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作物杂志,2026, 第4期: 110–116 doi: 10.16035/j.issn.1001-7283.2026.04.013

• 生理生化·植物营养·栽培耕作 • 上一篇    下一篇

双季稻秸秆还田方式对土壤碳库和甲烷排放强度的影响

梁威1(), 李虎2, 郑华斌1, 王慰亲1, 唐启源1()   

  1. 1 湖南农业大学农学院， 410128， 湖南长沙
    2 岳阳市农业科学研究院， 414022， 湖南岳阳
  • 收稿日期:2025-03-19 修回日期:2025-04-30 出版日期:2026-08-15 发布日期:2026-08-11
  • 通讯作者: 唐启源
  • 作者简介:梁威，研究方向为双季稻秸秆还田的固碳减排效应，E-mail：lw044043@163.com
  • 基金资助:
    国家水稻产业体系岗位专家项目(CARS-01-27)

Effects of Double Cropping Rice Straw Returning Method on Soil Organic Carbon Fixation and Methane Emission Intensity

Liang Wei1(), Li Hu2, Zheng Huabin1, Wang Weiqin1, Tang Qiyuan1()   

  1. 1 College of Agriculture, Hunan Agricultural University, Changsha 410128, Hunan, China
    2 Yueyang Academy of Agricultural Sciences, Yueyang 414022, Hunan, China
  • Received:2025-03-19 Revised:2025-04-30 Online:2026-08-15 Published:2026-08-11
  • Contact: Tang Qiyuan

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摘要： 为探究不同秸秆还田处理方式对稻田土壤固碳与温室气体排放的影响，于2023-2024年在湖南省岳阳市岳阳县进行试验，以双季稻模式为研究对象，在常规施肥条件下设置5个水稻秸秆处理方式：秸秆不还田（CK）、秸秆烧灰还田（T1）、秸秆炭化还田（T2）、秸秆减量还田（T3）和秸秆全量还田（T4），田间原位观测秸秆处理对土壤理化性质、土壤固碳量、CH4排放、稻田温室效应以及水稻产量的影响。结果表明，影响土壤固碳量增加的因素中，秸秆施用量是主要因素；其中T4处理的固碳量最高，为604.65 kg/hm2。早稻季CH4排放通量有2个峰值，分别是分蘖期和齐穗期，晚稻季有1个排放峰值，为齐穗期，4个水稻季中，T2处理的CH4累积排放量最低，为364.88 kg/hm2。各秸秆还田处理的减缓效益抵消效率（RMO）在138.77%~391.73%，2024年T2、T3和T4处理的RMO下降，表明其在土壤中的固碳减排效益提高。总体而言，T4处理可增加土壤固碳量和土壤孔隙度，降低土壤容重，促进稻田固碳；T2处理可降低CH4累积排放量和稻田温室效应，促进稻田减排，因此在CH4减排优先区域推荐T2处理，在土壤修复与固碳优先区域推荐T4处理。

关键词: 双季稻, 秸秆还田, 生物炭, 土壤固碳量, 甲烷

Abstract:

To investigate the effects of different straw returning treatments on soil carbon sequestration and greenhouse gas emissions in paddy fields, this study was conducted in Yueyang County, Yueyang City, Hunan Province from 2023 to 2024. The double cropping rice model was used as the research object, and five rice straw treatment methods were set up under conventional fertilization conditions: no straw returning (CK), straw ash returning (T1), straw carbonization returning (T2), straw reduction returning (T3), and total straw returning (T4). The effects of straw treatment on soil physicochemical properties, soil carbon sequestration, CH4 emissions, greenhouse effect in paddy fields, and rice yield were observed in situ in the field. The results showed that among the factors affecting the increase of soil carbon sequestration, straw application was the main factor. Among them, the carbon sequestration of T4 treatment was the highest (604.65 kg/ha). There were two peaks in CH4 emission flux during the early rice season, namely the tillering stage and the full heading stage. There was one emission peak during the late rice season, which was the full heading stage. Among the four rice seasons, the cumulative CH4 emission of T2 treatment was the lowest (364.88 kg/ha). The mitigation benefit offset efficiency (RMO) of each straw returning treatment ranged from 138.77% to 391.73%. The RMO of T2, T3, and T4 treatments decreased in 2024, indicating an improvement in their carbon sequestration and emission reduction benefits in soil. Overall, T4 treatment increases soil carbon sequestration and soil porosity, reduces soil bulk density, and promotes carbon sequestration in paddy fields. T2 treatment reduces the CH4 cumulative emissions and greenhouse effect of paddy fields, promoting emission reduction in rice fields. Therefore, T2 treatment is recommended for CH4 reduction priority areas, and T4 treatment is recommended for soil remediation and carbon sequestration priority areas.

