高产农田生态系统土壤有机碳的输出规律及其影响因素

本研究以吨粮县山东桓台为试验基地，分析高产条件下不同秸秆还田模式和氮肥水平对土壤有机碳输出——土壤呼吸的影响及其变化规律。研究表明，土壤呼吸与温度的相关程度较大，且与日平均气温和地温有较好的指数关系。高产（吨粮）条件下土壤呼吸的强度在(CO     

高产农田生态系统土壤有机碳的输出规律及其影响因素

本研究以吨粮县山东醒台为试验基地,分析高产条件下不同秸秆还田模式和氮肥水平对土壤有机碳输出—土壤呼吸的影响及其变化规律。研究表明,土壤呼吸与温度的相关程度较大,且与日平均气温和地温有较好的指数关系。高产（吨粮）条件下土壤呼吸的强度在（ＣＯ２）３１４２～５０５７ｇ·ｍ＾－２·ａ＾－１之间。有机肥处理的土壤呼吸强度大于其他处理,小麦和玉米秸秆全部还田处理〉小麦秸秆还田处理〉秸秆焚烧处理。     

农田土壤氮素循环及其对土壤氮流失的影响

分析了土壤氮素循环及其对土壤氮流失的影响,提出了加强氮肥管理、重视平衡施肥、提高作物氮素吸收能力、优化耕作制度及灌溉方式等降低我国农田土壤氮素流失的主要对策.     

气候变化对农田生态系统的影响及其对策研究

分析了全球气候变化的起因和现状,以及气候变化对农田生态系统的影响,并针对全球气候变化的新形势,提出了适应气候变化的农业对策;     

土壤氮素矿化及氮对苜蓿生产的影响研究

结合苜蓿草地,详细阐述了土壤氮素矿化过程及影响土壤氮素矿化的主要因素。温度、湿度、深度、土壤理化性质、肥料施入、土壤动物及微生物均对土壤氮矿化有影响,其中土壤温度和湿度是影响土壤氮素矿化的重要因子。在总结氮肥施用对苜蓿根瘤、草产量、种子产量和苜蓿品质影响的基础上,提出了今后应结合土壤氮素矿化,进行苜蓿草地氮素调控的研究。     

晋南县域农田生态系统土壤碳氮时空变化特征

气候变化背景下,对农田土壤有机碳和氮的研究是陆地生态系统碳、氮循环的热点之一。利用第2次山西省和县级土壤普查资料,通过野外调查、采样和分析不同土壤类型,探讨1980—2010年晋南农田土壤C,N的时空变化规律。结果表明,1980,2010年土壤有机碳的平均值分别为7.13,6.62 g/kg,全氮的平均值分别为0.70,1.01 g/kg,2个时期的C/N的平均值分别为10.19和7.12。30 a间,土壤有机碳、C/N都有所下降,而全氮含量有所增加,主要由于长期耕作和秸秆焚烧造成农田生态系统土壤有机碳的大量损失,使农田成为温室气体的一个排放源。近年来,通过推广免耕、秸秆还田、合理施肥等农田管理措施,促使农田土壤有机碳提高,并将其成为温室气体的吸收汇。     

江苏省农田生态系统固碳时空分布特征与趋势预测

为探讨江苏省农田生态系统固碳时空分布特征及未来固碳趋势,利用固碳速率法对江苏省2005—2020年农田固碳进行估算,重点分析2005、2010、2015年和2020年时空分布特征,并运用机器学习的方法对2021—2060年全省农田生态系统固碳进行预测。结果表明：在时间序列上,江苏省近年农田生态系统固碳量整体呈现升高的趋势,2020年估算量为282.55万t·a^-1(以C计,下同),在全省陆地生态系统固碳总量中占比达20.17%;在空间分布上,固碳贡献最大的是苏北地区,无论是施用肥料还是秸秆还田贡献的固碳量,苏北地区均呈现高于苏中、苏南地区的态势;根据机器学习的重要性分析,秸秆还田量是最为重要的影响因素;两种模型中,BP神经网络相较于随机森林具有更高的预测精度,该模型预测2021—2060年农田生态系统固碳量仍会在短期内持续升高,但随后将进入较稳定的平台期,其中2021—2026年间固碳量将持续升高并达峰值,为365.26万t·a^-1,而到2060年固碳量则为348.12万t·a^-1。研究表明,江苏省农田生态系统固碳量已逐...     

