南方水田土壤有機(jī)碳變化特征及保護(hù)性耕作增碳效應(yīng)研究.pdf

1、隨著全球環(huán)境變化,尤其是以溫室氣體升高為起因的變化趨勢(shì)日益明朗,世界各國(guó)學(xué)術(shù)界和政界對(duì)如何減緩全球環(huán)境變化趨勢(shì)給予高度重視。土壤有機(jī)碳是大氣和陸地生態(tài)系統(tǒng)地上部碳儲(chǔ)量的2到2.5倍,土壤有機(jī)碳動(dòng)態(tài)直接關(guān)系到大氣CO2濃度的變化,對(duì)全球環(huán)境變化的作用巨大。 耕作制度是以作物種植和土壤管理為核心的種植技術(shù)體系,對(duì)農(nóng)田土壤有機(jī)碳的穩(wěn)定和累積作用顯著。越來(lái)越多的研究表明,我國(guó)近20年來(lái)耕作制度演變下農(nóng)田土壤呈現(xiàn)碳匯效應(yīng),尤其是我國(guó)南方農(nóng)

2、區(qū)水田土壤碳匯效應(yīng)尤其突出,固碳潛力大。本文在充分了解南方農(nóng)區(qū)特征的前提下,通過(guò)歷史數(shù)據(jù)收集、文獻(xiàn)資料查閱、田間試驗(yàn)、農(nóng)戶調(diào)查、生產(chǎn)調(diào)研等手段,采用多種定量與定性結(jié)合的分析方法,重點(diǎn)研究了南方水田土壤有機(jī)碳氮特征、人為干擾對(duì)水田土壤有機(jī)碳的影響、農(nóng)戶行為與土壤碳氮的關(guān)系,擬為南方水田土壤增碳保氮提供理論依據(jù)、技術(shù)途徑和相關(guān)配套政策建議。主要研究結(jié)果如下： 水田土壤有機(jī)碳密度可能更多地受生產(chǎn)技術(shù)影響,人為調(diào)控潛力大。農(nóng)田耕層土壤有

3、機(jī)碳密度介于0.81～12.68kg/m2,平均為3.15kg/m2。農(nóng)田土壤有機(jī)碳密度的變異系數(shù)為57％,顯著比非農(nóng)業(yè)土壤的變異系數(shù)低35個(gè)百分點(diǎn)。水田耕層有機(jī)碳密度比旱地的平均高13個(gè)百分點(diǎn),但水田有機(jī)碳密度的區(qū)域變異顯著低于旱地。農(nóng)田土壤有機(jī)碳密度與降水和氣溫的相關(guān)性顯著低于非農(nóng)業(yè)土壤,農(nóng)田中水田土壤有機(jī)碳密度與降水和氣溫的相關(guān)性又顯著小于旱地。 農(nóng)田土壤有機(jī)碳氮之間存在顯著的耦合關(guān)系,相同氮水平下水田土壤可能儲(chǔ)存更多的有

4、機(jī)碳。不同種植方式下,水田土壤平均有機(jī)碳和全氮含量比旱地分別高47.8％和41.4％,但水田碳氮的區(qū)域變異低于旱地。全國(guó)土壤有機(jī)碳氮在水田和旱地利用下平均分別為10.8和9.9,區(qū)域內(nèi)水田土壤碳氮比普遍高于旱地,其中東北地區(qū)水田最高,而華東旱地和西北旱地為最低。區(qū)域之間相比,旱地碳氮比的區(qū)域變異顯著,水田的不顯著。 不同類型水田土壤的有機(jī)碳氮特征及其關(guān)鍵影響因子差異顯著,在增碳保氮技術(shù)選擇上要充分考慮區(qū)域土壤類型差異。潛育型水田

5、土壤有機(jī)碳密度最高,比最低的淹育型土壤高75.97％,兩者的碳氮比差值為1.31,也達(dá)到顯著水平。影響土壤有機(jī)碳密度關(guān)鍵因子是耕層厚度和土壤全氮含量,除潴育型土壤外,均達(dá)到了顯著的正相關(guān)關(guān)系。不同類型土壤碳氮比的關(guān)鍵作用因子不同,其中耕層厚度與所有土壤的碳氮比相關(guān)不顯著。 有機(jī)無(wú)機(jī)肥配合施用是土壤增碳保氮的關(guān)鍵技術(shù),秸稈還田能提高土壤有機(jī)碳密度,但提高幅度有限。無(wú)論是雙季稻區(qū)或單稻區(qū),長(zhǎng)期有機(jī)無(wú)機(jī)肥配合施用下,土壤有機(jī)碳密度和土

6、壤C/N比均顯著提高。近20年來(lái),有機(jī)無(wú)機(jī)肥配合施用與純化肥區(qū)相比,土壤有機(jī)碳密度和C/N比在雙季稻區(qū)分別提高了20.46％和6.43％,但肥力水平較高的單季稻區(qū)僅分別提高了3.73％和4.51％。秸稈還田達(dá)到一定值后,進(jìn)一步提高秸稈還田,土壤增碳效應(yīng)不明顯。 保護(hù)性耕作技術(shù)具有很好的增碳保氮效應(yīng),但技術(shù)之間的效應(yīng)差異顯著。以長(zhǎng)三角區(qū)域?yàn)槔?油菜面積的擴(kuò)大、小麥的少免耕和作物秸稈的還田分別約增加土壤耕層有機(jī)碳0.94 Tg、2.