秸秆还田等农田管理措施能有效地增加土壤碳储量,从而有利于减缓大气CO2浓度的上升趋势。论文基于环境政策综合气候模型(EPIC),采用千烟洲生态试验站和鹰潭生态试验站农田监测场长期观测数据,验证和优化了EPIC模型参数,同时利用1990—2010年江西省气象资料以及土壤清查资料,模拟分析了4种秸秆还田(CR)比例情景下2010—2030年江西省水稻田土壤的固碳潜力。研究结果表明,无秸秆还田(CR0%)和秸秆还田25%(CR25%)两种处理下耕作层土壤有机碳储量分别下降21.3%和6.5%,秸秆还田50%(CR50%)和100%(CR100%)处理下土壤有机碳储量分别增加5.4%和11.9%;相对...

为探明南方稻麦两熟制农田秸秆还田模式对土壤总有机碳、活性有机碳、碳库管理指数和稻麦产量的影响,论文通过8 a的水稻-小麦轮作田间定位试验,设置了4个秸秆还田模式处理:秸秆不还田(CK)、秸秆稻麦季均还田(RW)、仅麦秸稻季还田(W)、仅稻秸麦季还田(R)。结果表明,与CK处理相比,秸秆还田显著提高了020 cm土壤的总有机碳、活性有机碳、稳定态有机碳(P0.05),RW处理的活性有机碳、碳库活度指数、碳库管理指数与R处理无显著差异性(P>0.05),显著大于W处理(P0.05),显著大于W处理;活性有机碳

为探明南方稻麦两熟制农田秸秆还田模式对土壤总有机碳、活性有机碳、碳库管理指数和稻麦产量的影响,论文通过8 a的水稻-小麦轮作田间定位试验,设置了4个秸秆还田模式处理:秸秆不还田(CK)、秸秆稻麦季均还田(RW)、仅麦秸稻季还田(W)、仅稻秸麦季还田(R)。结果表明,与CK处理相比,秸秆还田显著提高了0~20 cm土壤的总有机碳、活性有机碳、稳定态有机碳(P0.05),RW处理的活性有机碳、碳库活度指数、碳库管理指数与R处理无显著差异性(P>0.05),显著大于W处理(P0.05),显著大于W处理;活性有机碳、碳库管理指数与水稻产量均值呈极显著相关(P0.05);上述结果表明,与稻麦两季还田模式相比,南方稻麦两熟制农田实施仅稻秆麦季还田模式,并不影响作物稳产性与土壤地力的提升。

假定施入土壤的有机物料由易分解与难分解两组分组成 ,这部分外源有机碳与土壤原有有机碳的分解遵循一级动力学反应 ,相应的一级动力学速率常数受土壤环境影响函数的修正 ,导出各组分有机碳分解模型的微分形式 :d Ci/ dt=Ki × f T× f W× f S× Ci ( i =1,2 ,S)。式中 Ci 为第 i种有机碳组分 t时刻的数量 ,i =1,2 ,S分别表示外源有机碳中易分解与难分解组分以及土壤原有有机碳组分 ,Ki 为相应的一级动力学速率常数。f T、f W 及 f S分别为土壤温度、水分及质地对有机碳分解的影响函数 ,它们通过对不同有机物料在实验室控制条件下的培养测定结果得以确定。...

【目的】探求土壤有机碳含量对作物产量的影响,以期为保障国家粮食安全和耕地持续利用与管理提供决策依据。【方法】利用农田生态系统生物地球化学模型DNDC,针对中国东北、华北、西北、中南、华东和西南6个典型农业区域,每个区域选择各自典型的种植模式和现行的农田管理措施,在各自特定的土壤和气候条件下,输入并运行模型,模拟考察在其它投入条件不变的情况下,改变土壤有机碳本底值对作物产量的影响。【结果】当土壤有机碳含量(SOC)增加1g C.kg-1,东北地区玉米产量可增加176kg·hm-2;华北地区夏玉米与冬小麦轮作,产量可增加约454kg·hm-2;西北地区春玉米产量约可增加328kg·hm-2;中南地...

