］。土壤pH值、有機(jī)質(zhì)、溫度等是影響土壤反硝化作用的主要因素^［66］。馬玲等研究發(fā)現(xiàn)，施用氮肥會(huì)加快土壤反硝化速率，其造成的氣體損失（N₂O和N₂）在無秸稈還田情況下達(dá)到60%，而秸稈還田情況下僅20%，說明秸稈還田可以減少反硝化作用，從而降低 N₂O 排放^［67］。

3 秸稈還田背景下碳減排的措施

秸稈還田導(dǎo)致碳排放增加是多種因素共同作用的結(jié)果，需尋求在保證糧食穩(wěn)產(chǎn)的前提下實(shí)現(xiàn)碳減排的措施。根據(jù)以往研究結(jié)果，從穩(wěn)產(chǎn)的實(shí)際出發(fā)，秸稈還田背景下碳減排的措施主要包括以下幾種。

3.1 秸稈炭化還田

秸稈炭化（生物炭）是指將秸稈在低氧或缺氧環(huán)境下進(jìn)行熱解產(chǎn)生，還田后能夠影響土壤物理和化學(xué)性質(zhì)，提高土壤微生物活性^［68］。將秸稈制成生物炭還田可增強(qiáng)碳固定并減少CO₂、CH₄及N₂O排放。這可能是由于將生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為生物炭后，生物炭中的碳相對(duì)更穩(wěn)定，還田后能在土壤中存在更長(zhǎng)時(shí)間^［69］。Wang等研究發(fā)現(xiàn)，將小麥秸稈制成生物炭還田比其直接還田能減少90.25%CO₂排放^［26］。這可能是由于生物炭具有比表面大、吸附能力強(qiáng)、穩(wěn)定性高等特點(diǎn)，還田后可提高土壤保肥保水能力、增加土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量、增加微生物和有益真菌含量等來有效改善土壤肥力和微生物群落結(jié)構(gòu)。Liu等研究表明，將秸稈制成生物炭后持續(xù)還田5年，N₂O總排放量（5年累積）減少27.1%～40.7%，且作物產(chǎn)量略有增加^［70］。

秸稈炭化還田對(duì)CH₄排放影響的研究結(jié)果并不一致。Liu等的研究表明，將水稻秸稈炭化還田可減少約90%CH₄排放^［71］；張向前等研究發(fā)現(xiàn)，施用生物炭后，稻麥輪作區(qū) CH₄ 減排 10.38%～55.45%^［72］。這可能由于土壤CH₄累計(jì)排放量與pmoA基因豐度呈負(fù)相關(guān)，添加生物炭能增加pmoA豐度，減少CH₄排放^［73］。但也有研究認(rèn)為，添加生物炭增加了34%甲烷排放，且隨著生物炭施用量的增加而增加^［74］。減排效果的差異可能與施用量及土壤類型等有關(guān)^［75］。目前，炭化還田相比于直接還田，在碳減排方面仍有很大優(yōu)勢(shì)，但炭化還田制備成本較高，未來需進(jìn)一步優(yōu)化熱解系統(tǒng)，降低成本，結(jié)合炭化還田量對(duì)作物產(chǎn)量與品質(zhì)的影響，尋找最佳炭化還田方式。

3.2 改進(jìn)農(nóng)藝措施

通過改變農(nóng)藝措施，配合適宜的還田方式與還田深度能夠有效減少土壤溫室氣體排放。朱曉晴等研究指出，與秸稈直接還田相比，不同深度的秸稈還田都會(huì)增加N₂O和CO₂排放，同時(shí)降低CH₄排放，但隨著還田深度增加，N₂O與CO₂排放增幅下降，還田深度為30～40 cm時(shí)，相比于直接還田，N₂O與CO₂僅增加10%，但作物產(chǎn)量顯著提高^［52］。并且陳粲等比較了0～10 cm和10～20 cm這2種還田深度下的N₂O排放，指出秸稈還田10～20 cm能夠有效降低N₂O排放^［76］。因此，可能由于秸稈還田深度增加后，土壤微生物豐度和大多數(shù)酶活性隨土壤深度的增加而降低，從而導(dǎo)致農(nóng)田溫室氣體排放減少^［77］。