林火对森林生态系统氮素循环影响(综述)

本文综述了火烧对森林生态系统氮素循环的影响,阐明火烧时氮素受热挥发（>200℃）,并随温度的升高挥发量增加,火烧后土壤氮素的有效性增强,但由于雨水和径流的浸提、搬运等引起氮素流失。其损失程度与土壤可蚀性、降雨侵蚀力及火烧后植被恢复状况及所采取的营林措施有关。并着重指出在北方林内采用低强度火烧能够加速氮素的矿质化过程,在我国南方应采取有效措施控制由于炼山引起的氮素损失。     

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。     

水氮条件对南亚热带玉米产量及农田土壤有机碳氮组分的影响

为探究水氮条件对玉米产量及农田土壤碳氮的影响,试验于2018年在广西一年两季玉米种植区春玉米和秋玉米生长季进行。玉米品种为万川1306,种植密度为59 524株/hm~2,行株距为60 cm×28 cm,小区面积为16.8 m~2。试验采用裂区试验设计,主处理水分条件分别为雨养和灌溉,副处理施氮量分别为0 kg/hm~2(N_0)、150 kg/hm~2(N_1)、200 kg/hm~2(N_2)、250 kg/hm~2(N_3)和300 kg/hm~2(N_4)。在玉米成熟期采集土壤耕层(0～20 cm)样品,测定土壤有机碳、土壤微生物量碳、土壤有机氮组分。试验结果表明:同一处理条件下,土壤有机氮各组分含量表现为酸解铵态氮≈氨基酸态氮>酸解未知氮>氨基糖态氮。春玉米,灌溉结合N_3的产量达到最大,为7 806 kg/hm~2,秋玉米,灌溉与雨养产量基本持平。施氮量与作物产量呈极显著正相关(P<0.01),但当施氮量超过250 kg/hm~2时,产量不再显著增加。酸解总氮与作物产量呈极显著正相关(P<0.01)。广西春玉米在阶段性干旱条件下,适时合理补水结合250 kg/hm~2施氮量,具有较好的土壤供碳氮潜力,并获得较高产量。     

全球气候变化下中国农田土壤碳库未来变化

农田土壤碳库对缓解气候变化、保证粮食安全具有重要作用。日益加剧的气候变化对农田土壤有机碳库演变的潜在影响受到广泛关注。全球气候变化所带来的温度、降雨和大气二氧化碳（CO₂）浓度的改变,会通过影响净初级生产力（NPP）、外源碳投入和有机碳分解速率等因素改变生态系统碳循环过程。另外,气候变化也会通过改变土地利用方式和种植制度等农业措施改变生态系统碳循环。综述国内外农田土壤碳库演变对气候变化影响的研究成果表明,到21世纪末,中国气温将会升高3.9-6.0℃,降水有望增加9%-11%。至2050年,气温和降水的变化会造成中国农田系统碳投入相比1980年降低2.3%-10%（小麦、玉米和水稻平均值）。相反,在综合考虑CO₂浓度升高的协同作用后,2050年中国农田系统碳投入相比1990年前将会增加13%-22%（平均年增长率0.2%-0.4%）。模型预测显示,至2020、2050和2080年,中国旱地0-30 cm土层有机碳在CO₂低排放情景下分别会损失2.7、6.0和 7.8 tC·hm^-2,在CO₂高排放情景下分别会损失2.9、6.8和8.2 tC·hm^-2,大概占1980年农田土壤碳的4.5%、10.5%和12.7%。综合碳投入和排放对农田土壤碳库的整体影响来看,21世纪末期中国农田土壤有机碳库含量较1980年会下降10%左右,但如果采取相应的管理措施,可有效抑制农田土壤碳库的降低甚至提高,如农田系统碳投入以每年1%的速度增加时,土壤碳库会在21世纪末增加两倍。目前的研究结果显示,气候变化是否会强烈影响农田土壤碳库依然有很大的不确定因素,其对固碳效应正面和负面影响相互抵消后成为碳源还是碳汇说法不一。因此,在采取缓解气候变化、增加农田土壤固碳的措施的同时,还需加强农田土壤碳库未来变化趋势的研究和探索,为中国政策框架的决定以及未来气候变化谈判提供可靠的科学依据。     

