川中丘陵区不同耕作措施下小麦–玉米–红薯三熟制农田土壤呼吸及碳平衡特征

万云枫; 孙雁霞; 刘永红; 杨勤; 刘禹池; 岳丽杰; 陈玉锋; 李影正; 《植物营养与肥料学报 》 2025 北大核心 CSCD

摘要：【目的】小麦–玉米–红薯间套作模式是川中丘陵区旱地粮食生产的主要种植制度，曾占该区域旱三熟面积的60%以上。综合分析该种植模型下土壤呼吸与碳平衡特征，为构建川中丘陵区绿色低碳种植模式提供依据。【方法】长期定位试验位于四川省农业科学院东部新区玉成综合试验基地，截至取样时已连续进行16年，种植制度为小麦–玉米–红薯间套作。试验设4个处理：秸秆不还田+翻耕+平作（对照，T1）；翻耕+平作+秸秆覆盖还田（T2）；翻耕+垄作+秸秆覆盖还田（T3）；免耕+平作+秸秆覆盖还田（T4）。于2023年小麦生育期内监测土壤CO₂排放速率与排放总量，评估农田系统固碳特征、碳足迹和碳平衡。【结果】T1、T2、T3、T4处理小麦全生育期平均土壤呼吸速率分别为3.69、4.45、5.39和4.30μmol/（m²·s），表现为T12）较T1显著提高43.8%，与其余处理无显著差异。各处理之间固碳量无显著差异。从碳足迹角度看，T1处理碳足迹最低，T1处理最高。从产量分析，T4处理显著大于T1处理，与其余处理无显著差异。单位产量碳足迹的高低顺序为T1>T3>T2>T4。从碳收支平衡角度看，T1处理下小麦种植带的土壤为碳源，其余处理均为碳汇；空闲带的土壤均为碳源。农田总碳汇能力以T3最低，T2与T4差异不显著，分别为T3的2.83、3.25倍。【结论】在小麦整个生育期，秸秆还田条件下的小麦种植带土壤呈碳汇，空闲带呈碳源。虽然秸秆覆盖还田增加了小麦季农田生态系统的碳排放，但其提高了碳汇能力，属于净碳汇。相对翻耕，免耕降低了碳排放，增加了碳汇。垄作相比平作提高了碳排放并降低碳汇。在川中丘陵区小麦-玉米-红薯间套作模式下，小麦生产中采用免耕平作秸秆全程覆盖还田措施，可在增产的同时实现减排固碳，尽量避免采用翻耕+垄作+秸秆覆盖还田措施。

关键词： 耕作方式 土壤呼吸 碳平衡 碳足迹