内蒙农牧交错带地区土地利用方式和施肥对土壤碳库的影响

《内蒙农牧交错带地区土地利用方式和施肥对土壤碳库的影响》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、＊国家自然科学基金项目（31261140367，31370527）、国家科技支撑项目（2012BAD14B01）资助SupportedbytheNationalNaturalScienceFoundationofChina(No.31261140367，31370527)andtheNationalKeyTechnologySupportProgram(No.2012BAD14B01)†通讯作者Correspondingauthor，E-mail：mengfq@cau.edu.cn作者简介：张煜（1993

2、-），女，河北邢台人，硕士研究生，主要研究领域土壤碳氮循环。E-mail：zhangqiqi43@163.com收稿日期：年-月-日；收到修改稿日期：内蒙农牧交错带地区土地利用方式和施肥对土壤碳库的影响*张煜1张琳1吴文良1孟凡乔1†（1中国农业大学资源与环境学院，北京100193）摘要内蒙武川是我国典型的内蒙农牧交错带地区，土地利用方式转变和施肥是影响该地区农业生产和土壤碳储量的重要人类活动。选取内蒙武川地区，针对不同土地利用方式（耕地、退耕还林/还草）和施肥措施（化肥、有机肥）的长期定位试验土壤，分析

3、土壤有机碳（SOC）、土壤无机碳（SIC）和全氮（TN）含量和储量，结合13C和15N稳定同位素方法，研究土地利用方式和施肥措施对于该地区土壤碳氮转化的影响规律。研究表明，退耕还灌/还草后，SOC储量较耕地均有显著提高（提高幅度0.60~0.98Mghm-2a-1），SIC储量也增加或保持相同水平（柠条地除外）。相比不施肥处理，施用有机肥能显著增加SOC（1.08~1.19Mghm-2a-1），施化肥处理则会降低SIC（0.06~0.16Mghm-2a-1），且主要影响次生碳酸盐。施肥SIC中原生碳酸盐比

4、例（0~23%）低于自然土壤（3%~29%）。施肥措施对于土壤碳氮的转化强度远大于土地利用方式的改变。对于内蒙等干旱半干旱地区土壤，土地利用和施肥措施对于土壤有机和无机碳的影响应该在区域固碳管理中给予全面考虑。关键词施肥措施；土地利用；有机碳；无机碳；同位素；固碳中图分类号S158.2文献标识码A土壤碳库是地球表层系统中最大的碳库，其变化将显著影响温室气体浓度与陆地生态系统功能[1]，因此土壤碳循环越来越受到国内外科学界的关注。土壤碳特别是土壤有机碳（soilorganiccarbon，SOC），对于提供

5、作物养分、创造作物生长所需的良好结构以及影响全球碳平衡等方面具有重要作用，主要影响因素包括土地利用方式、农田管理措施等。一般认为，农田恢复为草地后，土壤碳最终能达到或接近原始植被条件下的碳水平，并保持一个新平衡[2]。施肥作为主要的农田管理措施，通过两条途径影响SOC含量及动态：一是提高农作物生物产量，增加植物残渣和根的输入；二是影响土壤微生物的数量和活性，进而影响SOC的生物降解过程[3]。在土壤碳循环过程中，碳稳定同位素13C含量可以反映SOC分解程度、土壤碳形态变化，常用于SOC的来源、周转速率以及

6、气候变化与植被重建等方面的研究。15N自然丰度法是近年来发展起来的估计自然生态系统中固氮贡献的一种新方法，也是迄今在估计无干扰自然生态系统中固氮研究中使用最多的方法[4]。由于化学转化、物理运输等原因，氮素循环的诸过程均可能使得氮素发生同位素分馏，进而反映土壤有机质的周转变化特点。因此，运用141013C和15N研究影响SOC的因素和规律，可以提供更多土壤有机质的定性、定量变化特征，是当前土壤碳研究工作中的重要手段。内蒙古农牧交错带是连接我国西部草原牧区和东部农耕区的生态过渡地带，是可以与非洲的Sahel

7、地区相提并论的气候变化最敏感的地区之一[5]。该交错带地区面积61.6×104km2，占全国农牧交错带总面积约52.8%[6]。农牧交错带良性发展，能够成为中、东部平原农区的生态屏障，阻隔荒漠南侵；农牧交错带的生态环境退化乃至恶化，不但丧失其应有的生态屏障作用，还会通过地理链危害其下游（风）地区，发生河流泥沙输移堆积、沙尘暴等异域相关灾害[7]。目前农牧交错带地区的生态安全形势极为严峻，水土流失、土地荒漠化现象十分普遍。特别是在该地区草地开垦后，土壤碳、氮含量降低，土壤有机碳损失[8]。近年来以退耕还林、

8、还草为核心的生态恢复工程，一定程度上对恢复当地生态环境、改善土壤质量起到了较好的作用，但对于土地利用变化以及施肥这两个重要的人类活动，对于土壤碳（包括SOC和土壤无机碳（soilinorganiccarbon，SIC））的影响机理，还缺乏系统研究。本研究以内蒙典型农牧交错带地区不同利用方式和农田管理措施的长期试验为对象，分析土壤中碳、氮不同形态分布，结合13C和15N自然丰度分析，探讨不同土地利用及施肥管理下，栗钙土土壤碳（S