农田土壤有机碳储量影响因素探究.docVIP

农田土壤有机碳储量影响因素探究 　　摘 要：土壤是陆地生态系统的核心，农田土壤有机碳储量的多少直接影响陆地碳库的收支平衡，其储量受自然因素（气候、地形、土壤理化性状）和人为因素（农田管理措施、土地利用变化）等诸多方面影响而呈动态变化。通过对农田土壤有机碳储量的影响因素探究，以期找到维持和提高土壤有机碳库的有效措施，为我国土壤资源的可持续开发利用提供参考，最终达到土壤固碳和农业增产的目的 关键词：农田；土壤有机碳；储量；影响因素 中图分类号：S154 文献标识码：A DOI：10.11974/nyyjs.20170432050 土壤有机质（SOM）中所含的碳称为土壤有机碳（SOC）。目前，全球气候变化中碳循环的研究受到越来越多的关注，成为当前全球变化研究的三大热点之一。陆地生态系统碳循环是全球碳循环的重要组成部分，土壤碳库是最大的碳库。据Eswaran 等人初步估计，全球以SOM形式储存在土壤中的碳大约有1400Pg左右，是大气碳素总量的2倍，其中，农田中的土壤碳储量占土壤碳储量的9%左右[1] 虽然全球范围内土壤碳库的储量还相对较多，但只有陆地生态系统中农业土壤碳库易受人类行为影响。因此，若要研究CO2在农业生态系统中的源汇效应，必须从研究农业土壤碳库着手。合理并有效地利用农业SOC库成为了诸多科研工作者研究的新领域。要有效地利用土壤碳库，揭示土壤碳动态变化过程，就需先对影响SOC储量的因素进行研究 陆地生态系统农田碳库的变化主要取决于SOC输入与输出的相对数量，而决定农田SOC分解量和生成量的主要因素可分为自然因素（气候、地形、土壤理化性状）和人为因素（农田管理措施、土地利用变化） 1 影响农田土壤有机碳储量的自然因素 1.1 气候 温度。温度主要通过影响土壤呼吸的进程和微生物活性而影响SOC含量。农田生态系统SOC库随温度增加表现出指数下降趋势。年均温较高的时期，土壤呼吸和土壤微生物生物量碳也相对较高。不同区域SOC对温度变化的呈不同的敏感性，如西北生态脆弱区，对温度变化较敏感，而南方变幅较小 水分。土壤含水量通过影响土壤透气性，改变外源碳的分解和矿化。较高的年降水量易形成较低的土壤呼吸，进而产生较少的微生物碳。另外，降水季节分布不均匀的地方，易干湿交替，破坏团聚体，在短时间呈显著相关。在排水不良的部位各层胡敏酸含量相对较少。反之，在排水条件较好的坡顶和坡肩胡敏酸相对积累。另外，降雨会加速土壤碳在不同坡位中分布的差异，说明地形对SOM的分布和迁移有显著影响 海拔。海拔高度对SOC矿化的影响也存在一定的差异。虽然海拔对SOC矿化率会产生一定影响，但未表现出海拔高度上的规律变化，客观说明了影响SOC矿化的因素比较复杂。因此，不能片面地从海拔因子的角度对土壤的CO2释放进行单一研究，应将其与其他因素综合考虑，正确认识土壤CO2释放机理 1.3 土壤理化性状 在影响SOC库容量的自然因素中，土壤的理化性状的影响最大，其中又以土壤质地表现最突出 土壤质地。SOC含量受土壤质地的影响较明显。粘粉质土壤比砂土含有更多的SOC，产生这一现象的原因可能是土壤粘粒能吸附SOC，二者可形成有机―无机复合体，对SOC起到物理保护作用，即SOC含量与粘粒多少呈显著的正相关。但有人研究得出，在非石灰性土壤中SOC含量与粘粒相关，而在石灰性土壤中二者关系不大[2]。因此，粘粒含量对SOC的影响会因土壤类型的不同而不同 土壤结构。大多数的研究者认为土壤结构是陆地生态系统中最能影响微生物分解过程的因素之一。同时，也是影响土壤碳固定及其稳定性的重要因素。土壤结构中的团聚体通过物理保护机制对SOC进行吸持，还可通过钙键或铁铝键与有机碳化学键合，并协调土壤中的水、肥、气、热来影响微生物活性、SOC的稳定及分解。因此，SOC含量会随团聚体粒径增加而增大 黏土矿物类型。SOC含量也受黏土矿物类型的影响。2：1型黏土矿物类型比1：1型的阳离子交换量和比表面积更大，故2：1型矿物对SOC的吸附强度较高，SOC的稳定性也较高 土壤pH。不同土壤pH值存在差异，土壤微生物的活性不同，导致土壤有机碳矿化分解的速率存在差异。过高或过低的pH值都会降低微生物的活性，抑制其活动，减缓有机碳的周转。在我国，SOC储量的分布随纬度增加而增加，其与纬度的相关性达到显著水平（0.70），即北方地区相对高，南方相对低，其中一个原因是pH值基本呈北高南低 土层深度SOC储量和土层深度存在显著相关性，随土层深度增加逐渐下降 2 影响农田土壤有机碳储量的人为因素 2.1 农田管理方式和管理措施 耕作方式。大多数研究结论表明，耕作方式的差异会显著影响SOC储量。常规耕作方式会经常扰动土体，破坏良好的土体结构