Key words: Double cropping rice, Straw returning, Biochar, Soil carbon sequestration amount, Methane

表1

不同处理秸秆还田量

处理
Treatment		 2023 2024
早稻
Early rice		 晚稻
Late rice		 早稻
Early rice		 晚稻
Late rice
CK 0 0 0 0
T1 100%烧灰 100%烧灰 100%烧灰 100%烧灰
T2 1809 kg/hm2 2429 kg/hm2 2139 kg/hm2 2668 kg/hm2
T3 2384 kg/hm2 2553 kg/hm2 3022 kg/hm2 3209 kg/hm2
T4 5816 kg/hm2 8097 kg/hm2 7130 kg/hm2 8892 kg/hm2

表2

不同秸秆还田方式0~10 cm土层土壤容重与孔隙度的影响

处理
Treatment		 土壤容重Soil bulk density (g/cm3) 土壤孔隙度Soil porosity (%)
2023年早稻移栽前
Before transplanting
early rice in 2023		 2024年早稻移栽前
Before transplanting
early rice in 2024		 2024年晚稻收获后
After the harvest of
late rice in 2024		 2023年早稻移栽前
Before transplanting
early rice in 2023		 2024年早稻移栽前
Before transplanting
early rice in 2024		 2024年晚稻收获后
After the harvest of
late rice in 2024
CK 1.26a 1.24a 1.28ab 52.45b 53.21b 51.68c
T1 1.28a 1.27a 1.29a 51.70b 52.08b 51.41c
T2 1.23ab 1.24a 1.28ab 53.58ab 53.21b 51.60c
T3 1.20ab 1.16b 1.19c 54.72ab 56.23a 54.99a
T4 1.17b 1.13b 1.25b 55.85a 57.36a 52.86b
处理（T） **



**

年份（Y） ** **
T×Y ns ns

图1

不同秸秆还田方式对土壤碳库的影响

图2

不同秸秆还田方式对CH4排放通量的影响

图3

不同秸秆还田方式对CH4累积排放量的影响 不同小写字母代表不同秸秆处理间差异显著（P < 0.05）。

表3

不同秸秆还田方式下CH4累积排放量的方差分析

变异来源
Source of variation		 CH4累积排放量CH4 cumulative emissions
早稻Early rice 晚稻Late rice 周年Anniversary
处理Treatment (T) ** ** **
年份Year (Y) ** ns ns
T×Y ** ns ns

表4

不同秸秆还田方式下产量的方差分析

变异来源
Source of variation		 产量Yield
早稻Early rice 晚稻Late rice 周年Anniversary
处理Treatment (T) ** ** **
年份Year (Y) ** ns ns
T×Y ** ns ns

图4

不同秸秆还田方式对产量的影响

表5

不同秸秆还田方式对稻田温室效应的影响

处理
Treatment		 2023 2024
综合温室效应GWP 温室气体排放强度GHGI 综合温室效应GWP 温室气体排放强度GHGI
早稻Early rice 晚稻Late rice 早稻Early rice 晚稻Late rice 早稻Early rice 晚稻Late rice 早稻Early rice 晚稻Late rice
CK 3294.96ab 2629.20bc 0.45ab 0.32bc 3554.27c 2519.77b 0.53b 0.29b
T1 2639.70b 2253.41c 0.34b 0.27c 3290.84c 2223.71b 0.46b 0.25b
T2 2472.96b 2308.10c 0.33b 0.27c 2231.92d 2108.91b 0.30c 0.24b
T3 3431.84a 4872.07ab 0.50ab 0.57ab 4765.96b 5462.85a 0.66a 0.61a
T4 3190.34ab 5448.57a 0.60a 0.64a 5399.48a 5557.38a 0.81a 0.51a

