文档介绍：生态环境学报 2012, 21(2): 199-205
Ecology and Environmental Sciences
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保护性耕作对农田土壤有机碳库的影响
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1. 中国农业大学资源与环境学院,北京 100193;2. 中国科学院生态环境研究中心城市与区域生态国家重点实验室,北京 100085
摘要:农田土壤有机碳库是陆地生态系统碳库的重要组成部分,对维持全球碳平衡具有重要意义。有机碳库的储量除了受气
候和环境因素的影响外,还受农业耕作措施的影响。综述了保护性耕作对土壤有机碳库的影响,并从碳输入、碳分解和碳固
持 3 个方面讨论了保护性耕作影响有机碳库的途径。大量实验结果表明,保护性耕作在表层土壤中能提高作物根系生物量
%~%;增加土壤微生物的生物量 %~140%。免耕还显著降低土壤的呼吸强度,在 %~%之间,从而减少碳
的损失。免耕还提高了土壤团聚体数量,从而有利于有机碳在土壤中的固持。今后的研究应该在如下几方面加强:(1)加强
区域性对比研究;(2)加强长期定位研究;(3)加强对固碳机理的研究;(4)建立模型加强对多种因子综合效应的研究。
关键词:保护性耕作;碳输入;碳分解;碳固持
中图分类号:
文献标志码:A
文章编号:1674-5906(2012)02-0199-07
由于人类活动和化石燃料的燃烧,工业革命以
来大气 CO2 浓度不断上升已由先前的 260 ~ 280
ìmol·mol-1上升到目前的380 ìmol·mol-1左右,预计
到21世纪末将达到700 ìmol·mol-1,引发了全球变暖
等一系列环境问题[1]。大气CO2浓度升高一方面能
促进提高植物光合能力和增加对大气CO2吸收,从
而增加输入土壤的碳量,使土壤成为一个潜在的碳
汇,增加了土壤的固碳能力[2];但另一方面,CO2
浓度升高条件下土壤中有机碳量的增加,为微生物
的生长提供了能量,增强了其活性,土壤呼吸增强,
土壤碳输出增加,可能引起土壤碳库含量下降[2-4]。
农田土壤有机碳库直接影响作物产量和土壤肥力
的高低[5-6],因此增加农田土壤碳库储量,对于降低
大气CO2浓度、提高土壤质量、提高粮食产量具有
重要意义[4-5]。
土壤有机碳动态变化不但受温度、降水和大气
组分等气候因素的影响,也受土壤环境和农业耕作
管理措施的影响[7]。而通过改进和优化农业耕作措
施,可以减少农田土壤的CO2净排放,增加土壤有
机碳贮量。保护性耕作就是其中的一种。
保护性耕作是相对于传统翻耕的一种新型耕
作技术,保护性耕作主要包括免耕和少耕2个方面,
并用作物秸秆覆盖地表,以减少风蚀、水蚀,提高
土地肥力和抗旱能力,从而减少碳损失和提高土壤
固碳能力[8]。免耕,就是完全取消铧式犁耕翻,并
且不进行其它土壤作业[9]。目前美国、澳大利亚已
基本取消了铧式犁翻耕作业。实行免耕的农场使用
的农业机械仅有3种,即播种机、喷雾植保机械和
联合收割机。这种“免耕法”是保护性耕作的较高形
式。而少耕,就是在取消犁耕的基础上,为保证播
种和疏松土壤、除草等农事而保留少量土壤作业