农田土壤有机碳的影响因素及其研究
农田土壤有机碳的影响因素及其研究
第 26 卷第 3 期2008 年 5 月干 旱 地 区 农 业 研 究 in the Arid . 26 No. 3May. 2008 收稿日期 :基金项目 :国家自然科学基金项目 ( 和 ) ;中科院知识创新方向性项目 ( KSCX2 - YW - 424 - 3 , KSCX1 - YW - 15- 04) ;国家科技支撑项目 () ;教育部新世纪优秀人才支持计划(NCET - 05 - 0852)作者简介 :李小涵(1971 — ) ,女 ,陕西永寿人 ,主要从事土壤碳氮方面的研究。 :lxh - @tom. com.通讯作者 :王朝辉 , : @263. net.农田土壤有机碳的影响因素及其研究李小涵1,郝明德1 ,2,王朝辉1,李利利1(1. 西北农林科技大学资源环境学院 , 陕西 杨凌 ; 2. 中国科学院水利部水土保持研究所 , 陕西 杨凌 ) 摘 要 : 大气温室效应气体 N2O、CO2增多与全球气温变暖有着密切的关系 ,由于农业活动导致的碳排放量占碳总排放量的 25 % ,因此研究农田土壤有机碳的影响因素 ,对增加农田碳素固定和保持 ,减少由于不合理的土地使用而导致大量 CO2的排放 ,维持农业和生物圈生态系统的可持续发展有着重要意义。 本文分析了温度、水分、土地开垦、休闲和撩荒、耕翻、轮作、秸秆还田 、肥料管理等对土壤有机碳的影响 。 减少翻耕次数 ,增加秸秆还田 ,优化氮、磷、钾等养分用量及配比 ,是提高农田 ,尤其是旱地农田土壤有机碳含量 ,培肥、改良土壤的重要途径。关键词 : 土壤 ;有机碳 ;耕作 ;水分 ;养分 ;地表覆盖中图分类号 : S154. 1 文献标识码 : A 文章编号 : (2008) 土壤有机碳指进入土壤的各种动植物残体、微生物体及其分解、合成的有机物质中的碳。 陆地生态系统碳循环是全球碳循环的重要组成部分 ,而土壤碳库是地球陆地生态系统中最大的碳贮蓄库。 据估计 ,全球以有机质形式贮存在土壤中的碳大约有1 200～1 500 Pg农田土壤有机碳变化研究,相当于地表生物群落碳素存贮总量(500～600 Pg) 的 2～3 倍 ,大气碳素总量 (750Pg) 的 2 倍。 土壤无机碳的数量也很大 ,为 700～1 000 Pg农田土壤有机碳变化研究,但它的更新周期以千年为尺度。 土壤有机碳却不同 ,由于受土壤和生物生命活动的影响 ,特别是农业土壤由于受到人类生产活动的影响 ,其数量和生物活性处在不断的变化之中 ,是全球碳库中的最活跃部分之一。 在农田土壤中 ,有机碳主要来源于以各种形式进入土壤的有机物料 ,尤其是不同形式进入土壤的农作物残体占主要地位,如秸秆、残茬、粪肥、厩肥、翻压的绿肥等 ,达 80 %以上。 土壤有机碳数量及其生物活性的变化 ,不仅影响土壤肥力 ,而且还可以通过多种途径影响土壤向大气释放或固持大气中的 CO2,从而影响土壤与大气之间的碳素平衡。从 19 世纪中叶到 21 世纪初 ,大气中的温室效应气体 CO2浓度由从 280 mg/L 上升到了 365 mg/L ,其中 1990～1999 年间 ,CO2 浓度的增加速率为每年 0. 9～2. 8 mg/L。 按这一趋势估计 ,到 2050年大气中的 CO2 浓度将升高到 560 mg/L ,北温带湿润气候地区的土壤有机碳将因此减少约 7 %。从全球范围来看 ,农业是温室效应气体的一个重要来源 ,农业活动导致碳的排放量占碳的总排放量的25 %。 在我国的研究工作表明 ,到 2050 年 ,南方地区年均气温将升高 1. 0～1. 5 ℃农田土壤有机碳的影响因素及其研究,西北地区升高2. 5～3. 0 ℃;到 2099 年西北地区可能升高 2. 79～4. 50 ℃。 农业生态系统每年通过农作物生长可以大量固定大气中的碳素 ,但这部分进入农业生态系统的碳素又会有大约 90 %通过各种转化途径返回大气 。 除在农产品中累积外农田土壤有机碳的影响因素及其研究,仅有一小部分以有机碳的形式存在于土壤中 。 因此 ,加强土壤碳库管理 ,增加土壤对大气碳素的固定和保持 ,降低土壤的 CO2排放量 ,缓解全球温室效应 ,对农业和整个生物圈生态系统的可持续发展都有重要意义。 农业土壤中的有机碳及其变化一直是农业与生态环境科学领域研究的热点问题。 本文就影响农业土壤有机碳及其变化的人为 、环境因素与调控方面的研究工作进行总结农田土壤有机碳变化研究,并对应该进一步研究的问题进行了 分析。1 影响农田土壤有机碳的因素1. 1 温 度温度是控制土壤微生物活性及有机质分解速率的关键因素。 温度升高将导致微生物种群增长 ,从而促进土壤有机碳分解。 很小的土壤温度变化就会使土壤成为大气 CO2的重要源。 在平均温度为5 ℃时 ,温度每上升 1 ℃会引起全球范围内 10 %的土