表6

不同秸秆还田方式对土壤固碳效益和NGWP的影响

年份
Year		 处理
Treatment		 DSOC
(kg/hm2)		 MCSP
(kg CO2
eq/hm2)		 GWP
(kg CO2
eq/hm2)		 减缓
效益
抵消率
RMO
(%)		 净全球
增温潜势
NGWP
(kg CO2
eq/hm2)
2023 CK 5282.66 ? ? ? ?
T1 6348.23 3905.00 4893.11 125.30 988.11
T2 5959.11 2478.67 4781.06 192.89 2302.39
T3 5973.30 2530.00 8303.91 328.14 5771.91
T4 6022.80 2713.33 8638.91 391.19 7901.03
2024 CK 5770.75 ? ? ? ?
T1 6523.60 2101.00 5514.55 262.97 3413.55
T2 6624.07 3131.33 4340.82 138.77 1209.49
T3 6682.32 3344.00 10 228.81 306.07 6884.81
T4 6873.91 4048.00 10 956.86 270.94 6908.86
[1] 张洪程, 胡雅杰, 杨建昌, 等. 中国特色水稻栽培学发展与展望. 中国农业科学, 2021, 54(7):1301-1321.
doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2021.07.001
[2] 毕于运. 秸秆资源评价与利用研究. 北京: 中国农业科学院, 2010.
[3] 张鹏, 李涵, 贾志宽, 等. 秸秆还田对宁南旱区土壤有机碳含量及土壤碳矿化的影响. 农业环境科学学报, 2011, 30(12):2518-2525.
[4] Wang X K, Lu F, Han B, et al. Carbon sequestration by cropland soil in China:Potential and feasibility. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 2009, 6(24):242041.
[5] 周静雯, 向钦佩, 项金金, 等. Meta分析生物炭对我国农田土壤的增汇减排效应. 安徽师范大学学报(自然科学版), 2024, 47(5):422-429.
[6] 戴相林, 刘雅辉, 孙建平, 等. 秸秆还田和氮肥减施对滨海盐渍土稻田温室气体排放及氮肥利用率的影响. 应用与环境生物学报, 2023, 29(4):994-1005.
[7] 黄琼, 朱小莉, 沈皖豫, 等. 秸秆还田年限及还田量对稻田净温室效应的影响. 土壤, 2022, 54(5):912-919.
[8] 柴凯斌. 秸秆还田对稻麦系统作物产量及温室气体排放的影响. 武汉:华中农业大学, 2018.
[9] 赵炎, 袁新生, 唐瑞杰, 等. 添加生物炭对琼北地区双季稻田生物固氮的影响. 环境科学, 2022, 43(12):5819-5831.
[10] 徐建明, 王艳红, 刘忠珍, 等. 有机物料还田对稻田土壤温室气体排放及产量的影响. 中国农学通报, 2024, 40(36):95-101.
doi: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb2024-0377
[11] 逯非, 王效科, 韩冰, 等. 稻田秸秆还田:土壤固碳与甲烷增排. 应用生态学报, 2010, 21(1):99-108.
[12] 李飞跃, 汪建飞. 生物炭对土壤N2O排放特征影响的研究进展. 土壤通报, 2013, 44(4):1005-1009.
[13] 鲍士旦.土壤农化分析: 第3版. 北京: 中国农业出版社, 2000.
[14] 李庆逵, 鲁如坤, 陈家坊. 土壤分析法: 第2版. 北京: 科学出版社,1965.
[15] 李成伟, 刘章勇, 龚松玲, 等. 稻作模式改变对稻田CH4和N2O排放的影响. 生态环境学报, 2022, 31(5):961-968.
doi: 10.16258/j.cnki.1674-5906.2022.05.011
[16] Wu Z, Zhang X, Dong Y B, et al. Biochar amendment reduced greenhouse gas intensities in the rice-wheat rotation system: six-year field observation and meta-analysis. Agricultural and Forest Meteorology, 2019,278:107625.
[17] 苏扬, 商小兰, 钱忠明, 等. 腐熟剂与生物炭协同强化秸秆还田对土壤质量和水稻生长的影响. 浙江农业学报, 2025, 37 (5):1139-1148.
