耕层厚度对华北高产灌溉农田土壤有机碳储量的影响.pdf

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1、第26卷2010年第11期11月农业工程学报TransactionsoftheCSAE、b1．26NO．1lNov．201085耕层厚度对华北高产灌溉农田土壤有机碳储量的影响石彦琴，高旺盛※，陈源泉，隋鹏，杨斌，汪洪焦，聂紫瑾(中国农业大学农学与生物技术学院，北京100193)摘要：针对华北平原长期少免耕可能导致的耕层变浅、变紧的问题，通过人为设置不同耕层厚度试验，采用等质量土壤有机碳库储量和层化比的研究方法，研究了4种耕层厚度(10、20、30、40cm)水平下O～50cm土壤有机碳的变化。2a的田间试验结果表明，不同耕层厚度对土壤有机碳含量有显著差异，与2007年试验开始时

2、相比，土壤有机碳质量分数都不同程度下降，下降幅度为22％～48％。利用等质量计算方法表明20crn耕层厚度的处理土壤有机碳储量最高。通过层化比的研究表明，随着时间的推移，20伽的耕层厚度层化比最高，其土壤质量较好。总之，不同耕层厚度对耕层有机碳的影响不同，短期内耕层厚度为20cm的土壤有机碳含量和储量最高，过厚或过薄都不利于土壤有机碳储量的增加。关键词：土壤，有机碳，土壤测试，耕层厚度，等质量，层化比，土壤有机碳储量doi：lO．396州．ism．1002～6819．2010．11．015中图分类号：S233，S5l文献标志码：A文章编号：1002—6819(2010)．11一

3、0085一06石彦琴，高旺盛，陈源泉，等．耕层厚度对华北高产灌溉农田土壤有机碳储量的影响[J]．农业工程学报，2010，26(11)：85—90．shiY抽qill，G∞w抽gsheng，cb∞Yuanquan，cta1．E疵moftop∞il也ichessonsoilo喀柚icc砌瑚inhigh·yieldandifri眦d蠡mnlandillNorthChina【刀．1hnsactionsoftlleCSAE，2010，26(11)：85—90．(inChillese研thEn酉ishabs仃act)0引言目前中国华北平原农业生产机械化水平较高，但是生产上多数实行以旋耕、免

4、耕为主的耕作体系，导致耕层变浅、变紧的问题。河北省衡水地区(小麦玉米一年两熟区)是华北高产灌溉农田典型代表。据调查，其生产中多年来坚持玉米根茬还田，很少有刨除根茬的。根茬还田主要采用小四轮拖拉机，还田深度较浅。耕层厚度浅薄，一般仅为12～20cm；调查中还发现该区的表层的土壤体积质量普遍在1．4g／cm3左右，与前几年对比，有逐渐变紧实的趋势，致使根系难于下扎，根系量较少。本文的目的是研究华北高产灌溉农田耕层厚度变化对土壤耕层养分供给能力的变化，重点分析土壤有机碳的变化。农业土壤中的有机碳及其变化一直是农业与生态环境科学领域研究的热点问题【1】。土壤有机碳的含量及其动态平衡是反

5、映土壤质量的～个重要指标，直接影响土壤肥力和作物产量的高低【2J。提高土壤有机碳含量是培肥保肥、改善土壤理化性状的重要措施【3】。以少免耕为主的保护性耕作可以增加土壤有机碳汇已被众多国内外学者所证吲们l，但是长期少免耕带来的土壤紧实、耕层变浅等问题【9J成为一个新的问题，亟待进一步研究。保护性耕作因减少了耕作带来的对土壤的翻动，使深层土壤接触空气的机会减少，土壤原有机质的氧化和收稿日期：2009．12—04修订日期：20lo-10．16基金项目：国家科技支撑计划项目(2006B√∞02A15)：国家自然科学基金(30900875)作者简介：石彦琴(1981一)，女，山西忻州人，

6、博士生．北京中国农业大学农学与生物技术学院，100193。Emil：sbi”nqin@163．咖※通信作者：高旺盛(1963一)，男，甘肃天水人，博士。教授。北京中国农业大学农学与生物技术学院。100193．Email：诎铲《}鲫Lem．∞矿化减弱，土壤水分蒸发也减少，而且，残留于田间或另外覆盖于土壤之上的秸秆等有机物料的降解也使归还回土壤的有机碳数量增多。因此，保护性耕作可不同程度增加土壤有机碳储量【4】。多数学者认为免耕处理下土壤中的有机碳主要集中于表层土壤中，并随着土层加深而急剧减少，而传统处理下的土壤有机碳垂直分布上相对均匀H，1¨11。Can巾bell等[121在连续

7、免耕9a的小麦地上进行的试验表明，免耕比耕翻(15cm)的土壤有机碳增加了5．6％。A1varez掣。7】的研究结果发现60％的有机碳储存在O～20啪表层，免耕处理比传统处理固碳量增加了20％，其中在O～5cm深度，免耕处理比其他传统处理高42％～50％。Lal等【l3】发现免耕十多年的土壤上，进行20～25cm深的耕作后有机碳降低了5．O％。Halvorson等【14】在旱地土壤上，通过12a的长期轮作试验表明，免耕使土壤每年大约固定碳素233kg／hIn2，少耕每年固碳25kg／11m2