耕作方式对华北农田土壤有机碳储量及温室气体排放的影响

1、#农业工程学报2012 年第28卷第6期2012年 3月农业生物环境与能源工程耕作方式对华北农田土壤有机碳储量及温室气体排放的影响张明园，魏燕华，孔凡磊，陈阜，张海林派(中国农业大学农学与生物技术学院.农业部农作制度重点开放实验室，北京100193)摘 要：耕作方式能够改变上壌冇机碳在上层中的分布，进而对上壤冇机碳及I：壤碳储虽产生影响。该研究在模熨调整的荃础上 选取了十壤有机碳(SOC人上壤碳密度(SCD)、十壤呼吸(SR)以及牛物试碳(BC)4个指标对DNDC(demlnficahon-decomposition) 模型在华北麦玉两熟农山的适用件进彳朋讪：并用该模醴模拟片地上壤碳储<

2、SCS 态变化以及泡室气体排放特征绪果表 明模型模拉值与实测值吻介R好.此模型可以适用J华北儿k两熟农IH I推仃机碳的模拟研九2001-2010年SOC和SCY 年递增：对末來100 a模拟发现询15 a旋耕(RT)和翻耕(CT)处理S3C増长迅速.而免耕(NT) SOC的剧烈增氏趋势耍持 续近40合：对比外处现100a碳储虽变fcnHlh i|ij20aCT处理SCSM人.20 a hl NT处理SCS瑕人：并处理上坡菱暖港势(GWP)大小为CT>RT>NTn通过验证该文证明了 DNDC模型可以较好地研究华北麦卡两熟农田上壤碳循环:长久來看NT 有利丁农III SCS的枳累以及

3、GWP的降低.该研究能够为华北麦玉两熟农作区同碳减丼提供依据。关键词：土壤.有机碳.温室气体.耕作方式.碳储量全球变暖潜势、DNDC模型.土壤呼吸doi： 10 3969/j issn 1002-6819 2012 06 033中图分类号：S344： S19文献标志码：A文章编号：1002-6819(2012)-06-0203-07张明园，魏燕华，孔凡磊.等.耕作方式对华北农田土壤有机碳储呈及温室气体排放的影响J.农业工程学报，2012, 28(6)： 203- 209Zhang Mingyuan, Wei Yanhua, Kong Faiilei, et al. Effects of til

4、lage practices on soil carbon storage and greenhouse gas emission of fannland in North ChinaJ Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE). 2012t 28(6): 203 209. (in Chinese with English abstract)© 1994-2012 China Academic Journal Electronic Publish

5、ing House. All rights reserved, #农业工程学报2012 年© 1994-2012 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 205农业工程学报2012 年0引言农田生态系统是当前重要的固碳减排体系，拥冇巨 大的固碳潜力；同时乂是温室气体CO：、CH4和N?O的 主耍排放源旧】。上壤仃机碳含量(SOC)、碳储量(SCS) 代表了上壤肥力的高低冋,但较高的SCS又增强了农田 上壤温室气体排放。耕作方式改变了上壤理化生性状， 进而影响了其冋碳能力和农上壌温

6、室气体排放，共至 整个农出生态系统的碳循环过程，Ifij SOC、SCS与温室 气体是农山上壤礦循环的重耍环节，因此研究耕作方式 对农田SOC、SCS以及温家气体押:放的影响具有一定意 义。询国内外关于农田上壤濮储虽:现状及固濮潜力的 研究较为常见，大部分研究主耍利用试验方法(等质量 方法和等深度方法)以及模型模拟计算农出SCS®*】，同 时进行各种情景假设对固碳潜力做出预测洌J 一些研究对 各个省份的SCS进行了预测，并计算了全国农III SCS均 值在40X103 kg/hm2左右給叫 但由于农田SCS是一动态 指标，不同研究针对不同区域及年限，SCS亦不尽相同。 H询的研究不仅

