农业生产措施对土壤碳库的影响

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1、盛婧等：农业生产措施对土壤碳库的影响389农业生产措施对土壤碳库的影响盛婧1，赵德华2，陈留根11.江苏省农科院资环所，江苏南京210014；2.南京大学生物系，江苏南京210093摘要：在陆地碳平衡日益成为全球变化科学和生态科学中最为前沿与热点问题的前提下，农业碳平衡问题也受到了强烈的关注，从而促进了农业生产措施对土壤碳库影响的研究。文章综述了农业生产措施对土壤碳库的影响及其效率。从全球不同地区的研究得出，农业措施决定了现阶段农业生态系统是C源还是C汇。目前，影响农田土壤碳库的措施主要有：农业用地面积的扩张；耕地的休耕与利用；农业施肥；耕作方式；作物类型与轮作；

2、秸秆还田。平均不同地区的研究结果，各种措施提高土壤碳积累的效率（CMg·hm-2·a-1）分别为：施用动物肥料0.6（肥料用量10Mg·hm-2·a-1）、施化肥-0.71、耕地转换为草场0.825、改善轮作0.21、实施免耕0.315、秸秆还田0.3。目前研究存在的问题及将来的研究重点应主要集中在：通过改善农业措施提高土壤碳库的可行性；土壤有机碳积累与农业措施间的关系的地区差异性；农业措施提高土壤碳库所产生的环境效益与经济效益。关键词：农业措施；土壤碳库；农业生态系统中图分类号：X14文献标识码：A文章编号：1672-2175（2006）02-0386-05盛婧

3、等：农业生产措施对土壤碳库的影响389受人类活动影响，大气CO2浓度与工业革命前相比，增加了近三分之一[1]，从而引发了一系列的全球气候变化，对陆地生态系统产生了深远的影响。陆地、海洋和大气是三个可能的碳汇，由于大气和海洋相对均匀，而陆地生态系统复杂多变，充满着不确定性[2]，因此，有关陆地生态系统碳平衡研究成为了全球变化科学和生态科学中最为前沿与热点问题。全球陆地表面相当比例是农业用地，而且农业生态系统中碳的周转速度非常迅速，因此，农业生态系统的碳库问题也引起了广泛的兴趣。增加土壤碳库对于提高土壤质量、稳定与提高粮食产量、降低水体污染和降低大气CO2浓度等具有重

4、要的意义[3]，从而促进了有关农业措施对农业土壤碳库影响的研究[4,5]。探讨有关农业生产对土壤碳库的影响，对于预测气候变化趋、农业可持续发展，揭示碳失汇之谜具有重要意义｡1农业措施决定了现阶段农业生态系统是C源还是C汇有关农业生态系统是C源还是C汇，不同地区的研究得出了不同的结论。Hollinger等[6]研究免耕条件下美国西部地区玉米和大豆轮作农业生态系统的碳平衡，结果表明，在田间尺度上，玉米和大豆均表现为碳汇，每年的净吸收量分别为C576g·m-2和C33g·m-2；在区域尺度上，由于生产的粮食大部分并不在当地消费，因此，净吸收量有所降低；在全球尺度上，假设

5、生产的粮食全部被消费，该生态系统仍然表现为C汇，每年净吸收量为C94g·m-2。WestandMarland[7]研究免耕条件下玉米碳的释放量得出，全生育期玉米表现为碳源，其量为C21.5g·m-2。WestandPost[8]研究表明，将传统的耕作方式变为免耕，农田对大气CO2的固定潜力约为C57g·m-2。由此可见，农业措施决定了农业生态系统是C源还是C汇，尽管农业措施与农业生态系统碳库的关系具有很强的地区差异性，但是通过改善农业管理措施，农田均可能是一个显著的碳汇[3,6,7,9,10]。2影响土壤碳库的主要农业措施对于农业生态系统，最大的碳库是土壤，土壤中

6、碳的输入主要是由地上植被生物量和残留在土壤中的部分决定，而土壤中碳的损失主要是由微生物的分解速度和表层土壤的侵蚀速率决定。土壤有机碳的储量则是进入土壤的植物残体量及其在土壤微生物作用下分解损失量二者之间平衡的结果，其库容的大小受多个因素的影响。2.1　农业用地面积的扩张土地利用变化可能是除了石油燃烧之外引起大气CO2浓度升高最为重要的因素，其中主要是农业用地面积（耕地和牧场）的扩大和森林面积的减少，因为这一土地利用的变化不但会降低地上植被碳库，还会引起地下土壤碳库的下降。有关土地利用与土壤有机碳库，一般的研究结果认为林地或草地转变为耕地会引起土壤有机碳的下降，而且

7、经过多年的种植后，土壤中的有机碳仍然不能回复到土地利用变化前的水平[5]盛婧等：农业生产措施对土壤碳库的影响389，因此京都协议书把保持稳定的草场和植树造林是缓解大气CO2浓度升高的重要措施[11]。相反，如果在农业用地上重新生长自然植被，可引起地上植被和土壤对碳的固定[12,13]。随着全球气候逐渐变暖，北方高纬度地区适应于耕作的范围越来越大，在今后十年内可能会有更多的森林被砍伐[14]而被转化为耕地，因此，农业用地面积的扩张仍将是近期影响土壤碳库的一个重要因子。2.2耕地的休耕与利用许多发达国家，为了培育土壤肥力，对耕地经常会采用休耕或弃耕，这个措施同样也会引

8、起土壤碳库