保護性耕作對土壤有機碳庫和溫室氣體排放的影響.pdf

1、保護性耕作下土壤碳固定和溫室氣體排放效應(yīng)是近年來國內(nèi)外開始關(guān)注的熱點研究問題。本文以河北麥玉兩熟區(qū)和湖南雙季稻三熟區(qū)保護性耕作多年定位試驗為基礎(chǔ)，對其土壤有機碳庫、農(nóng)田溫室氣體排放規(guī)律、農(nóng)田綜合溫室效應(yīng)和農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)碳排放進行了研究，并在此基礎(chǔ)上估算了河北和湖南兩地區(qū)保護性耕作溫室效應(yīng)減排貢獻。主要結(jié)論如下： (1)兩個區(qū)域土壤總有機碳都表現(xiàn)為隨土層的加深而減少，少免耕和秸稈還田提高土壤表層總有機碳，翻耕和旋耕提高土壤耕層總有機

2、碳；兩個區(qū)域土壤活性碳變化不全相同，麥玉兩熟區(qū)少免耕提高表層土壤活性碳，秸稈還田提高耕層土壤活性碳；雙季稻三熟區(qū)少免耕和秸稈還田提高土壤各層活性碳。麥玉兩熟區(qū)農(nóng)田采用保護性耕作能緩沖由于耕作造成的碳庫管理指數(shù)降低，雙季稻三熟區(qū)農(nóng)田少免耕提高土壤0-20cm各項碳庫管理指標。等深度方法下，麥玉兩熟區(qū)保護性耕作3年后農(nóng)田土壤有機碳密度有所增加，少免耕土壤有機碳密度年增加量分別為0.50 MgC·hm<'-2>和0.13 Mg C·hm<'-

3、2>；雙季稻區(qū)保護性耕作1年后農(nóng)田土壤有機碳密度也有所增加，免耕年增加量為7.44 MgC·hm<'-2>。等質(zhì)量方法下，麥玉兩熟區(qū)農(nóng)田少免耕土壤碳密度分別增加0.36 MgC·hm<'-2>和0.17 Mg C·hm<'-2>，雙季稻三熟區(qū)旋耕增加2.63 Mg C·hm<'-2>。 (2)利用靜態(tài)箱法對保護性耕作下三種溫室氣體排放通量進行測定。結(jié)果表明，麥玉兩熟區(qū)農(nóng)田溫室氣體排放以CO<,2>為主，CO<,2>排放通量呈明顯

4、的季節(jié)性變化，表現(xiàn)為小麥耕作播種后迅速降低至小麥返青后才逐漸升高并在小麥拔節(jié)期達到高峰，隨后再下降直到玉米拔節(jié)期再達到高峰的變化趨勢，CO<,2>排放通量高峰出現(xiàn)在耕作后、小麥拔節(jié)期和玉米拔節(jié)期。少免耕降低麥玉農(nóng)田CO<,2>排放量和玉米田N<,2>O排放量，尤其是免耕顯著降低小麥田CO<,2>排放量；秸稈是否還田對麥玉農(nóng)田CO<,2>排放量影響不大，但卻降低小麥田N<,2>O排放量。 雙季稻三熟區(qū)農(nóng)田溫室氣體中以CH<,4>為

5、主，早晚稻田CH<,4>排放通量高峰均在水稻分蘗期，而在曬田期及其以后的水稻生殖生長期排放都很低。免耕降低全年CH<,4>排放量和早晚稻田N<,2>O排放量，旋耕降低冬閑田N<,2>O排放量；秸稈還田增加晚稻和冬閑田CH<,4>排放量，但秸稈是否還田對稻田N<,2>O排放量不具有明顯的影響。 (3)農(nóng)田綜合溫室效應(yīng)評價表明，麥玉兩熟區(qū)農(nóng)田溫室氣體以CO<,2>為主，雙季稻三熟區(qū)農(nóng)田溫室氣體以CH<,4>為主。同時利用West提出

6、的農(nóng)田投入碳排放方法，估算了保護性耕作下農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)碳排放量，得出如果將河北省現(xiàn)有的傳統(tǒng)翻耕地全部改為旋耕地或免耕地則農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)碳排放量將減少3.83Tg/a和8.06Tg·a<'-1>，旋耕和免耕分別比翻耕降低13.60％和28.97％。目前湖南省稻田耕作措施一般為早稻翻耕晚稻旋耕秸稈還田，如果將其全部變?yōu)槊飧貏t農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)碳排放量減少6.29Tg/a-11.14Tg·a<'-1>，分別比翻耕和旋耕降低28.22％和56.92％。