退耕土壤的碳、氮固存及其对CO2、N2O通量的影响

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1、生态环境学报2009,18(3):1071-1076http://www.jeesci.comEcologyandEnvironmentalSciencesE-mail:editor@jeesci.com退耕土壤的碳、氮固存及其对CO2、N2O通量的影响12*11333高亚琴，黄高宝，王晓娟，马剑，刘博，黄涛，李卿沛1.甘肃农业大学资源与环境学院，兰州730070；2.甘肃农业大学农业生态工程研究所，兰州730070；3.甘肃农业大学农学院，兰州730070摘要：采样分析陇中黄土高原地区农田退耕种植苜蓿3a、5a、8a后0~5、5~

2、10、10~20cm土层土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、活性有机碳（SAOC）及矿质氮(NO3-N、NH4-N)含/储量的变化，并用静态箱—气质联用法对样地的CO2、N2O排放通量进行了测定，研究碳氮变化对土壤CO2、N2O排放通量的影响。结果表明：（1）SOC、TN基础含量很低的贫瘠土壤退耕后表现出明显的碳、氮固存效应，有很强碳、氮固存潜力。与未退耕休闲农田相比，退耕3a、5a、8a后0~20cmSOC储量分2别提高了9.12%、20.18%、34.39%，SOC平均固存率分别为0.17、0.23、0.25mg/(hm·a)。

3、TN储量在5~10、10~20cm增加不明显，在0~5cm退耕3a、5a、8a后储量分别提高14.29%，35.71%和64.29%，各退耕年限0~20cmTN平均固存率均为20.2mg/(hm·a)；（2）退耕后各年限草地土壤活性有机碳（SAOC）含量有所增加，但各层含量变化不明显，其增加量远小于SOC的增加，说明退耕初期阶段积累了较多的土壤惰性碳；NO3-N含量增加明显，0~5、5~10cm土壤各退耕年限含量达5%的显著性差异，但退耕前后NH4-N含量无明显变化。（3）土壤CO2通量与SOC含量、SAOC含量、TN含量及N2O通

4、量显著正相关；N2O通量与SOC含量、矿质氮含量及CO2通量显著正相关。说明在环境因素稳定的条件下，退耕后土壤碳、氮含量的增加会导致CO2、N2O排放的加剧，表现出大气CO2、N2O的“源”效应。关键词：退耕；碳、氮固存；CO2、N2O；通量中图分类号：X14文献标识码：A文章编号：1674-5906（2009）03-1071-06[7]IPCC最新研究报告指出，大气中CO2浓度自生存的重要保护屏障——臭氧层。据报导，土壤[1][8]1750年以来增加了31%，大气中N2O的浓度也以每每年向大气释放全球释放量50%的N2O。遗憾的[

5、2]年0.2%~0.3%的速度在增加，从而使得碳、氮的是，目前对土壤N2O排放的研究还处于初步探索阶生物地球化学循环和减缓温室气体排放成为全球段，对其排放机理和影响因素的认识还存在争议，变化研究中的热点问题之一。土地利用和耕作变化直至目前还没有提出有效的减排措施。是人类影响陆地生态系统碳过程的一个重要方面，为改善脆弱的生态环境、防止水土流失，近年在过去的2个多世纪，林地和草地向农田的转变以来我国实施了大面积的农田退耕还草。长期以来，及耕作已造成大量的土壤碳向大气CO2的净释放学者们对退耕措施的研究主要集中在土壤养分及[3]。目前，世

6、界各国都在研究通过增加土壤碳截获其理化性状变化上，而退耕后土壤碳氮库变化对温来缓解本国CO2的减排压力，研究主要集中在通过室气体排放响应的研究鲜有报导。本文将退耕草地退耕还林还草、恢复多年生植被等土地利用的转C、N库变化与CO2、N2O排放通量综合起来，通过变、退化土地的恢复等措施使大气中CO2-C固存到分析不同退耕年限土壤有机碳（SOC）、活性有机土壤系统。据估计，如果全球已退化土地得以恢复、碳（SAOC）、全氮（TN）、硝态氮（NO3-N）、铵态采用合理的农田和草地管理以及植被重建和恢复，氮（NH4-N）含/储量的变化及其与CO

7、2、N2O通量-1土壤固存的碳将达到0.58~0.80Pg·a，相当于人类的相关性，初步研究土壤碳氮变化对CO2、N2O排[4]活动释放CO2-C的9%~12%。对中国土壤碳固存潜放的影响，为准确评价我国大面积的退耕还草的生力的估计认为，通过农作物、森林和草地的合理管态效应以及农业生态系统碳管理对策提供科学依理以及退化土地的恢复和水土保持，中国土壤碳固据，同时对于我国未来温室气体减排清单的制定以-1-1存潜力为112~336Tg·a，平均为224Tg·a,可以抵及我国政府在《联合国气候变化框架公约》谈判和[5]消约20%的年工业碳排

8、放。履约行动中争取主动有重要意义。N2O是大气中一种微量成分，但能吸收长波热1研究区域与方法[6]辐射，其增温潜力是CO2的220~290倍，而且在平1.1研究区域流层中还能被氧化生成NOx，这一过程将破坏人类试验设在甘肃中部定西李家