农田碳汇管理策略及其效果评价

目前增加农田生态系统的碳储量的措施主要有：减少碳损失,包括提高能源利用率,减少水土流失和提高水肥利用率;增加土壤有机碳,包括调整耕作制度,使用有机肥料,应用深根作物和增加土壤中微团聚体的含量。在分析各种策略与措施的基础上,笔者认为以下几种农田碳汇管理措施有效且较容易推广。①实施土地用途转换管理：把低产及土壤退化严重的农田变成草地或森林;集约管理农田,实行农林复合、林草复合经营方式;在区域或地区尺度变单一土地利用方式为承担不同人类需要的多种土地利用方式等。②调整耕作制度：免耕不仅使土壤团聚体的数量和稳定性增加,从而减少了团聚体内部有机质的分解作用;还能有效地抑制土壤的过度通气,减少有机碳的氧化降解,防止土壤侵蚀;此外,免耕土壤有机碳的平均滞留时间比常规耕作土壤增加了约1倍。轮作能提高土壤固碳效率,在轮作中加入豆科作物或豆科牧草更可增加土壤有机质汇集,是实现土壤蓄存碳潜力的重要途径。提高复种指数,降低休耕频率可以提高作物产量并增加土壤作物残茬和根的有机质输人,从而增加土壤中有机碳的含量。③改善经营与管理：有机肥或有机肥和化肥配合施用,能显著提高土壤有机碳含量．应当优先选择;人为改变土壤的水分条件可以调节土壤排放温室气体的总量、组成及其产生的潜在温室效应;残茬和土壤有机质库的增加,可以改善植物的水分利用效率和营养再循环能力,减少养分流失,加强碳汇集。④依托技术进步：如改良作物品种,有计划地抓紧培育具有对高温、干旱等极端气候及病虫害有抗性的品种,确保在新的生态环境中产量不断提高,扩大碳的吸收存储。此外,采用新型节能的农机部件对拖拉机等农业动力机械进行改装,也可减少农田碳排放,增加农田碳汇的潜力。     

台湾桤木林草复合生态系统土壤碳氮特征

【目的】了解不同台湾桤木林草复合生态系统土壤碳氮特征,探讨林草复合模式对土壤碳氮库的影响。【方法】以四川省丹棱县退耕还林地台湾桤木+扁穗牛鞭草(Hemarthria compressa)、台湾桤木+黑麦草(Lolium mul-tiflorum)和台湾桤木+自然草(林下自然生长的杂草)3种模式为研究对象,采用土钻法分土层采集各模式下土样,研究其土壤有机碳和全氮特征。【结果】不同林草模式对土壤有机碳和全氮的影响程度并不一致。3种模式土壤有机碳和全氮含量表明:台湾桤木+牛鞭草>台湾桤木+黑麦草>台湾桤木+自然草,全氮含量差异显著(P<0.05)。各模式有机碳和全氮含量均随土层增加而显著降低(P<0.05)。3种模式土壤剖面平均C/N表现出:台湾桤木+牛鞭草>台湾桤木+自然草>台湾桤木+黑麦草,各模式间C/N差异显著(P<0.05)。【结论】林草复合模式能较好地改善土壤肥力,这为区域退耕还林林草模式水肥管理提供了理论依据。     

