全果园循环利用对再植果园温室气体排放、土壤碳储存及杏仁产量的影响：四年研究揭示的关键信息

为探究全果园循环利用（WOR）对果园温室气体排放、土壤碳储存和杏仁生产力的影响，研究人员开展相关研究。结果表明，WOR 初期 CO2和 N2O 排放增加，后期影响减弱，土壤碳储存增加，且不影响杏仁产量。该研究为果园可持续管理提供依据。

　　在加利福尼亚州的中央山谷，水果和坚果种植是农业的重要组成部分，其中杏仁种植广泛且经济价值高。然而，传统的果园处理方式，如焚烧树木或运往发电厂处理，会增加温室气体排放，对环境造成污染。同时，果园种植过程中使用的合成肥料、化石燃料和能源密集型灌溉也会产生二氧化碳（CO₂）和一氧化二氮（N₂O）等温室气体排放。全果园循环利用（WOR）作为一种新兴的可持续处理方法，近年来逐渐得到应用，但人们对其长期碳储存潜力以及对温室气体排放的影响仍存在疑问。为了解决这些问题，美国加利福尼亚大学的研究人员开展了一项为期四年的研究。该研究发表在《Agriculture, Ecosystems 》上，对于果园的可持续管理和 WOR 的长期可行性具有重要意义。
研究人员主要运用了以下关键技术方法：首先，在实验设计上，选择特定的研究地点，设置 WOR 和对照（CTL）处理组，进行随机完全区组设计。其次，采用不同的监测系统对 CO₂和 N₂O 排放进行测量。最后，通过一系列的计算和分析方法，如利用双指数衰减模型估算剩余生物质碳，计算 N₂O 排放因子等，对实验数据进行处理和分析。
研究结果如下：

1. 果园土壤 CO₂排放：在所有测量年份中，WOR 处理的累积年度 CO₂-C 排放显著高于 CTL 处理。2019 年，WOR 处理的排放量是 CTL 处理的五倍多，之后随着木片分解，排放量逐年下降。
2. 季节性和功能位置 CO₂排放：2019 年，WOR 处理的夏季 CO₂排放最高，且显著高于春季和冬季。在功能位置方面，2019 - 2020 年未观察到明显的空间差异，2021 - 2022 年，安装微喷头后，树行的累积通量显著高于巷道。
3. CO₂排放与温度和湿度的比较：CO₂通量与湿度、温度存在显著线性关系。在 WOR 树行中，2019 年土壤湿度在 10 - 17％、表面温度在 29 - 32℃时，CO₂通量最高。
4. 基于 CO₂通量的残留生物质碳估计：通过双指数衰减模型预测，四年后，初始木材生物质碳的 49％（29.9 Mg C ha^?1）仍保留在土壤中，20 年后预计剩余 4.05 Mg C ha^?1。
5. 果园土壤 N₂O 排放：施肥后第一周，两种处理的 N₂O 通量均出现峰值。在试验的前两年，WOR 处理的日土壤 N₂O - N 排放量显著高于 CTL 处理，之后差异消失。
6. 季节性和功能位置 N₂O 排放：N₂O 排放的季节性模式每年不一致。2019 年，处理效应显著；2021 - 2022 年，季节、位置及它们的交互作用显著。
7. N₂O 排放与温度和湿度的关系：N₂O - N 通量与温度和湿度的关系总体显著，但巷道中两种处理的温度与 N₂O 均无关系，且 r²值较低，表明通量变化具有高变异性。
8. 累积 N₂O 和 N 输入排放因子：除 2020 年外，两种处理的累积土壤 N₂O - N 排放随 N 输入增加而增加。2019 - 2020 年，WOR 处理的排放因子（EF）显著高于 CTL 处理，2021 - 2022 年，两者无差异。
9. 土壤 C 和 N 储量：从试验第二年开始，WOR 处理的土壤 C 储量显著高于 CTL 处理，到 2022 年，WOR 处理土壤 C 储量增加了 1.21 Mg C ha^?1。同时，WOR 处理的土壤总 N 储量在第三、四年也显著高于 CTL 处理。
10. 树体生长和产量缩放的温室气体排放：WOR 处理的杏仁树在所有年份都比 CTL 处理的树大，但两种处理的累积杏仁产量无显著差异，产量缩放的 CO₂eq 排放也无显著差异。
    研究结论和讨论部分表明，WOR 对果园的温室气体排放、土壤碳储存和杏仁产量有显著影响。虽然在应用初期，WOR 会导致 CO₂和 N₂O 排放增加，但随着时间推移，这种影响会逐渐减弱。同时，WOR 能够增加土壤碳储存，且不影响杏仁树的生长和产量。这些结果为果园的可持续管理提供了重要依据，有助于制定更有效的管理策略，减少温室气体排放，提高土壤质量，促进果园的可持续发展。此外，研究还指出了当前研究的局限性，为后续研究提供了方向。