通过三季连续的大田试验,研究秸秆还田与耕作方式及其交互效应对稻麦轮作农田土壤碳库及土壤结构的影响。结果表明:秸秆还田对稻麦轮作农田土壤碳库具有显著影响,秸秆还田各处理的总有机碳、微生物生物量碳、水溶性有机碳和水稳性团聚体有机碳含量从高到低依次是:三季秸秆均还田、两季稻秸还田、一季麦秸还田,且均显著高于秸秆不还田处理;旋耕处理下土壤总有机碳、微生物生物量碳、水溶性有机碳的含量均高于翻耕,但差异不显著;旋耕和翻耕对不同粒径水稳性团聚体有机碳含量的影响无明显差异;旋耕稻麦秸秆均还田和翻耕稻麦秸秆均还田处理土壤总有机碳、微生物生物量碳、水溶性有机碳和水稳性团聚体有机碳的含量均显著高于其他处理。

为明确免耕与秸秆还田对中国农田固碳和作物产量的影响,基于1995—2019年公开发表文献中的1 162对研究数据,综合分析免耕和秸秆还田的农田生态及生产效应。结果表明,在全国(不包括香港和澳门特别行政区、台湾省)范围内,仅考虑耕作影响,以翻耕为对照,免耕试验中,占比75.00%的试验研究表现出固碳速率提高,占比42.70%的试验研究表现出增产;仅考虑秸秆影响,以秸秆不还田为对照,秸秆还田试验中占比88.23%的试验表现出固碳速率提高,占比79.80%的试验表现出增产。与传统方式相比,免耕与秸秆还田技术充分推广后,其固碳潜力可分别增至2.22×10~(10)和7.00×10~(10) kg/年,增幅分别为63.90%和7.00%;全国主要粮食作物总产量分别增加-1.16%和3.72%。回归分析表明,免耕对作物产量和有机碳的影响分别与平均气温极显著相关,与土壤粘粒含量显著相关;秸秆还田对作物产量的影响与试验年限显著相关,与土壤pH极显著相关,而对有机碳的影响则与粘粒含量和土壤pH显著相关。总体上,免耕和秸秆还田可明显提高土壤的固碳能力,但存在地域上的差异,免耕和秸秆还田相对传统耕作在区域Ⅰ、区域Ⅱ和区域Ⅳ等区域表现为固碳速率提高。未来应进一步挖掘免耕与秸秆还田的互作效应,进一步增强农田生态效益,提高作物产量。

【目的】研究连续多年秸秆还田对土壤钾素形态及空间分布（层化现象）的影响。【方法】以关中平原冬小麦－夏玉米轮作体系中连续１３年秸秆还田粮田土壤为对象，并以临近葡萄园土壤为对照。比较２种土壤不同土层（０～５，５～１５，１５～３０ｃｍ）速效钾及其３种组分（水溶性钾、非特殊吸附钾、特殊吸附钾）、非交换性钾、矿物钾、全钾含量的变化，并分析了土壤中各形态钾的层化比率和相关性。【结果】经过１３年秸秆还田，粮田土壤０～５ｃｍ土层速效钾及其各组分平均含量均有提高；在５～１５和１５～３０ｃｍ土层中，与葡萄园土壤相比，粮田土壤速效钾及其各组分平均含量均降低。粮田土壤速效钾及其各组分的层化比率总体高于葡萄园土壤。与葡．．．

【目的】研究与探索不同农作管理措施对东北农业土壤有机碳的影响,为东北地区高产高效低碳农业及可持续发展提供科学依据。【方法】不同农作管理措施能够影响土壤有机碳(soil organic carbon,SOC)的未来变化,该研究基于东北地区4个长期定位试验站点(黑龙江省哈尔滨站点、吉林省公主岭站点、吉林省德惠站点、辽宁省沈阳站点)的试验数据,用站点的实测作物产量和SOC双标准对DAYCENT模型进行校验。DAYCENT模型调整的相关参数包括作物参数、耕作方式参数、施肥参数、收获参数和有机肥参数等,在对所选试验站点的长期定位试验结果校验后,利用已校验的各项参数,对模型模拟情况进行验证,发现模型模拟值...