7、对农川上壤温室气体排放进行了模拟汁投稿口期* 20114JS-C2 修订日Wh 2011-12.26丛金项H：公益性行业(农业科硏&项(200903003 201103001)n昔简介：张明恫(1986-).男壽龙n舀齐齐崎尔人】菱从事土壤辭 作纭农田生态研九 北京 中国农业大学农学与生物技术，說 100193 Email： stef260Sl63 com通信作者：张海林(1973-).男.内蒙古牙克石人.副教授.博士.主 亚从爭十壌耕作与农R1生态硏究.北京 中国农业大学农学与牛物技术学 院.100193. Emails lmilwcaueducn 館，同时分析了影响各温宅气体排放的

8、因素，但对耕作 措施下农田上壤温室气体排放趋势、特征及影响因素分 析并不多见。该研究利用 DNDC (denitnfication-decomposition )模型进行模拟，此模申./E H界很多地域进行了验证，国内外一些研究者从上壤C、 N以及温宅气体排放等方血对该模空进行了验证。中国 学者在华北平原麦-k两熟区已对该模型进行过-些的验 证工作，王立刚等利用此模型在小国农业大学1111周实验 站进行了耕作、施肥处理下土壤有机碳的动态变化的研 究：谢军飞在中国农业科学院作物所昌平试验站模拟了 大豆生长季内N?O排放特征，模拟结果与实际测定值之 间都具有较强的-致性】。本研究通过对SOC、上壤

9、碳 密度(SCD)、上壤呼吸(SR)和生物量碳(BC)实测 值与嘆拟值的对比验证，分析了二者之间的吻合程度， 并对该地区农山SCS以及温室气体排放越势进行了模 拟。本文欲通过研究证明该模空可用于对华北麦氏两熟 农业区生态系统碳氮循环的研究，并揭示11 |jij及未來该 地区农川上壤冇机濮储鼠动态变化及其对GWP (global warming potential)贞献特征，以期为华北麦-12两熟农作 区固礦减排提供依据。1材料与方法1.1试验地概况本试验在中国科学院栾城农业生态系统试验站 (N37°53, E114°4r)进行，该站位于河北省栾城县境内, 地处冀中平原中南部

10、,属暖温带半湿润地区,为太行山询平原小麦K米一年两熟农业区的代表。试验站海拔高 * 50.1m,年'I匀气温12.2*C,年T勺降水量530mm。供试土壤类世为潮褐土，土壤质地为粉质壤土，黏粒质 虽:百分数为1501%。耕层上壤平均体枳质虽:为 139 g/cm3. ±«pH值为7.8,表层土壤有机碳质量分数 为9 11 g/kg。试验地基础肥力情况见表1所示表1试验地土壤基础肥力状况Tablel Status of basic fertility of expenmental soil11壤层次/cm全俎 八M速效伸质速效硝质冇机碳秋分敌秋分数钛分数质fit分分数

11、/gkg1/mg kg1/mg kg1/mg kg4tt/gkg40-1007437 951150262 90911>10-200 6430 58901139 628.221.2试验设计试验设置翻耕、免耕和旋耕3个处理，每个处理3 次重复,小区面积0 33hm具体处理如F：翻拼（CT）, 主米收获后秸秆粉碎全量还田，秸秆粉碎机粉碎秸秆并 破除根茬，还出帘：9 18286kg/hn?,秸秆粉碎粒径约0 20 cm,施撒化肥,翻耕1遍（耕深1520 cm）,旋耕 粽平后播种小麦。联合收割机收获小麦后秸秆平舖还IH, 并留茬30 cm左右,还田秸秆长度在520 cm之间，还 旧量为6 636