doi: 10.3969/j.issn.1004-1524.20240427
[18] 陈丽明. 长期秸秆还田下双季稻田土壤碳氮转化特征及其微生物学机制. 南昌:江西农业大学, 2020.
[19] 陈立天, 刘玉学, 何莉莉, 等. 水稻秸秆生物炭对南方稻田土壤的固碳减排效应. 土壤通报, 2024, 55(3):686-694.
[20] 孙亚楠, 段琳博, 钟华昱, 等. 温室气体排放与番茄产量对水肥气耦合的响应机制研究. 农业机械学报, 2024, 55(5):312-322.
[21] 吴健成, 刘卿, 汪翠存, 等. 秸秆还田与氮肥施用对稻田温室气体排放的影响. 生态学报, 2024, 44(12):5328-5339.
[22] 朱雅婷, 倪远之, 张敏, 等. 不同秸秆还田量对上海地区稻田甲烷排放的影响. 浙江农业学报, 2023, 35(10):2436-2445.
doi: 10.3969/j.issn.1004-1524.20221398
[23] 杨正宇, 李宗明, 李言言, 等. 连续11年不同秸秆还田量下稻田甲烷增排效应变化研究. 土壤学报, 2025, 62(4):1115-1126.
[24] Qian H Y, Huang S, Chen J, et al. Lower-than-expected CH4 emissions from rice paddies with rising CO2 concentrations. Global Change Biology, 2020, 26(4):2368-2376.
doi: 10.1111/gcb.v26.4
[1] 滕文, 叶凡, 周舟, 王屿乐, 刘立军. 小麦和油菜秸秆还田处理对盐胁迫下水稻产量和品质的影响[J]. 作物杂志, 2025, (5): 11–18
[2] 邓洲, 龚晨旭, 何宇轩, 曾勇军, 黄山. 石灰与猪粪配施对双季优质稻稻米品质的影响[J]. 作物杂志, 2025, (4): 181–187
[3] 曹正男, 赵振东, 胡博, 于涵, 宁晓海, 赵泽强, 曹立勇. 氮肥与促腐菌肥配施对寒地水稻秸秆还田腐解效果及产量的影响[J]. 作物杂志, 2025, (3): 172–177
[4] 金丹丹, 隋世江, 陈玥, 李波, 曲航, 宫亮. 秸秆还田下氮肥减量对辽河平原水稻产量及氮素利用的影响[J]. 作物杂志, 2025, (2): 172–179
[5] 江素珍, 许超, 王中元, 郑沈, 陈建国, 朱捍华, 黄道友, 张泉, 朱奇宏. 海泡石和生物炭对水稻镉和砷吸收积累的影响[J]. 作物杂志, 2025, (2): 241–248
[6] 胡聪聪, 李红宇, 孙显龙, 王童, 赵海成, 范名宇, 张巩亮. 秸秆还田与氮肥运筹对寒地水稻光合特性和产量的影响[J]. 作物杂志, 2025, (1): 147–154
[7] 周琦, 吴芳, 王振龙, 徐志鹏, 邓超超, 施志国, 张靖, 宿翠翠, 余亚琳, 周彦芳. 氮肥与生物炭互作对设施番茄生长及根结线虫病害的影响[J]. 作物杂志, 2024, (5): 212–219
[8] 张丽娟, 秦宇坤, 陈俊英. 油棉两季秸秆还田下施氮量对棉花产量形成及氮肥利用效率的影响[J]. 作物杂志, 2024, (4): 158–163
[9] 王富贵, 邹润厚, 高聚林, 王振, 程志鹏, 郝琪, 张悦忠, 王志刚. 秸秆还田方式对内蒙古东部地区土壤水热及春玉米苗期生长和产量的影响[J]. 作物杂志, 2024, (4): 223–231
[10] 侯钰晨, 庞春花, 张永清, 康书瑜, 毋悦悦, 闫晶蓉, 王嘉祺. 施用生物炭与氮肥对盐碱胁迫下藜麦幼苗生理生长特性的影响[J]. 作物杂志, 2024, (4): 240–246
[11] 江敏, 何爱斌, 孙会娟, 满建国, 聂立孝. 双季稻双直播模式不同早稻秸秆还田方式下氮肥运筹对晚稻生长发育和土壤理化性质的影响[J]. 作物杂志, 2024, (3): 100–108
[12] 潘越, 李思宇, 高捷, 沈炘垭, 刘立军. 秸秆及其还田方式对不同轮作模式下稻田土壤性质影响的研究进展[J]. 作物杂志, 2024, (2): 1–8
[13] 肖敏, 郭浪, 崔璨, 程周琦, 刘玉午, 卓乐, 吴思, 易镇邪. 磷肥运筹对机插双季稻产量构成与养分吸收利用的影响[J]. 作物杂志, 2024, (2): 178–188
[14] 胡昊驰, 王富贵, 朱孔艳, 胡树平, 王猛, 王志刚, 孙继颖, 于晓芳, 包海柱, 高聚林. 秸秆还田年限及施磷水平对玉米根系生长和产量的影响[J]. 作物杂志, 2024, (2): 80–88
[15] 秦碧蓉, 尤赛雅, 陈书融, 朱练峰, 孔亚丽, 朱春权, 田文昊, 张均华, 金千瑜, 曹小闯, 刘丽. 不同施氮水平对双季稻产量、氮素利用率及稻田氮素平衡的影响[J]. 作物杂志, 2024, (2): 89–96
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