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农田土壤有机碳转化规律与平衡研究 1 2 1 李尚中 ，樊廷录 ，王勇 1.甘肃省农科院旱地农业研究所，兰州（730070) 2.甘肃省农科院科管处，兰州 （730070) E-mail：lisz7751@163.com 摘 要：近年来，国际学术界越来越重视农田土壤有机碳库的变化对大气CO 的源汇效应， 2 研究农田土壤碳转化规律和平衡对正确评价农田土壤碳循环有重要意义。综述了国内外有关 农田土壤有机碳转化规律和平衡研究采用的主要方法及手段，以及在该领域的研究现状，并 从实际出发探讨了我国农田土壤碳库研究中亟待解决的一些问题。 关键词：农田土壤有机碳，转化规律，平衡 1. 引言 陆地土壤是地球表面最大的碳库，有机碳储量约为 1400～1500PgC，其中农田土壤贮存 的碳占陆地土壤碳贮量的 8%～10%[1] 。由于土地利用的变化，不仅使土壤碳库和大气碳之 间的碳循环平衡遭到破坏，而且造成大量土壤有机碳被氧化并以CO2等的形式释放到大气中 去[2, 3]，增加了温室气体的排放，农田土壤已被认同是大气CO 的一个重要源。另外，土壤 2 CO [3] 2排放与土壤退化、土壤有机质含量减少和土壤质量下降密切相关 。土壤的有机碳含量 常被认为是评价土壤质量一个重要指标，对土壤营养元素的循环和农业可持续发展都有重要 意义。因此，大量土壤有机碳的损失还造成了土壤的退化和农业可持续性的降低[4] 。研究农 田有机碳平衡和变化规律，对于揭示农田土壤碳源汇的特征，减缓温室效应、提高土壤质量 和粮食安全具有重要的意义。 2. 农田土壤有机碳的转化规律及影响因素 土壤有机碳处于动态平衡中，其含量决定于年形成量和分解量的相对大小。国内外土 壤有机碳转化规律研究是很活跃的领域，下面先后对不同地区不同类型土壤中有机物料的分 解特征、腐殖化系数、土壤有机碳矿化率及腐解条件进行探讨。 2.1 有机物料的腐解特征 通常认为，有机物料进入土壤后，虽然因种类不同腐解动态各异，但总的规律基本一 致，一般是前期分解较快，以后逐渐变缓。玉米秸秆和稻秆在棕壤土中培养试验表明，最初 30d里分解最快，随后减缓[5] 。在田间用沙虑管法研究发现也有类似的现象。王兆荣研究表 明，农家肥料与作物秸秆在黑土中初期物料残留率曲线急剧下降，开始30d表现尤为突出， 至 90d，秸秆已近半数被腐解掉，以后逐渐变缓，直至2 年后，仍有少量分解，但残留率下 [6] 。另外，从年分解速率看，通常第一年分解速率最大，第二年次 降幅度仅为2.5 ％～8.49 ％ [7] 之，第三年更低，随后，残留碳量在各年进一步分解，但其难度越来越大 。 2.2 有机物料的腐殖化系数 由于有机质的种类和土壤条件等的不同，除特殊有机物料（如泥炭、农家肥），腐殖系 数变动在 0.14～0.68 之间[8-11] 。研究表明，南方红壤区常见有机物料腐殖化系数大致在0.15～ 0.54 之间。江西红壤稻草、紫云英、牛粪及肥田萝卜 4 种有机肥，平均腐殖化系数旱地为 0.20，水田腐解慢，其数值为 0.31[8] 。四川红壤绿肥、麦秸秆、饼肥、粪肥的腐殖化系数分 别为 0.52、0.28、0.35 和 0.46[12] 。东北地区除草炭、厩肥以外，腐殖化系数在0.16～0.61 。 - 1 -