12、51 kg/hm2：旋耕（RT）,主米收获后秸秆 粉碎全戢还出，还出屋为8 646 80kg/hm施撒化肥，旋 耕机旋耕2遍耕深810 cm,粉碎秸秆并破除根茬） 播种小麦。小麦秸秆处理与翻耕相同，还田就为 6 539 56kg/hm2：免耕（NT）,主米秸秆粉碎全虽还IU, 丘米收获后使用秸秆粉碎机粉碎秸秆并破除根茬，还田 屋为8 955 54 kg/hm2,小麦免耕播种机一次性完成施肥、 播种及氛压等作业。小麦秸秆还山量为5 965 85kg/hm 乞处理衣米均为点播，麦种植模式是套种。该试验开 始于2001年,本研究使用2001-2010共10 a的数据。各处理均使用相同的作物品种,小麦

13、品种使用冀麦22, k米品种为郑单958。小麦播展约为150kg/hn?, k米点播 S 50kg/hm?。冬就小麦基木苗约为413万血用,穗数约为586 万/hn?,并采用相同的水肥管理措施。小麦生长季农HI管理 描施为：播种期堆肥施用廉索和磷酸了安施昼分别为150、 300kg/lim2.拔节期迅施尿素约300kg/hm2o播种期、越冬期、 拔巧期和扬花期喷灌浇水，毎次约600 mWo 米生长季 农田管理措施为：拔节期追施尿素约375kg/hmJ苗期和拔 节期灌水约600m3/hm2o冬小麦平均产最为5 672.32kg/hm2, 主米平均产虽约为7 362.37 kg/hm2o1. 3

14、DNDC 模型DNDC （demtnfication-decomposition）模型圧由矣国 New Hampshire大学制作并推广起來的。在1995年英国 洛桑“应用长期观测数据评价I壤有机质模型”国际高级.术会议上被评为优秀上壤有机质模型,是国际上最为 成功的模拟牛物地球化学循环的模空之一。此模空能够 较好的模拟农田土壤中C、N循环以及SL室气体COj、 皿0、阻等的排放规律。已在多个国家和地区得到应用 和验证。该模型由6个子模型组成：上壤代候、作物生 长、有机质分解、硝化、反硝化和发酵过程。这些于模 型共同描述了上壤屮C、N化介物的产工、分解和转化。 模空输入数据包括逐日气彖数据、土

15、壤理化生性质、土 地利用方式和农田管理。模塑以日为单位输出结果,结 果全浙、详细，适用于对农业生态系统的研究。1.4模型验证及试验方法本研究利用中国科学院栾城生态系统实验站的氏期 定位试验结果对模型参数进行了调整，并以SOC、SCD、 SR以及BC4个指标对DNDC模型进行了验证。模型中 地理状况（试验地经纬、海拔）、气候条件（日最高温、 日最低温、日降帼帑：）、土壤状况（初始有机濮含量、 体积质量、上壤质地、粘粒育量、pH值、山间持水虽:、 永久姿蔦点、饱和导水率、孔隙度）、农艺措施（播种 及收获期、灌溉虽及次数、肥料施用量、肥料施用次数、 肥料施用深度及施用时间、耕地时间、耕地次数及深度）

16、、 作物参数（最高生物屋、生物星C/N比、积温、周氮系 数）沟按照实际怙况输入：空气中氮平均浓度、大气中 CO?浓度年增长率等参照默认值：对模也中SOC含戢均 匀的农层厚度、农煨上下SOC含量降低速率、秸秆还山 就等参数进行了调整，使模拟结果符合试验的客观状况。大部分研究对于模拟结果的验证方法主要有相关系 数法、均差法、相对误差法以及均方根旳本研究分别 采用相关系数法和柑对误差法进行模熨准确性的验证。相对渓差法计算公式如下卩可M = 122£(q_&/qn i-i（i）式中,M代表相对谋差,%： i是模拟的某年；Q为实 际值；片表示模拟值；"是测定的总年数。上壤仃机

