有机培肥显著提升矿区复垦土壤活性有机碳含量

  【目的】  土壤有机碳作为土壤肥力的核心，其不同组分间具有高度异质性。研究不同施肥措施对煤矿区复垦土壤有机碳及其各组分提升的差异特征，可为煤矿区土壤修复提供理论依据。  【方法】  田间试验在山西煤矿复垦区进行，复垦始于2014年，种植作物为大豆 (1年) 和玉米 (2年) 轮作，采样时 (2018年) 种植作物为玉米。试验共设5个处理分别为未复垦自然恢复 (ZH)、不施肥 (CK)、单施化肥 (NPK)、单施有机肥 (M) 和有机肥配施化肥 (MNPK)。使用物理?化学联合分组方法，将土壤有机碳分为游离活性、物理保护、化学保护和生物化学保护4个组分，分析了不同施肥处理下土壤各组分有机碳的含量，计算了各组分有机碳与总有机碳含量间的相关关系。  【结果】  相较于自然恢复处理，CK、NPK、M、MNPK处理中土壤总有机碳含量分别提高了11.8%、24.0%、49.3%和38.8%，有机肥处理又显著高于CK和NPK处理。M、MNPK处理下，游离活性有机碳含量分别为2.11 和1.68 g/kg，物理保护有机碳含量分别为0.70 和0.49 g/kg，均显著高于CK和NPK处理；化学保护和生物化学保护组分的有机碳含量在各处理间差异不显著。除了微团聚体内的轻组和粘、粉粒外，各组分质量比例在不同施肥处理间均存在显著差异，施用有机肥主要增加了大团聚体 (游离活性态和物理保护态) 的质量比例，改善了土壤结构。相关分析表明，游离态的粗颗粒和细颗粒有机碳及物理保护有机碳与总有机碳含量间呈现极显著正相关关系 (P < 0.01)，其中拟合方程的斜率表示组分碳含量随单位总有机碳含量增加而引起的变化值，最高的为游离粗颗粒有机碳组分，达到39.7%，游离细颗粒和物理保护有机碳组分的变化率分别为18.6%和21.7%；而化学保护粘、粉粒和生物化学保护粘粒组有机碳与总有机碳含量无显著相关性。  【结论】  施肥和轮作与自然恢复状态相比，短期可显著提高土壤有机碳含量，施用有机肥效果好于单施化肥。单施或者与NPK配合施有机肥主要促进了土壤大团聚体中游离活性态和物理保护态有机碳含量的提升，单施有机肥效果更佳。由于新增的土壤有机碳活性高，需要长时间持续投入才可能恢复土壤有机碳的稳定性。     

国家粮食安全与农业双碳目标的双赢策略

粮食安全是国家安全的基石,碳达峰与碳中和已成为我国长期战略。我国是粮食消费大国,95%以上的粮食及重要农产品供应仍然靠国内农业生产。农业既是主要的碳排放源,更是重要的碳固定汇,固碳减排潜力巨大。因此,现代农业不仅可以保障国家粮食及主要农产品的有效供给,而且可以且应该助力国家双碳目标。为此,作者在总结分析国内外相关文献及自己多年研究成果基础上,系统探讨了粮食安全与双碳目标之间的相互联系及双赢策略。结果表明,粮食安全和双碳目标之间,在增产与固碳、增产与减排、固碳与减排以及相关主管部门的政策等层面存在冲突和协同关系,但协同强于冲突;农业双碳目标与绿色高质量发展在方向上高度一致,目标上相辅相成。科研实践和技术示范推广案例也证明,国家粮食安全与农业双碳目标可以通过技术创新和政策创设等途径实现双赢。依据我国农业发展新趋势,作者认为种植业碳排放已基本达峰,在粮食安全背景下农业碳达峰的峰值及达峰进程将取决于畜牧业发展及人民生活水平提升要求;农业碳中和目标能否实现将主要视甲烷（CH₄）等非二氧化碳（CO₂）温室气体减排力度,以及农业综合固碳潜力的发挥。农业碳达峰指日可待,但在目标设定上不能影响国家粮食安全和人民生活改善;农业碳中和任重道远,必须固碳与减排兼顾,并以农业CH₄等非CO₂温室气体减排为优先。总之,粮食安全下实现农业双碳目标是一项系统工程,任务艰巨,需要农业固碳减排科技创新、农业碳监测与评价方法创建、以及农业部门间的协调机制和新政策创设等综合支撑。本文的建议可为国家及地方制定农业碳达峰与碳中和目标及行动方案提供重要参考,为农业固碳减排科技创新和政策创设提供新思路。     