秸稈溝埋還田是有效降低CH₄與N₂O排放的重要措施^{［11，51］}。馬玲等研究發(fā)現(xiàn)，與常規(guī)還田相比，秸稈深還（20～40 cm）能夠降低CO₂與N₂O排放，因此可通過溝埋還田方式來增加秸稈還田深度，達(dá)到減排效果^［67］。然而，由于溝埋深埋所需人工較多，未來需研發(fā)溝埋還田機(jī)械來替代人工。

3.3 加強(qiáng)肥料管理

通過合理的肥料管理模式可有效改善秸稈還田情景下溫室氣體排放。多項(xiàng)研究表明，與單秸稈還田相比，秸稈還田配施肥料更利于碳減排。Zhong等發(fā)現(xiàn)，在水旱輪作體系中，秸稈還田配合紫云英種植對(duì)CH₄減排有積極作用^［78］。通過紫云英降低土壤有機(jī)碳和土壤C/N的值可降低土壤C有效性，從而降低產(chǎn)甲烷菌的豐度^［79］。Wang 等研究發(fā)現(xiàn)，秸稈還田配施氮肥可在水稻不減產(chǎn)的情況下降低N₂O排放，這可能是因?yàn)楦咛嫉鹊慕斩挿纸鈺?huì)增加氮的固定，從而減少硝化與反硝化作用的有效氮量，另外秸稈還田還提供了可溶性有機(jī)碳，刺激N₂O通過反硝化還原為N₂^［80］。此外，也可通過在秸稈還田基礎(chǔ)上配施脲酶抑制劑或硝化抑制劑等肥料增效劑來減緩氮素轉(zhuǎn)化，從而減少N₂O排放^［81-83］_{+uCDprHwcI7as0AoUwXjTQ==}。

3.4 改變灌溉方式

灌溉方式與秸稈還田的協(xié)同作用被認(rèn)為是減少農(nóng)田碳排放的有效措施。我國(guó)目前主流的灌溉方式可分為常規(guī)灌溉和節(jié)水灌溉（覆膜滴灌、干濕交替灌溉、間歇灌溉和控制灌溉）^［84-85］。與無秸稈還田相比，無論是常規(guī)灌溉還是節(jié)水灌溉，均會(huì)促進(jìn)CH₄的排放，但節(jié)水灌溉處理下CH₄排放量的增加相對(duì)更少^［85-86］。Nie等研究發(fā)現(xiàn)，在相同還田方式下，節(jié)水灌溉與常規(guī)灌溉相比，稻田CH₄的排放量降低了58%～63%^［87］。Tang等研究也發(fā)現(xiàn)，與連續(xù)漫灌相比，間歇灌溉平均CH₄排放通量降低22.81%～32.39%^［88］。這可能是因?yàn)殚g歇灌溉為甲烷化營(yíng)養(yǎng)菌（專性好氧細(xì)菌）的生長(zhǎng)提供了更好的棲息地，利于細(xì)菌繁殖，相對(duì)于常規(guī)灌溉提高了CH₄氧化能力^［89］。對(duì)于N₂O的排放，有研究表明覆膜滴灌與常規(guī)灌溉N₂O排放通量無顯著差異，由于秸稈還田本身就有減緩N₂O排放的潛力，而間歇灌溉能夠降低CH₄的排放通量^［90］。因此，將秸稈還田與灌溉方式進(jìn)行協(xié)同耦合對(duì)減少農(nóng)田溫室氣體排放尤其重要，可行方法例如深埋還田與間歇灌溉的協(xié)同，免耕還田與加氣灌溉的配合，均可以實(shí)現(xiàn)碳減排的目標(biāo)^［91］。