17、碳采用璽钻酸钾容昼法（外加热法）测定 上壤冇机碳利用K2Cr2O7氣化土壤冇机质，剩余K2Cr2O7 用硫酸亚铁滴定。上壤碳密度：本研究分别计算耕层010, >10 20 cm 土壤剖面的碳密度。其计算公式如下何SCDj103（2）式中，j表示土壤层次：SCDj表示丿层土壤的篠储量， kg/hm2： G为丿层土壤有机碳质量分数,g/kg；坊是丿层土 壤体枳质量，g/cm3：邑皿为上壤中大丁Vmm砾石的质虽 比例，%: H代表丿层土壤深度，cm："是转换系数。壤呼吸采川静态箱丿（線色谱法测定。2007小麦播 种期开始测定，毎10d-次，到小麦收获期截止。全球变暖潜势（GWP） ：

18、 100a潜势计算采用 Intergovernmental Panel on Climate Change 提供的公式进 行C6当戢转换叭GWP=Ezq +25x£ch + 298£n o （3）i2式屮：G0P为全球变啜潜势，以CO?排放虽讣，kg/hm2o Eg为CO?排放鼠,kg/hn?； Ec氏是CH4排放就,kg/hm?： E"农示N?O拮放量，kg/hm*： 25和298分别为CH4.N2O转换为CO?扌乍放量的系数。本研究中试验数据的处理以及计算使用Excel 2007© 1994-2012 China Academic Journal E

19、lectronic Publishing House. All rights reserved, 第6期张明园筹:耕作方式对华北农田匕壤冇机碳储吊及温室气体排放的形响207© 1994-2012 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 第6期张明园筹:耕作方式对华北农田匕壤冇机碳储吊及温室气体排放的形响#和SPSS 17 0软件，作图采用Excel 2007.2结果与分析2. 1模型验证结果秸秆还山条件下，乞处理SOC呈现逐年増长的趋势 （图1），冬处理010 cm SOC质量分

20、数实测值从？001 年初的9 11 g/kg増K到2010年15g/kg左右。趋势模拟 表明：模拟值与实际值间具有较髙的相关性（pWOOl）, CTT、RT和NT处理的决怎系数分别为0.9342. 0.9750和 0 9704；相对误差分别为3.92、1.68和4 62。模拟值递 增趋势卑本与实测值吻合，能够反映农III上壤SOC实际 动态变化悄况。层次的篠密度。并与模拟位进行了比较，其决定系数和 相对误差分别为-0.9280, M=5.61。在实际生产中, 由于耕作机械扰动土壤的程度不同，秸秆粉碎后入上涛 度亦不相同。因此出现了 CT处理上壤碳密度在耕层0 10, >10-20 cm

21、2个层次间差异较小：而RT和NT处 理0lOcmSCD较高，>1020 cm SCD卜降剧烈的现 彖，通过与实测值比较（图2）可发现模拟趋势充分反映 了各处理这种SCD分布差异。25 000 r 实刘值模拟值年份 a. CTrg&gffi咚色护on86 -“用-0 97502°1111i11«12(X)1 2002 2003 200-1 2005 2006 2007 2OOX 2000 2010!b RT6-'用-0 97042°11111111112001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 20

22、10 年份 c. NT注：CT为翻耕：RT为展耕；NT为免桃。图1不同耕作处理20012010年表层土壤有机碳质量分戟实测值与模拟值比较Fig 1 Companson of observed organic carbon mass fractKrn andsimulated values on top soil from 20012010 with different tillagetreatments上壤碳密度是不同:壤层次单位【hi积上壤碳储量。 本研究计算了 2007年耕层010, >10-20 cm2个上壤Ggj?)包崑進»D*-H2000015000100006RmC

23、TC5070§?©-A3Bo 70EW070it： CT为删加RT为呗儿NT为免怖了舛代总；”件pV005）冷叶.图2 2007年耕层土壤有机碳密度实测值与模拟值比校Fig 2 Companson of observed organic carbon density andsimulated values on tilth soil in 2007I:壤呼吸是上壤释放C6的过程。农田上壤呼吸包括 根呼吸、上壤微生物呼吸和上壤动物呼吸。上壤呼吸受上 壤温度、I:壤湿度、十壤有机质含戢以及施肥、灌溉等多 种因索影响。从图3可发现：壤呼吸实际测定值与模型模 拟值冇较好的相关性（p