旱地土壤有机碳氮和供氮能力对长期不同氮肥用量的响应

【目的】揭示旱地土壤有机碳氮、氮素矿化对长期不同氮肥用量的响应及有机碳氮与氮素矿化的关系,进而评价土壤供氮能力,为旱地土壤氮素管理提供参考。【方法】在陕西杨凌2004年开始的旱地小麦氮肥长期定位试验基础上,采集不同氮肥用量(0(N0)、160(N160)、320(N320)kg N·hm~(-2))试验的土壤样品,测定土壤有机碳、有机氮,微生物量碳、氮含量,并采用间歇淋洗好气培养法测定土壤的氮素矿化。【结果】与对照N0相比,施用氮肥(N160、N320)增加了0—10、10—20、20—40、0—40 cm土层有机碳含量,且在小麦播前期和收获期表现不一致;施氮(N160和N320)处理均显著提高了0—10 cm土层有机氮含量,但仅N320处理显著提高了0—40 cm土层土壤有机氮含量;施用氮肥(N160、N320)未改变0—10、10—20 cm土层土壤微生物量氮和微生物量碳含量,仅N320处理显著提高了20—40、0—40 cm土层微生物量氮和微生物量碳含量。0—10 cm土层,土壤氮素矿化量、矿化势(N_0)与施氮量、有机氮含量呈显著正相关,氮素矿化速率常数(k)则与其呈显著负相关。10—20 cm土层,施氮处理(N160、N320)土壤的氮素矿化量均显著高于不施氮处理(N0),增幅分别为27.3%和35.2%,且与施氮量、有机碳、有机氮含量呈显著正相关;氮素矿化势(N_0)随着有机碳增加而显著增加,矿化速率常数(k)则降低。20—40 cm土层,N320能提高氮素矿化量,并与有机氮、微生物量碳呈显著正相关。【结论】合理施氮肥能明显促进旱地0—10和10—20 cm土壤有机碳、有机氮积累,提高土壤氮素矿化能力,降低氮素矿化速率,是提高旱地土壤有机氮、有机碳含量和土壤供氮能力的有效途径。     

气候变化背景下我国陆地生态系统固碳增汇分区研究

[目的]使我国生态系统尽可能地适应全球性的气候变化。[方法]对陆地植被固碳增汇的区域差异管理进行分区,运用归一化植被指数(NDVI)对气候变化的响应关系,对我国陆地生态系统固碳增汇分区进行研究。[结果]将我国陆地生态系统划分为3个主动适应气候变化固碳增汇区域。Ⅰ气候暖湿化驱动型区,包括华北、华南及西北等大部分区域;Ⅱ气候暖干化驱动型区,主要分布于东北大小兴安岭、长白山等亚寒带地区、青藏高原高寒区域大部、天山、祁连山及横断山脉等高海拔地区;Ⅲ气候冷湿化驱动型区,主要分布于内蒙古东部及北部沙漠化严重地区、长江流域下游水稻主产区及西藏林芝热带半湿润地区。[结论]以县级行政界线为基本划分单元的气候变化背景下我国陆地生态系统固碳增汇分区,可为生态系统区域差异管理提供参考。     

长期施肥对中国农田土壤溶解性有机碳氮含量影响的整合分析

【目的】施肥是影响农田土壤溶解性有机碳、氮的重要因子。探讨在不同利用方式、熟制、土壤pH等条件下长期施肥对土壤溶解性有机碳(DOC)、溶解性有机氮(DON)含量的影响,为农田土壤碳氮管理提供指导。【方法】收集2000—2019年已发表文献72篇,获得相对独立数据(510组DOC和208组DON),采用整合分析(Meta-analysis)方法定量分析不同利用方式、熟制和土壤pH下施肥对DOC和DON含量的影响。【结果】与不施肥相比,施肥均能显著提高土壤DOC和DON含量,其中施有机肥(单施或配施)的提高幅度(60%和93%)是化肥(13%和29%)的4.6倍和3.2倍。不同利用方式下,施肥能显著提高旱地土壤DOC和DON含量,且旱地施用有机肥提升土壤DOC和DON的幅度显著高于水旱轮作。不同熟制比较,一年一熟下施用有机肥后DOC含量提高85%,显著高于一年两熟(38%);不同pH土壤比较,碱性土壤(pH>7.5)上施用有机肥后DOC和DON含量分别提高了85%和162%,显著高于6.5相似文献   

