黑龙江省农田土壤有机碳储量、固碳速率及其影响因素
作者：综合研究中心 更新时间：2014-03-19
黑龙江省是我国农田面积最大的省份，具有较大的固碳潜力。基于黑龙江省农田主要土壤类型（黑土、黑钙土、草甸土、白浆土）和土地利用方式（水田、旱田），选择林甸、海伦、宝清3个县为研究对象，计算农田土壤有机碳(SOC)储量；结合第二次土壤普查数据，估算近30年(1981~2011)土壤固碳速率；并结合野外调查数据和长期定位实验结果探讨农田土壤固碳的主要影响因素。
2011年，林甸、海伦和宝清县农田表层（0-20 cm）SOC密度分别为38.28，62.96和63.95 Mg C ha-1，与1981年相比，3县农田SOC年均固碳速率分别为-0.22，-0.49和0.19 Mg C ha-1 yr-1。2011年，林甸、海伦和宝清县农田SOC储量分别为6.18，18.59和30.53 Tg，近30年的变化量分别占1981年碳储量的-14.1，-19.1和7.6%。在县域尺度上，土壤类型是影响农田SOC密度变化的主要自然因子，初始SOC密度较高的土壤类型丢碳越多。土地利用方式的改变对于增加SOC储量也具有重要的贡献。另外，国营农场秸秆全还田对于提升SOC密度具有显著作用。
秸秆等有机物料的使用是影响农田土壤碳储量最为深刻的农田管理措施之一，作为增汇减排的一项重要措施受到国内外的广泛关注。因此，研究基于中国科学院海伦农业生态实验站长期定位实验，进一步探讨有机物料的使用对农田土壤CO2和N2O排放的影响显得非常重要。
结果显示：1）有机物料（如有机肥、秸秆）与化肥NPK配施会促进土壤CO2和N2O的排放，而化肥NPK对累积CO2和N2O排放量没有显著影响；2）土壤温度和湿度的模型(log(f) = a + b T log(W)可以解释土壤CO2排放通量季节变化的50-88%；相对于土壤湿度，土壤温度是影响土壤N2O排放通量的主要因子（R2：0.38-0.96）；3）有机物料处理对土壤累积CO2排放量的影响大于土壤温湿度的影响；4）随着氮肥输入量的增加，土壤累积N2O排放量有一个临界值，约为土壤N2O排放量背景值的2倍；5）有机物料对土壤CO2和N2O排放量的影响主要取决于有机物料的种类（如秸秆或有机肥），而有机物料施用量的影响较小。
该研究得到了中国科学院战略性先导科技专项和国家重点基础研究发展计划等项目的支持，结果已发表在European Journal of Soil Biology，2013，55：83-90和Science of the Total Environment，2013，452-453：302-308。