24、wooi） ： er、rt和nt处理的决 定系数分别达到了 0 7724. 0 8836和0 8969；相对误差分 別为10.69、26.37和34.49.小麦超冬期时实测值较模拟值 稍髙，但总体來看整个冬小麦生育期I壤呼吸好值和谷伯 垄本被模型捕捉到，尤其在4丿9 口当口气温较高，上壇 呼吸作用显苕，出现较髙排放峰值。在生物量碳的模拟中本研究垄于作物产量讼算冬小 麦籽粒必籽粒碳足作物籽粒中的纯碳含量。图4为旋 耕处理2002-2011共10 a冬小麦籽粒碳实测值与模拟值 的比较:其决定系数为07378在pWO.Ol水平上显着相 关。胡对误差M=-0 20o605040302010咧朋加I伟韶

25、勿Wa CT© 1994-2012 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 第6期张明园等：耕作方式对华北农IH上塡冇机碳储战及温宅气体推放的莎响209© 1994-2012 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 第6期张明园等：耕作方式对华北农IH上塡冇机碳储战及温宅气体推放的莎响#l関50 rb RT年份1(X3011/19 12/9 12/29 UIR 27

26、7 2/27 3/18 4H 4/27 5/17 H期c.NTil： CT为翻耕.RT为巌耕.NT为免桃。图32007-2008年冬小麦生育期土壤呼吸实测值与模拟值比较Fig 3 Companson of observed soil respiration and simulatedvalues in winter wheat growth period from 2007 - 200S图5 2001-2010 icU处理土壤有机碳借量变化特徂Fig 5 Variation characteristics of soil carbon storage with rotarytillage tr

27、eatment from 2001 - 201023耕作方式对农田土壌有机碳及储量的长期影响任良好的上壤特性、适宜的气候条件和介理的山间管 理等条件下，保护性耕作会使SCS的増长趋势持续20 50严，同时农田生态系统土壤有机碳平衡是-长期变化的 过程，伙1此研究这种K期变化趋势是尤为币:要的.通过图6 对未来100 a的模拟发现：各处理在当询农艺描施卜表层土 壤（010cm） SOC为增氏的趋势。NT增氏幅度最大，由 2001年的8 8 g/kg增加到2110年的33 7 g/kg； RT与CTT次 Z,达到平衡时RT与CTT只U 20g/kg左右。各处理SOC 在实H耕作措施的前若干年增长猛

28、烈，并在淀年限后达 到平舫CT和RT金15 a内呈现剧烈增长趋势而NT SOCKK)OOX>OOOKK)3Z.737800KWI实测他2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011年份图42002-2011年徒耕处理冬小麦籽粒碳实测值与模拟值比较Fig 4 Comparison of observed biomass carbon and simulatedvalues of winter wheat with rotary tillage treatment from2002201122农田土壌有机碳储量动态变化及其现状SCS主要受S

29、OC枳累和分解的影响，其大小代表 了农田上壤肥力的岛低。通过模型模拟发现秸秆还山 条件卜齐处理土壤離储就均呈现上升的趋势，图5为 栾城县广泛采用的旋耕耕作措施（RT）上壤假储呈 （030 cm）的动态变化.10 a间SCS从2001年的 30 532 kg/hm2 増长到 2010 年的 39 814 kg/hm 持续 的秸秆还田以及连年的肥料投入等描施使SCS逐年増 高，増加了土壕SOC的同时也增强了农田十壤作为 “碳”汇的功能【。益)/溢$:*«稚云9 菩 T3M年份a ±.ii机篠质fit分敌变化址妙80 0007E上戈)占运色A9翌T2001 2016 2031 2

30、046 2061 2076 2091 2106 年份b十壤冇机礁储玻空化趋势注：CTXjMW： RT 为NT 为免耕.图6未来100年土壤有机碳质量分数及土壤有机碳储量变化越势Fig 6 Vanation tendency of soil orgamc carbon and soil carbonstorage in next 100 years© 1994-2012 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 第6期张明园等：耕作方式对华北农IH上塡冇机碳储战及温宅气体推放的莎响2