结合关中平原农业生产现状,通过对不同秸秆还田模式组合下土壤有机碳、活性有机碳含量和作物产量变化趋势的研究,揭示秸秆还田效应,为研究区筛选合理的还田模式以及农田土壤培肥和农业可持续发展提供理论依据。结果表明,小麦秸秆还田后经过一季夏玉米生长,能使耕层土壤(0～40 cm)有机碳有所提升;高留茬还田使0～20 cm土层土壤活性有机碳和碳库管理指数呈现降低趋势,而粉碎直接还田使其有所提高,但差异均未达到显著水平。随后对玉米秸秆进行还田,再经过一季小麦生长后,使得耕层土壤有机碳含量有所提高,其中连续两季进行秸秆粉碎直接还田使有机碳含量提高幅度最大,0～20,20～40 cm土层有机碳分别提高1.86,...

为研究秸秆还田对冬小麦农田土壤无机氮和土壤脲酶的影响,2006-2007年小麦生长季在河南省滑县进行了田间小区定位试验。结果表明,冬小麦生长后期,10～30 cm土层,秸秆还田处理土壤硝态氮含量低于秸秆未还田的处理,秸秆还田有利于冬小麦对土壤硝态氮的吸收和利用。秸秆还田影响了土壤铵态氮的分布,提高了土壤铵态氮含量。冬小麦生长前期和成熟期,秸秆还田处理土壤脲酶活性较高,生产管理中应减少氮肥施用;进入抽穗期和灌浆期,秸秆还田处理土壤脲酶活性较低,应增加氮肥施用。

农田土壤作为碳循环系统的重要组成部分,土壤碳排放核算是当前的研究重点。为有效识别不同农田管理措施对土壤碳排放强度的影响,提高区域农田碳排放核算的可靠性,本文通过收集国内外相关文献,基于Meta分析方法定量分析施肥、免耕、秸秆还田、增施有机肥等不同农田管理措施对土壤碳排放的影响效果,并引入土壤类型、作物等变量,分区建立各影响因素对农田土壤碳排放强度影响的统计分析模型。结果表明:与不施肥、免耕相比,施化肥、增施有机肥、传统耕作将增大土壤碳排放强度,合并效应值分别为0.62、0.64和0.23;不采用秸秆还田将降低土壤碳排放强度,合并效应值为-0.17。模拟结果显示,各变量系数与Meta分析结果相一致,并通过累计概率的正态性检验。建立分区函数模型可为不同区域、不同土壤类型、不同作物和不同管理措施下针对性开展农田土壤碳排放核算提供参考。

[目的]研究高原高寒农田生态系统土壤呼吸的温度、体积含水量响应特征,为科学评估西藏农田生态系统土壤碳周转和全球气候变暖背景下研究青藏高原高寒农田生态系统土壤呼吸提供理论支持。[方法]以西藏农牧学院试验农场幼苗期青稞农田为研究对象,设置增温(2.0±0.5)℃和对照两个处理,采用LI-8100土壤呼吸监测系统,于2017年05-06,05-08—13对农田土壤呼吸速率进行实时监测,分析土壤温度和土壤体积含水量对幼苗期青稞农田昼、夜间土壤呼吸速率特征动态变化的影响以及土壤呼吸作用对增温的响应特征。[结果](1)增温处理和对照的土壤温度、体积含水量及土壤呼吸速率均表现为单峰型日变化特征。就土壤温度而言,增温处理最高值出现在12:00—14:00,对照最高值出现在14:00—16:00;两者最低值均出现在00:00—07:00。就土壤体积含水量而言,增温处理和对照日最大值均出现在02:00—09:00;最小值出现时间存在差异,增温处理出现在14:00—17:00,对照出现在14:00—19:00。增温处理和对照的土壤呼吸速率日峰值分别出现在14:00—16:00和15:00—17:00;最小值均出现在07:00—09:00。(2) 17:00—07:00两个处理土壤呼吸速率与土壤温度、体积含水量为极显著线性关系,08:00—16:00两个处理速率变化滞后效应表现不同。(3)通过双变量回归模型拟合土壤呼吸与温度、体积含水量的复合关系可知,土壤温度、体积含水量的协同影响更能反映实际情况。[结论]增温能在短期内显著改变土壤水热条件,促进有机碳分解,加大土壤CO_2排放速率。