中国农田表土有机碳含量变化特征——基于国家耕地土壤监测数据

通过对299个国家级耕地土壤监测点20余年数据的统计分析,评价了我国农田表土有机碳含量变化情况和固碳潜力.结果表明,全国约80%试验点有机碳年平均相对增长率(Average relative annual increment,ARAI)在-1.5%～7.5%.中国农田表土有机碳含量整体呈上升趋势.东北、华北等6个地理区域分析得出,华北、华东、西南农田表土有机碳含量显著增加;华东地区有机碳增加的农田面积占全国农田比例最大.东北最小.旱地和水田有机碳含量增加显著;水田有机碳增加的试验点所占比例大于旱地;对ARM与初始有机碳含量进行相关分析得出,我国旱地和水田有机碳潜在储存能力估计值分别为17.2和27.7 g·kg~(-1).农田土壤类型中水稻土和褐土有机碳含量增加显著;黑土有机碳含量下降样本所占比例最高.对我国各典型种植制度分析得出,双季稻、麦-稻、麦-玉、单季小麦种植制度下农田有机碳有了显著增加;麦玉轮作较其他种植制度的农田有机碳年平均相对增长率高.     

气候变化对西辽河流域农业生态系统生产力的影响

分析1995—2004年西辽河流域气候的变化特征,采用曲线对比分析法,研究各气候因子变化(气温升高、降水量减少)对该地区的农业总产值及农、林、牧、渔业各产值的影响。结果表明:气温升高、降水量减少使该地区各产业产值升高,提出提高该地区农业生态系统生产力的对策,以促进区域农业生产。     

保护性耕作下农田表土有机碳含量变化特征分析——基于中国农业生态系统长期试验资料

本文收集整理1979-2008年有关中国保护性耕作的长期试验文献,整合分析了长期保护性耕作下中国农田表土有机碳的变化特征.采用的48篇有效文献涉及18个省(区、市)的59个长期试验点,涵盖12种土类.总样本88个(其中旱地51个,水田37个).结果表明.保护性耕作处理下旱地和水田表土有机碳年变化分别介于-0.30～0.75 g·kg~(-1)·a~(-1)和-0.20～2.71 g·kg~(-1)·a~(-1),平均增幅分别达0.21 g·kg~(-1)·a~(-1)和0.51 g·kg~(-1)·a~(-1).可见长期保护性耕作下,农刚表土有机碳含量总体呈上升趋势,水田下增长高于旱地.和少免耕相比,秸秆还田更有利于促进表土有机碳的积累.统计分析还表明,结合秸秆还田的综合保护性耕作措施可以使水田和旱地的有效固碳期限分别持续27 a和23 a,水田在保持较高固碳速率的同时,延长了有效固碳年限.耕地表土有机碳含量在保护性耕作下特别是秸秆还田可以较大幅度地提高.实行保护性耕作可以具有农业稳产与土壤固碳的双重意义.     

应对气候变化背景下云南林业碳汇发展的机遇与挑战

林业碳汇对减缓气候变化有着独特优势,获得了国际社会的高度重视。在应对气候变化背景下,云南作为西部欠发达省份和森林资源丰富省份,发展林业碳汇迎来了前所未有的机遇,同时也面临诸多挑战。云南应以全国统一碳市场的启动为契机,加快林业碳汇发展,争当生态文明建设排头兵。