31、13图6b中030 cm SCS长期变化趋势表明:短期的 耕作处理下CT较K它2个处理的固碳作用明显，而20 a 肩各处理SCS大小为：NT>CT>RT免耕的同篠效果 表现突出。除NT外各处理在15 a内表现为剧烈增长, 之Ju WK趋势变缓；而NT的快速増长势头要持续40 a. 实施耕作措施100 a后CT和RT分别稳定在61 225和 48 180 kg/hm2o NT 处理 SCS 稳定任 66 831 kg/hm2,并在 乞处理间保持最髙。CT、RT与NT 100 a厉SCS的増加 量比2010年增长了 34.24%, 16 85%和60.34%,未来趋 势的模拟结果与大部

32、分研究结果相近卩列，在连续的秸秆 投入条件卜，SOC及SCS呈现增加的趋势，免耕同时加上 秸秆还田更有利丁增加SCS【H。通过SOC以及SCS的长 期变化趋势的模拟可知：NT有利于农田十壤碳库的増 长，而华北地区大而积采用的耕作措施RT不利于其长期 积累。2.4耕作方式对农田土壤温室气体排放的长期影响本研究模拟未來100 a 3种主要温室气体（CO?、CH4 和N2O）排放的GWP特征。通过图7可知，耕作措施 CT前期排放速率很快，15 a后扌*放趋丁稳定且较其它处 理排放就大：乞处理GWP大小顺序为：CT>RT>NT.15 a肓稳定在2 500 kg/hm2： 3种耕作处理中NT

33、处理GWP 最低，达到平衡时仅为2 000kgAim2.从GWP变化趋势 发现：随着时间的推移，各处理GWP均为増加趋势，这 主耍是由丁 CQ贞献逐年增加适成的，CO?的增加又是 与SOC的不断积累密切相关的。注：CT为翻耕：RT为Ifc机：NT为免擀。图7未来100年土壤温室气体排放特征Fig 7 Discharge chara:tensUcs of greenhouse gas in next 100 years3讨论本研究从SOC、SCD、SR以及BC 4个方向验证模 型的准确程度，比以往研究选収的指标卡富，模拟结果 与实测值的吻合程度较髙.在大部分研究中，SOC模拟 值号实测值的相关性

34、较岛，“必较小，陶.用J：DNDC模 型的验证也较为常见,相关系数一般在0 95以上叫】.匕壊呼吸的吻合程度亦较好,相关系数可以达到0 80叫 本文中SOC、SR模拟值与实测值的相关系数与大部分研 究相近,因此在模型调整E,这2个指标棊本达到了的 耍求，小麦越冬期SR实测值比模拟值岛，主耍是由丁模 型计算了土壤微生物呼吸、根系呼吸，而未考虑土壤动 物呼吸，因而模拟值比实测值小,致使相对谋差较大。 另外，SCD与生物啟碳的选取任国内外DNDC模些验证 中幷不常见，对其进行模拟可以验证模型对各层次上壤 容重、SOC及团聚体组成模拟效果的优劣，对于本研究 模拟不同耕作措施耕层上壤碳储量是很重要的。本

35、文 SCD验证的相关系数和相对汉总分别为0 9280%和 5 61%,也取得了较好的效果。通过对牛物就碳中产戢碳 的模歩衣明：该模型心模拟作物产量上准确性较高，和 关系数“0 8590,在pWO.Ol水平上显着相关.通过对模 熨参数的调整，并利用这4个碳指标对模型进行了验证, J1这4个折标基本涵盖了备子模型，验证内容全而结果 较好。本文对模型中的绝人部分参数进行了输入或调整， 其中地理状况、气候条件、土壤状况、农艺措施、作物 参数等所包含的大戢参数均按照实际悄况输入，而对模 型中SOC會量均匀的农层上壤疗度、表层上壤下SOC含 就降低速率、秸秆还出就等主要参数进行了调整，由于 不同耕作方式S

