秸秆还田固碳增汇效果探究进展

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1、秸秆还田固碳增汇效果探究进展摘要：秸秆还田是当今世界普遍重视的一项培肥地力的增产措施，同时也是重要的固碳措施。从中国农田土壤固碳潜力、秸秆还田对土壤有机碳含量及温室气体排放的影响、秸秆还田净减排能力等方面阐述了秸秆还田的固碳增汇效果，指出当前研究中存在的问题，并提出展望。目前对于秸秆还田的固碳增汇效果还存在一定的争议，今后的研究应以县域为单元，将秸秆还田对土壤碳库和温室气体总排放的影响有机结合起来，计算净减排能力。同时开展秸秆还田的温室效应及其影响因子研究，探讨如何减少秸秆还田的温室效应，从而提高秸秆还田的净减排效益。关键词：秸秆还田；固碳潜力；温室气体；固碳增汇；有机碳中图分类号：S15

2、3.6；X16文献标识码：A文章编号：0439-8114(2013)10-2238-04全球变暖已是不争的事实，如何采取有效措施以减少温室气体排放是应对气候变暖的关键。目前，各国都在积极探寻有效的固碳减排途径，国际学术界在研究温带森林、湿地和极地生态系统对增加土壤碳汇作用的同时，越来越重视农业生态系统的固碳作用。中国《国家中长期科学和技术发展纲要(2006—2020年)》中将生物固碳技术列为环境领域的优先发展主题之一。生物固碳，尤其是农作物固碳技术将成为一种最具潜力、见效最快的减排措施。秸秆还田不仅是当前秸秆资源利用的一种主要方式，也是一种重要的固碳措施。近年来，许多学者对秸秆还田的固碳效

3、果进行了广泛的研究，由于在研究手段、科研条件、地域等方面存在差异，得到的研究结果也不尽相同。本文从中国农田土壤固碳潜力、秸秆还田对土壤有机碳含量及温室气体排放的影响、秸秆还田净减排能力等方面阐述了秸秆还田的固碳增汇效果，对当前研究中存在的问题进行分析并提出展望，以期为他人的研究工作提供参考。1中国农田土壤固碳潜力从土壤有机碳的储存和固定潜力来看，中国农田生态系统属于较脆弱的生态系统［1］。中国农业土壤有机碳库一直处于亏损状态，尤其是在20世纪50〜80年代这段时间损失较多［2-4］oMetting等［5］利用DNDC模型对中国农业土壤碳库进行计算，发现中国农业土壤有机碳库以-73.8TgC

4、/a的速度在消减，而美国则以72.4TgC/a的速度递增。从另一方面也说明中国碳库容量的增加潜力比其他国家更大。20世纪80年代中期以来，中国农业土壤有机碳含量总体上稳中有升，其中南方水稻土的碳汇效应非常显著［3］。中国秸秆还田比例若从15%提高到80%,农田碳储量将增加175Tg/a［6］o此外，改善农业管理措施可使中国农田土壤固碳潜力增加119〜226Tg/a［7］o李忠佩［8］对20年间中国亚热带地区水稻土固碳量进行了计算，发现固碳量相当于(555.1±88.7)TgC02；估算出亚热带水稻土未来的固碳潜力为(411.0±84.7)TgC02,可见水稻土的固碳潜力巨大。2秸秆还田对土

5、壤有机碳含量的影响2.1不同还田方式下土壤有机碳变化规律研究目前，国内学者对秸秆直接覆盖还田、焚烧后还田、粉碎还田、高留茬还田等几种还田方式的固碳效果研究的比较多。结合不同的农业管理措施，每种还田方式的固碳效果不一致。曾研华等［9］研究了稻草烧灰还田、稻草不还田、稻草还田、稻草还田不施肥、稻草不还田不施肥、稻草烧灰还田不施肥6种方式下土壤碳库变化情况，一年两季的试验结果表明，稻草还田提高了土壤总有机碳的含量，但差异不显著，配施化肥明显增加了土壤活性有机碳含量，较之稻草烧灰还田与不还田，差异显著。而两季稻草还田后无肥区出现相反的趋势，不还田的较高，这可能跟土壤微生物与植株争肥不明显有关，以致

6、土壤碳激发、养分分流较少。吴家梅等［10,11］对稻草覆盖免耕、高桩免耕和高桩翻耕3种还田方式对耕层土壤有机碳积累影响情况进行了研究，结果显示，3种方式下0〜5cm土层土壤有机碳质量分数显著高于对照,且高桩免耕方式最高，较无草翻耕提高了13.8%；5〜10cm土层中，高桩翻耕处理下土壤有机碳质量分数显著高于其他处理，增幅为1.39〜1.66g/kg；10〜15cm土层中，翻耕方式下土壤有机碳质量分数要显著高于其他方式；耕层土壤有机碳密度方面(0〜15cm),稻草翻耕方式要显著高于其他方式。免耕秸秆还田、翻耕秸秆还田和旋耕秸秆还田三者中，旋耕秸秆还田处理土壤有机碳含量和有机碳密度均为最高，翻

7、耕次之，免耕最小［12,13］。2.2不同秸秆施用量下土壤有机碳变化规律研究秸秆还田具有可观的固碳潜力［14］,土壤固碳量是否随着秸秆施用量的增加而增加呢？在免耕稻田中，随着秸秆施用量的增加，土壤有机碳含量和土壤固碳量也逐渐增加［15］o钟杭等［16］研究认为，稻麦秸秆连续2年还田，全量还田与半量还田的土壤有机碳较对照均有提高，全量还田的提高量为7.09%,高于半量还田的5.87%o但也有研究表明,高量秸秆还田较中量秸秆