以不同水旱轮作稻田为研究对象,对比分析不同轮作模式温室气体排放特征,挖掘关键影响因素,并将温室效应和成本-收益计量相结合,通过综合评价筛选环境友好、经济效益高的轮作模式。基于大田小区试验,设置休闲-水稻、紫云英-水稻、小麦-水稻、油菜-水稻、青饲小麦-水稻、蚕豆-水稻6种水旱轮作处理,采用静态箱-气相色谱法,于2020年6月—2021年5月进行CH_(4)和N_(2)O排放原位监测,通过结构方程模型挖掘影响CH_(4)和N_(2)O排放的关键因素,采用全球增温潜势和成本-收益计算方法,评价不同轮作制度的环境和经济效应。结果表明:不同水旱轮作模式CH_(4)累积排放量为95.6~173.3 kg·hm^(-2),排放量与冬茬秸秆还田量和水稻产量有关;N_(2)O累积排放量为1.5~2.5 kg·hm^(-2),受施氮量、冬茬秸秆还田量、水稻产量和土壤有机质含量影响。增加氮肥施用量不仅可增加N_(2)O排放量,而且会导致土壤有机质含量的降低;冬茬秸秆还田量、水稻产量的变化会导致CH_(4)和N_(2)O排放的此消彼长,即秸秆还田量和水稻产量与CH_(4)排放量呈正相关,而与N_(2)O排放量呈负相关。青饲小麦-水稻轮作模式的经济效益为10139元·hm^(-2),高于其他轮作模式。对比单位经济效益的温室气体排放量发现,尽管青饲小麦-水稻轮作模式周年N_(2)O排放量最高、土壤固碳量低,但其单位经济收益的温室气体排放量仍最低(0.41 kgCO_(2)e·元^(-1));紫云英-水稻轮作分别比油菜、小麦、休闲、蚕豆与水稻的轮作方式低51%、33%、20%和4%。不同水旱轮作方式下的稻田周年温室效应有显著差异,紫云英-水稻轮作的综合温室效应(3.1 t CO_(2)e·hm^(-2))显著低于小麦-水稻轮作(5.4 t CO_(2)e·hm^(-2))。研究表明,与其他轮作模式相比,紫云英-水稻和蚕豆-水稻轮作在保证较高经济收益的同时温室气体排放量相对较低,冬茬秸秆还田量、绿肥还田生物量是环境效应和经济效益协同的重要影响因素。
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