中國(guó)農(nóng)田土壤固碳潛力與速率：挑戰(zhàn)與建議
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相對(duì)較低的初始?SOC?含量是中國(guó)農(nóng)田土壤固碳的先決條件
初始?SOC?含量是影響?SOC?變化的重要因素之一。初始?SOC?含量對(duì)?SOC?變化的影響通常具有負(fù)基線效應(yīng)，即初始?SOC?含量高的地區(qū)土壤容易丟碳，而初始?SOC?含量低的地區(qū)則容易實(shí)現(xiàn)固碳。與西方發(fā)達(dá)國(guó)家相比，中國(guó)農(nóng)田土壤除東北地區(qū)外，20?世紀(jì)?80?年代的初始?SOC?庫(kù)總體偏低，這不僅與我國(guó)農(nóng)田土壤上千年的耕種和持續(xù)農(nóng)業(yè)利用有關(guān)，也與鹽堿土開(kāi)墾耕地（如華北平原）、土壤侵蝕（如黃土高原）等因素有關(guān)。
基于第二次全國(guó)土壤普查數(shù)據(jù)估算的中國(guó)農(nóng)田?20?世紀(jì)?80?年代初始?SOC?庫(kù)（20?cm?深度）基本處于?26.6—32.5 t?C/ha?之間，遠(yuǎn)低于美國(guó)農(nóng)田的平均值?43.7?t?C/ha和歐洲農(nóng)田的平均值?40.2?t?C/ha。中國(guó)農(nóng)田相對(duì)較低的初始?SOC?含量，為利用化肥增加作物干物質(zhì)產(chǎn)量從而提高土壤碳輸入、促進(jìn)農(nóng)田土壤固碳提供了先決條件。
作物增產(chǎn)及秸稈還田大面積推廣在中國(guó)農(nóng)田土壤碳匯形成中發(fā)揮了關(guān)鍵作用
影響農(nóng)田?SOC?變化的因素主要包括氣候、土壤理化性質(zhì)等自然因子，以及農(nóng)業(yè)管理措施等人為因子。氣候影響?SOC?的積累和分解過(guò)程，而土壤質(zhì)地、pH?值、通氣性和土壤結(jié)構(gòu)等理化性質(zhì)則是影響?SOC?庫(kù)容量的重要因素。施肥、耕作、秸稈管理等農(nóng)業(yè)措施影響土壤碳輸入和輸出；同時(shí)，相對(duì)于溫度、降水、土壤黏粒含量等因子而言，施肥、耕作、秸稈管理等農(nóng)業(yè)措施促進(jìn)農(nóng)田土壤固碳是現(xiàn)實(shí)途徑。因此，從這一點(diǎn)來(lái)看，中國(guó)近?30?年來(lái)農(nóng)田土壤總體固碳必然與農(nóng)業(yè)管理措施的變化歷程密切相關(guān)。
從我國(guó)農(nóng)田施肥和秸稈利用的階段性特點(diǎn)來(lái)看，20?世紀(jì)?80?年代早期化學(xué)肥料投入非常有限，而農(nóng)家肥使用較為普遍；作物秸稈則主要用于燃燒和飼料。隨后，農(nóng)田化肥投入和糧食產(chǎn)量均快速增長(zhǎng)，而農(nóng)家肥投入逐年降低，但作物秸稈還田依然非常有限。90?年代后期，我國(guó)出現(xiàn)秸稈田間焚燒現(xiàn)象。1999?年，原國(guó)家環(huán)?？偩致?lián)合農(nóng)業(yè)部、財(cái)政部等部門(mén)下發(fā)《秸稈禁燒和綜合利用管理辦法》的通知，禁止田間焚燒秸稈，引導(dǎo)秸稈綜合利用。隨后，秸稈還田在全國(guó)大規(guī)模推廣?；谶@些階段性特點(diǎn)，從農(nóng)田土壤碳輸入變化角度來(lái)看，早期糧食產(chǎn)量的快速增長(zhǎng)導(dǎo)致作物根系生物量增加從而顯著增加了土壤碳輸入；而隨后秸稈還田的大規(guī)模推廣則促進(jìn)了作物地上生物量歸還到土壤中。
中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專(zhuān)項(xiàng)項(xiàng)目課題“中國(guó)農(nóng)田土壤固碳潛力與速率研究”覆蓋全國(guó)農(nóng)田的?11?470?個(gè)點(diǎn)位的作物秸稈還田比例調(diào)查結(jié)果也表明（圖?1），2000?年之前我國(guó)水稻、小麥和玉米三大作物的秸稈還田比例均不足?25%；但截至?2010?年，還田比例則分別達(dá)到了?36.4%、39.7%?和?23.5%，從而在中國(guó)農(nóng)田土壤碳匯形成中發(fā)揮了巨大作用。
圖?1 近?30?年來(lái)中國(guó)主要糧食作物的秸稈還田比例變化
中國(guó)農(nóng)田?SOC?庫(kù)當(dāng)前水平依然總體偏低，未來(lái)還有進(jìn)一步增加的潛力
“中國(guó)農(nóng)田土壤固碳潛力與速率”課題基于?2011?年全國(guó)?58?個(gè)典型縣?4?060?個(gè)點(diǎn)位的?SOC?及容重等實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，估算的我國(guó)農(nóng)田表層?20?cm?深度?SOC?庫(kù)為?32.34—33.47?t?C/ha，過(guò)程模型模擬的?2010?年全國(guó)農(nóng)田平均?SOC?上限為?36.0?t?C/ha，均還遠(yuǎn)低于歐盟同期的平均值?46.8?t?C/ha。
此外，全國(guó)?95?個(gè)水稻土長(zhǎng)期施肥和秸稈還田試驗(yàn)、102?個(gè)旱地長(zhǎng)期施肥試驗(yàn)以及?157?個(gè)農(nóng)田保護(hù)性耕作試驗(yàn)的?Meta?分析也表明，氮、磷、鉀配施有機(jī)肥的固碳年速率可達(dá)?0.37±0.04?g/kg，而傳統(tǒng)耕作+秸稈還田、免耕以及免耕+秸稈還田也均能顯著提高我國(guó)農(nóng)田的?SOC?含量，固碳年速率分別可達(dá)?0.22?g/kg、0.35?g/kg?和?0.52?g/kg。
因此，在當(dāng)前中國(guó)農(nóng)田?SOC?依然總體相對(duì)較低的條件下，通過(guò)優(yōu)化農(nóng)業(yè)管理措施，我國(guó)農(nóng)田土壤固碳潛力仍然有進(jìn)一步提升的空間。目前的長(zhǎng)期試驗(yàn)外推、過(guò)程模型預(yù)估等結(jié)果也表明，盡管中國(guó)農(nóng)田土壤固碳潛力估算結(jié)果差異還較大（表?2），但可以確定的是?SOC?未來(lái)還有進(jìn)一步增加的潛力。