3.5 種養(yǎng)模式結(jié)合

近年來，生態(tài)種養(yǎng)模式結(jié)合的方法在我國(guó)發(fā)展迅速，在秸稈還田后通過稻鴨共作、稻蝦共作等方式，可以添加生態(tài)位，延長(zhǎng)食物鏈的增環(huán)作用，通過利用動(dòng)物的覓食、行走等活動(dòng)，可以不同程度地影響碳排放量^［92］。徐祥玉等比較了不還田、僅稻草還田以及稻草還田后加入螯蝦3種情況對(duì)于碳排放的影響，結(jié)果顯示，與不還田相比，僅稻草還田提高了CH₄與CO₂的排放量，而在還田基礎(chǔ)上加入螯蝦可大幅度抑制CH₄增排效應(yīng)^［93］。這可能是因?yàn)橐环矫娴疚r系統(tǒng)中由于蝦掘洞的原因，增加了土壤氧化還原電位以及降低土壤還原性物質(zhì)總量，另外蝦的活動(dòng)增加了水中溶解氧，從而導(dǎo)致CH₄被氧化的概率增加，削減了CH₄的排放^［94］。羅加偉等在不同小龍蝦品種與稻田共作的體系中探究碳排放的影響，得出了稻蝦共作能夠降低CH₄排放，雖增加了N₂O排放，但綜合考慮GWP，稻蝦共作能實(shí)現(xiàn)碳減排的作用^［95］。同樣，稻鴨共作也具有相類似的結(jié)果。傅志強(qiáng)等在稻鴨共作體系中運(yùn)用靜止箱原位采樣法測(cè)定了稻田CH₄排放通量，得出了稻鴨共作顯著減少了CH₄的排放通量，其原因可能是鴨的活動(dòng)增加了水體的溶解氧含量，提高土壤氧化還原電位，減少產(chǎn)甲烷細(xì)菌種群數(shù)量，抑制產(chǎn)甲烷菌活性，降低CH₄產(chǎn)生率，從而減少CH₄排放量^［96-98］。

4 研究展望

近年來，秸稈還田作為一種農(nóng)業(yè)廢棄物利用方式，對(duì)于改善生態(tài)環(huán)境，減少碳排放有重要作用。秸稈還田背景下，土壤因素的改變是影響碳排放的重要因素。土壤溫度、濕度、有機(jī)質(zhì)含量及pH值等土壤理化性質(zhì)，通過影響土壤微生物和相關(guān)酶活性來改變土壤碳排放。因此，為提升秸稈還田背景下碳排放減排效果，土壤因素是關(guān)鍵。通過文獻(xiàn)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，改變秸稈還田方式、還田農(nóng)藝措施及水肥管理措施等均有利于改變土壤理化性狀及土壤微生物，從而有利于實(shí)現(xiàn)碳減排的目標(biāo)。

為更好地發(fā)揮秸稈還田在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的減排作用，今后研究應(yīng)從以下幾個(gè)方面入手：（1）加強(qiáng)不同秸稈還田背景下土壤因素與土壤根際微生物的變化對(duì)碳排放的影響機(jī)制研究。例如不同秸稈還田條件下土壤微生物與酶在各個(gè)階段的活性與作用機(jī)理的研究。（2）要加強(qiáng)分析和評(píng)價(jià)不同的減排技術(shù)，綜合考慮凈生態(tài)經(jīng)濟(jì)效應(yīng)，例如秸稈制成生物炭的連續(xù)應(yīng)用消耗成本太高，則需要優(yōu)化秸稈熱解系統(tǒng)以降低能源消耗和總體制作成本；深施溝埋的農(nóng)藝措施難度大、耗費(fèi)人力多，則需要研發(fā)操作簡(jiǎn)易、成本低廉的機(jī)械代替勞作。（3）在秸稈還田背景下，加強(qiáng)秸稈還田對(duì)碳排放長(zhǎng)期影響的研究，例如可以進(jìn)行長(zhǎng)期田間定位試驗(yàn)，構(gòu)建秸稈還田背景下減排的最佳技術(shù)體系。

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