农田土壤固碳作用对温室气体减排的影响

温室气体排放引起的全球气候变暖和平流层臭氧空洞已成为当前人们关注的环境问题之一。土壤碳库作为地表生态系统中最活跃的碳库之一,是甲烷、二氧化碳、一氧化二氮等温室气体的重要释放源,也是重要的吸收汇。因此,寻找农田土壤系统碳管理的有效方法已经成为缓解温室效应的重要科学问题。西方发达国家已将固碳农业作为环境管理的重要导向,应用颗粒分组13CNMR或CPMAS-NMR技术对土壤碳固定的机制研究指出微团聚体与矿物-粘粒复合体的相互作用是土壤有机碳稳定存在的主要方式,揭示了土壤有机碳的腐殖质转化及其与土壤矿物、金属氧化物结合的微观水平,且从土壤物理结构、化学组成和生物学特性等多学科交叉研究土壤有机碳的固定机理及其稳定机制。长期传统的土地利用方式和管理措施所导致的土壤有机碳含量、密度及垂直分布的变化是造成土壤碳库损失的主要原因,为了增加农业生态系统土壤有机碳的含量,土地利用方式和农业管理措施应该从增加有机碳输入量和减少有机碳矿化两方面着手,加强对农业土壤固碳潜力和土壤碳库稳定性影响因素的多角度研究。     

水域生产力

初级生产力：又称原初生产力。即水域中绿色植物(包括高等与低等植物)在单位时间、单位空间内，通过光合作用(将无机碳固定、转化)合成碳水化合物的有机碳的能力。也可以说是从能量的角度研究水域中浮游植物的生物量。初级生产力是水域物质和能量循环(或转换)的最初环节。无机物通过绿色植物的光合作用变为有机物，     

光合怍用与林果生产

在地球上，惟有绿色植物才能将太阳能转换成化学能，为人类及生物图中所有生命组成部分提供食物，这种无可替代的能量转换过程，便是绿色植物特有的生理机能——光合作用。其第一步，是形成局化能力，在叶绿体参与下将光能转变为化学能；第二步则是利用这种局化能力将CO^2还原成搪。因此说光合作用即是将无机碳固定为生物可吸收的有机碳的过程。     

森林经营管理对土壤碳固定的影响研究进展

森林土壤有机碳(SOC)对全球碳循环有着重要的作用,森林SOC积累和分解直接影响陆地生态系统碳存储和全球碳平衡。碳汇的基本策略是把CO2固定于植被体,削减温室气体的排放量。森林经营管理对土壤碳库固定与存储影响明显且持续时期较长。鉴于此,综合分析了森林收获、轮伐期、氮肥施入、树种等营林措施对土壤碳库变化的影响及其不确定性,指出了当前森林土壤有机碳研究面临的一些问题和今后的研究方向。     

秸秆还田对免耕稻田温室气体排放及土壤有机碳固定的影响

秸秆还田影响免耕稻田土壤固碳潜力,相应地改变了温室气体的排放,从而影响秸秆还田后稻田土壤固碳减排对减缓全球变暖的贡献。通过研究不同油菜秸秆还田量（0、3000、4000kg·hm-2和6000kg·hm-2）对免耕稻田温室气体（CO2、CH4和N2O）排放和土壤碳固定的影响,评估秸秆还田后温室气体增排的综合增温潜势对稻田固碳减缓全球变暖的贡献的抵消作用。结果表明,秸秆还田显著提高CO2和N2O排放,降低CH4排放,显著提高土壤有机碳含量,有效地提高土壤碳固定,从而有效地提高稻田土壤碳固定对温室气体增排的温室效应抵消作用。随着秸秆还田量的增加,稻田土壤固碳减缓全球变暖的贡献相应增加,因此必须考虑免耕稻田秸秆还田量的问题,以有效发挥免耕稻田秸秆还田的固碳潜力和降低温室气体的排放。     

沙漠化土壤有机碳研究进展

阐释沙漠化现状及沙漠化土壤有机碳特别是与粉粘土结合有机碳的变化;分析土壤有机碳损失的主要因素为风蚀、土地利用方式和气候因子;基于以上分析提出以改变管理方式为主,结合创新技术,并辅以政策导向的固碳措施;针对研究现状存在的不足,对今后的研究提出展望。     

保护性耕作对农田碳效应影响研究进展

 土壤碳循环在全球气候变暖上具有重要的作用,也越来越受到人们的关注。保护性耕作具有减少土壤侵蚀、提高秸秆利用效率和增加土壤有机质等特点,对土壤碳汇效应具有重要的影响。国内外在保护性耕作上对土壤碳循环等方面取得了丰硕的成果。随着保护性耕作碳循环方面研究的深入,人们对保护性耕作的农田碳效应及其机制的认识也越来越深入。本文对国内外保护性耕作对农田碳效应的影响进行了比较客观详尽的阐述,并再此基础上提出了未来本领域的研究重点,以期对中国开展相关的研究提供借鉴。     

土壤团聚体与有机碳固定关系研究进展

土壤固碳是目前认可的固碳措施之一,对稳定土壤生产力和应对全球气候变化具有积极效应。土壤团聚体是土壤的重要组成部分,也是一种特殊的有机-无机复合体,影响着土壤的各种物理和化学性质,因此土壤团聚体和有机碳是不可分割的,目前土壤团聚体中有机碳方面已经积累了大量的研究,随着现代研究方法的发展,已经深入到不同方式下的固碳机理研究。本研究通过大量阅读文献和查阅资料,在综合各方面研究的基础上,探讨了团聚体中有机碳的分离方法、团聚体与有机碳的关系、团聚体有机碳固定的途径和方法,并进行了相关展望,以期为团聚体中有机碳的研究提供理论和方法上的支持,促进农业和固碳减排技术可持续发展。