36、OC含量均匀的表土层厚度不同,以及表 层以下SOC下降速率不同，调整了前2个参数。在本耕 作试验中，土米秸秆粉碎全量还田，其粒径大小为0 20 cm。小麦秸秆为平铺全量还田并留茬030 cm。虽同 为全就还HI，但与模些中默认的全屋粉碎还出的概念是 不同的，主耍区别在与秸秆粉碎粒径及其腐解程度。W 此对秸秆还田量进行调整和校正,CT、RT和NT的还田 量分别调整为80%、50%和40%,以适应华北麦玉两熟 地区，并使模拟结果符介实验的客观状况。不同耕作方式动土深度、秸秆还田深度均不相同, 同时耕作方式改变了土壤理化生性状，从而影响了 SOC 在耕层的分布及变化趋势。通过模拟亦发现3种耕作措 施

37、对上壤农展仃机质含呈影响备异，衣层上壤有机磁含 就为NT放高"，而CT农层冇机碳含於低，但足CT耕 层SOC含量较为均匀，上耍是由于秸秆还出深度不同所 适成的，这与大部分研究结果一致。农田土壤碳储就是一动态变化的过程，受秸秆还III、 化肥投入、作物类型等因索的影响，不同时期不同区域 SCS不尽相同.研究"°】表明河北省2005年SCS为 20 400 kg/hm2,全国平均值为40 300 kg/hm本研究* 2011 年 SOC 与 SCS 分别达到 15 7g/kg、40 600kg/hm2 超过了全国平均值。考虔到年限的増加，上壤类型的耒 异，此结果号人部

38、分研究接近心。从变化趋势來看短期 内乞处理SCS增长迅速，60 a麻皋木稳定，稳定麻NT 瑕岛,说明NT自利于上壤有机碳长期积累，対于农出上 壤固礦减排有重耍意义。通过对农田上壤GWF的模拟发现，随着时间的推 移，各处理GWP均为增加趋势，主耍肚山丁各温室气体 中C6贡献逐年増加适成的.SOC是影响农山土壤CO 排放的敲主耍因素叫91，同时土壤温度与土壤湿度决定 了上壤微生物、动物及作物根系的呼吸作用，因此对农 FH上壊CO：排放也有影响创。本研究SOC逐年増加使 得上壤呼吸加剧，因此GWP亦出现随着时间推移而升 A o SOC与SCS在前15 a增长剧烈,这与GWP变化趋 势一致(图6、7)

39、4结论1) 本研究对模型进行了调整，并以“假”的4项指 标对 DNDC (denitnfication-decomposition)模型进行了 验证,实测值与模拟值吻合较好,表明此模熨可以应用 于华北麦土两熟区农田上壤碳循环的研究。2) 对栾城试验站土壤碳的模拟表明：处理在过去 10 a的上.壤仃机质以及上壤懺储最均呈现增加趋势,2001 年旋耕处理0T0 cm上层上壤碳储8：为30 532kg/hm 2010年为39 814kg/hm2,随着年际增长上壤濮库为盈余 状态。3) 对土壤碳储量长期动态变化模拟发现：并处理均 为增加趋势，前20 a免耕的固碳效果不突出,但翻耕固 碳效果明显，20a

40、后免耕固硕作用凸显，届时上壤碳储昼 大小为免耕翻耕旋耕，说明长期來看免耕有利于提 高上壤碳储，而现时华北麦上两熟农作区人面枳采用的 耕作方式一旋耕不利于土壤碳储戢的长期积累。致谢：感谢中国农业科学院农业资源与农业区划研 究所王立刚研究员对模型研究方而的帮助与指导.参考文献1 IPCC. Change in atniosphenc constituents and in radioactive forcingR Climate Change The Physical Basis Cambridge University Press. Cambridge, United Kingdom, 2007

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