分别用作者建立的土壤有机碳计算机模拟模型 (简称SCNC模型 )和英国洛桑模型 (ROTHC 2 6 .3)对长江中游 (湖南桃江和南县 )稻田土壤有机碳变化进行了模拟比较研究。结果表明 ,用SCNC模型模拟平衡时土壤有机碳含量与实际监测值较接近 ,相差分别为 0 .1和 0 .4 5t/hm2 ,误差分别为 0 .2 4 %和 0 .98% ;对稻田土壤有机碳变化的模拟 ,SCNC模型的拟合结果较好 ,利用相对标准误差法计算的误差为 4 .84 %～ 11.0 9% ,其中 6个处理有 5个处理的误差小于 10 %。对模拟结果进行误差概率统计 ,

【目的】研究外源秸秆碳添加对喀斯特地区石灰性农田土壤有机碳组分及水稻生长的影响，为探究喀斯特地区石灰性农田碳组分变化提供参考依据。【方法】于2023年3月在桂林理工大学雁山校区温室开展水稻盆栽试验，试验周期120 d。盆栽试验共设置19个处理，在仅添加秸秆碳的处理中，分别添加0.5%、1.0%和3.0%（干土质量比）的破碎秸秆、秸秆沤肥和秸秆生物炭；在添加秸秆碳和碳酸钙的处理中，3种秸秆碳添加量均为1.0%，在此基础上分别添加0、10.0%和20.0%（干土质量比）碳酸钙；同时设置未添加任何外源物质的对照（CK）处理。分析各处理中水稻生长特征，以及土壤有机碳组分微生物生物量碳(MBC)、溶解性有机碳(DOC)、颗粒态有机碳（POC）含量的变化及其影响因子。【结果】秸秆碳种类、添加量均会对土壤中有机碳组分含量产生影响。添加0.5%秸秆沤肥土壤中MBC含量最高（235.73 mg/kg），添加1.0%秸秆沤肥土壤中DOC含量最大（221.50 mg/kg），而添加3.0%秸秆生物炭土壤中POC含量最高（36.20 mg/kg）。土壤中碳酸钙添加量也会影响土壤有机碳组分，碳酸钙添加量为20.0%时，添加3种秸秆碳的土壤MBC含量均为最高。10.0%碳酸钙+1.0%秸秆沤肥处理中土壤DOC含量最大（195.60 mg/kg）。添加3种秸秆碳对水稻生长的促进作用为秸秆生物炭>秸秆沤肥>破碎秸秆，其中添加0.5%秸秆生物炭的水稻长势最佳，平均株高为102 cm，根长为50 cm；添加3.0%破碎秸秆处理对水稻生长的抑制作用最强。随着碳酸钙添加量的增加，添加秸秆沤肥处理的水稻株高呈先上升后下降的趋势，其中添加10.0%碳酸钙对水稻株高的促进作用较强。相关分析结果表明，秸秆生物炭用量与土壤DOC含量呈显著负相关（P < 0.05，下同）、与土壤POC含量呈极显著正相关（P < 0.01）。碳酸钙添加量与土壤DOC含量呈显著正相关。【结论】外源秸秆碳对石灰性水稻土中活性有机碳组分具有正激发效应，能明显提高土壤中MBC、DOC和POC含量，同时添加秸秆碳和碳酸钙对土壤活性碳组分的增加具有协同作用。添加低量秸秆碳能促进水稻生长，其中秸秆生物炭的促进作用最明显；在10.0%和20.0%碳酸钙添加量的土壤中添加秸秆沤肥及秸秆生物炭均能促进水稻生长。