近日，济南大学水利与环境学院徐征和课题组在农林科学领域顶级期刊《Agricultural Water Management》（一区TOP）上发表了题为“Impact of biochar and deficit irrigation on greenhouse gas emissions reduction in maize-wheat rotation systems”的学术论文。我院博士后王天宇为第一作者，庞桂斌副教授为该论文的通讯作者。

图1 生物炭及灌溉管理对玉米-小麦轮作系统温室气体排放的影响

据联合国粮食及农业组织（FAO）统计，农业温室气体排放约占全球温室气体排放量的30%，其主要成分包括CO2、N2O和CH4，如何有效控制农业温室气体排放一直是近年来的研究热点。施用生物炭和灌溉管理被认为是减少农业系统温室气体排放的有效手段，然而，两者对温室气体减排的耦合综合效应仍未得到充分探讨。

针对上述问题，课题组在华北平原进行了一项为期两年的田间试验，研究了亏缺灌溉和生物炭对夏玉米-冬小麦轮作系统温室气体排放的综合影响。试验设置3种灌溉策略（全灌溉F（70 %-80 %田间持水量（θfc），拔节期亏缺灌溉DJ（50 %-60 % θfc），拔节期和灌浆期亏缺灌溉DJ+F（50 %-60 % θfc）），以及3种生物炭施用量（T:0 t ha−1，M:15 t ha−1，H:30 t ha−1）。试验结果表明，土壤孔隙含水率（WFPS）和土壤温度与CO2和N2O排放通量呈正相关，但与CH4排放通量未呈现显著相关性。减少灌溉和增加生物炭的施用会导致土壤CO2和N2O累积排放量减少，同时CH4吸收量增加。

图2 土壤孔隙含水率（WFPS）、温度与温室气体排放之间的关系

亏缺灌溉和生物炭施用的相互作用有效地减少了土壤温室气体的整体排放，尤其是在高生物炭施用（H）条件下，玉米和小麦拔节期亏缺灌溉使全球增温潜势（GWP）降低了15.9 %，且产量损失最小，仅为4.86 %。综上所述，合理的亏缺灌溉制度，结合适量的生物炭施用，可以在减少温室气体排放的同时最大限度地减少作物产量损失，是一种控制温室气体排放的有效策略。

图3 亏缺灌溉与生物炭对全球增温潜势（GWP）的影响

该研究成果为农业温室气体减排提供了宝贵的参考经验，对促进地区农业绿色可持续发展有着重要的实践指导意义。本研究受山东省重点研发计划、国家重点研发计划项目、济南市市校融合专项和济南大学学科交叉会聚建设项目的资助。

论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0378377425002616