長期施肥的農(nóng)田土壤固碳與增產(chǎn)效應(yīng).pdf

1、農(nóng)田土壤有機(jī)碳是土壤肥力的核心，是農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)，也環(huán)境友好的重要生態(tài)指標(biāo)，與全球碳循環(huán)和氣候變化密切相關(guān)。施肥是影響農(nóng)田土壤有機(jī)碳平衡的重要措施之一。但是在長期施肥影響下，農(nóng)田土壤有機(jī)碳維持與提高的最低系統(tǒng)投入是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和土壤培肥面臨的實際問題，在現(xiàn)行農(nóng)業(yè)管理措施下農(nóng)田土壤有機(jī)碳是否已經(jīng)達(dá)到平衡也尚不確定。針對這一科學(xué)問題，本研究以分布在我國主要農(nóng)區(qū)的長期定位試驗為基礎(chǔ)，通過分析不同施肥措施下土壤有機(jī)碳的時空變化特征，明確不同施

2、肥措施(不施或偏施、平衡施化肥、有機(jī)無機(jī)配施及秸稈還田等)在我國主要農(nóng)區(qū)的土壤固碳效應(yīng)及區(qū)域差異，闡明農(nóng)田土壤有機(jī)碳維持的最低系統(tǒng)投入及其影響因素，并利用改進(jìn)的模型模擬了不同施肥條件下土壤有機(jī)碳的平衡點與土壤固碳潛力。主要結(jié)果如下： (1)中溫帶東北地區(qū)，與不施肥相比，偏施化肥、NPK、有機(jī)無機(jī)配施、秸稈還田處理及合理的豆科輪作方式，不僅能顯著提高作物產(chǎn)量，也可維持土壤有機(jī)碳平衡，增施有機(jī)肥可獲得良好的土壤固碳效應(yīng)。 (

3、2)中溫帶西北干旱地區(qū)，長期不施肥土壤有機(jī)碳顯著下降，下降速率為0.1～0.4 t/ha/yr；NPK配施后作物的顯著增產(chǎn)，但是根茬歸還量仍不足以維持土壤有機(jī)碳的消耗，約以0.2 t/ha/yr的速率下降；盡管與NPK配施相比，有機(jī)無機(jī)配施或秸稈還田措施無顯著的增產(chǎn)效應(yīng)，但可明顯遏制該區(qū)域農(nóng)田土壤有機(jī)碳的下降趨勢，固碳速率為0.2-0.5t/ha/yr。 (3)暖溫帶或亞熱帶地區(qū)，無論是旱作還是稻田系統(tǒng)，長期不施肥或偏施化肥措施下

4、作物根茬歸還量能基本維持土壤有機(jī)碳平衡；NPK配施下，華北地區(qū)玉米可增產(chǎn)1-1.5倍，小麥增產(chǎn)1.9-2.8倍；祁陽紅壤玉米和小麥可增產(chǎn)10-20倍和2-3倍；NPK配施下亞熱帶地區(qū)水稻的增產(chǎn)率為0.5-1.5。NPK配施措施在旱地及低肥力的水稻土中可獲得0.07-0.25 t/ha/yr的固碳速率。盡管與NPK處理相比，有機(jī)無機(jī)配施無顯著的增產(chǎn)效果，但在該地區(qū)具有明顯的土壤固碳效應(yīng)，固碳速率因有機(jī)肥施用的差異在0.2-1.0 t/ha

5、/yr的范圍變化； (4)常規(guī)的施肥條件下，我國主要農(nóng)區(qū)有38％監(jiān)測點土壤有機(jī)碳基本維持平衡，59％監(jiān)測點土壤有機(jī)碳呈顯著上升趨勢。常規(guī)施肥方式下的單季稻種植能基本維持水稻土有機(jī)碳平衡；在華東和華南地區(qū)的中、低肥力土壤上種植雙季稻可獲得0.28-0.80t/ha/yr固碳速率；在合理的有機(jī)肥持續(xù)配施下，西北、華北的雙季旱作及西南的稻麥系統(tǒng)中的固碳速率在0.06-0.75t/ha/yr的范圍變化。 (5)在旱作系統(tǒng)中，系統(tǒng)

6、投入對土壤固碳的貢獻(xiàn)率在中溫帶單季種植系統(tǒng)為19％-39％，亞熱帶及暖溫帶的雙季種植系統(tǒng)為8％-10％，且隨著≥10℃的活動積溫的升高而下降，再次論證了低溫有利于有機(jī)碳積累的觀點；在稻田系統(tǒng)中，土壤碳庫變化與系統(tǒng)投入之間相互響應(yīng)的敏感性隨著系統(tǒng)投入的增加而降低。 (6)維持農(nóng)田土壤有機(jī)碳基本不變的最低系統(tǒng)投入量與水熱條件、有機(jī)碳起始水平和土壤粘粒含量密切相關(guān)；相同氣候條件下，有機(jī)碳水平較高或質(zhì)地較輕的土壤比低有機(jī)碳水平的粘土需