松嫩平原旱作農(nóng)田土壤CO2排放規(guī)律及碳足跡研究.pdf

1、自工業(yè)革命以來，隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，人類活動加速對生態(tài)環(huán)境的破壞，大氣環(huán)境逐漸惡化，致使全球氣溫不斷上升。在碳素循環(huán)中，陸地生態(tài)系統(tǒng)對全球的碳平衡發(fā)揮的重要作用，而在陸地生態(tài)系統(tǒng)中除了由于石油，煤等燃料燃燒造成的工業(yè)排放，人類活動影響最大的是農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)。因此深入研究農(nóng)田土壤呼吸CO2排放過程對農(nóng)田減排固碳，維持生態(tài)碳平衡，減少溫室氣體排放具有重要意義。松嫩平原耕地面積559萬hm2，土壤肥沃，是黑龍江省和國家的重要商品糧食基地，主要以

2、玉米、大豆種植為主，但針對松嫩平原黑土區(qū)農(nóng)田土壤CO2等溫室氣體的排放及碳足跡缺少系統(tǒng)研究和報道。本試驗通過靜態(tài)箱法測定松嫩平原玉米、大豆田土壤CO2排放通量，研究玉米、大豆田土壤CO2排放規(guī)律及其與土壤溫度、水分的關(guān)系，并對松嫩平原玉米、大豆田碳足跡進(jìn)行估算，結(jié)果表明:
　　農(nóng)田土壤CO2排放通量均呈現(xiàn)明顯的季節(jié)性變化，在雨水充沛、溫度較高的6、7、8月CO2排放通量維持較高的水平，而在4月和11月排放通量較低，總體呈現(xiàn)單峰曲線

3、;秸稈還田處理的最大通量、平均通量以及全年土壤CO2排放總量均高于秸稈不還田處理。
　　農(nóng)田土壤CO2排放通量與土壤溫度呈顯著相關(guān)關(guān)系，線性方程、二次方程和指數(shù)方程均能良好的模擬兩者的關(guān)系(P＜0.01)，其中三種方程R2值表現(xiàn)為，指數(shù)方程＞二次方程＞線性方程，但三者未表現(xiàn)顯著的差異;三種方程的R2值均表現(xiàn)25cm＞20cm＞15cm＞10cm＞5cm，其中玉米田5cm土層與20cm、25cm土層達(dá)到顯著水平，大豆田5cm土層與2

4、5cm土層達(dá)到顯著水平，說明深層土壤溫度與CO2排放通量相關(guān)性高于淺層土壤。
　　7.6cm與12cm土層體積含水率變化未表現(xiàn)明顯的規(guī)律性并且與農(nóng)田土壤CO2排放通量除個別外均未達(dá)到顯著相關(guān)性，線性方程、二次方程和指數(shù)方程均不能良好的擬合兩者的關(guān)系，表現(xiàn)不顯著。
　　采用根去除法估算根呼吸對土壤呼吸的貢獻(xiàn)率，結(jié)果表明，在玉米整個生育時期，玉米根系呼吸貢獻(xiàn)率變化范圍為3.0％～54.3％，平均為35.1％;在大豆整個生育時期，

5、大豆根系呼吸貢獻(xiàn)率變化范圍為5.1％～71.3％，平均為24.3％。
　　通過兩種路徑對玉米、大豆田碳足跡進(jìn)行了估算，結(jié)果表明，在全環(huán)路徑下，玉米、大豆田均呈現(xiàn)碳匯效應(yīng)，玉米田平均碳足跡為10609.4kgCe·hm-2·a-1，大豆田平均碳足跡為1598.2kgCe·hm-2·a-1;在半環(huán)路徑下，玉米、大豆田均呈現(xiàn)碳源效應(yīng)，玉米田平均碳足跡為-2045.4kgCe·hm-2·a-1，大豆田平均碳足跡為-2028.4kgCe·h

6、m-2·a-1;在農(nóng)田間接投入碳足跡中，化肥和柴油貢獻(xiàn)率較高，在玉米田約占85.7％～96.1％，在大豆田約占70.5％～87.4％。
　　通過對糧食碳成本的計算，結(jié)果表明，玉米平均碳成本為0.17kg(Ce)·kg-1，大豆平均碳成本為0.69kg(Ce)·kg-1。
　　通過以上茬作物的有機物料還田碳與土壤CO2凈排放碳量的差值作為土壤碳平衡特征，結(jié)果表明，在秸稈還田處理中，有機物料還田碳量大于土壤CO2排放碳量，其差值