黃土高原農(nóng)田退耕還草對土壤碳、氮庫及CO-,2-、N-,2-O排放通量的影響.pdf

1、采樣分析隴中黃土高原地區(qū)農(nóng)田退耕種植苜蓿3a、5a、8a后0-5、5-10、10-20cm土層土壤碳氮含/儲量，并用靜態(tài)箱-氣質(zhì)聯(lián)用法對樣地土壤系統(tǒng)、土壤.植被系統(tǒng)的CO2、N2O排放通量進行了測定，研究農(nóng)田退耕還草措施對土壤碳氮庫及CO2、N2O釋放通量的影響。主要研究結(jié)果如下： 1.退耕還草措施能夠提高貧瘠土壤總有機碳（TOC）和總氮（TN）含量，且隨苜蓿種植年限的延長效果增強。首年棄耕的休閑對照農(nóng)田土壤TOC、TN基礎(chǔ)含量

2、很低，土壤貧瘠，0-5、5-10、10-20cm的TOC含量分別為2.49、2.53和2.46g·kg-1，0-20cm的平均值為2.49g·kg-1；TN含量在各層中均為0.23g·kg-1。退耕后各年限草地土壤0-5、5-10、10-20cmTOC、TN含量均較對照休閑農(nóng)田有所增加，且隨退耕年限的增加呈連續(xù)正增長趨勢。其中TOC、TN在0-5cm表層的變化最大，在該層退耕3a、5a、8a后TOC分別較對照休閑農(nóng)田提高16.9%、39

3、.4%和69.5%，TN提高12.5%、33.3%和58.3%，各退耕年限間二者含量均達5%的顯著性水平差異。退耕3a、5a、8a的草地0-20cm的TOC平均含量分別為2.68、2.98和3.35g·kg-1，比對照休閑農(nóng)田提高7.6%、19.8%和34.5%。0-20cmTN平均含量分別為0.25、0.28和0.31g·kg-1，比對照增加8.7%、21.7%和34.7%。 2.貧瘠農(nóng)田退耕還草后表現(xiàn)出明顯的碳、氮固存效應(yīng)，

4、有很強碳、氮固存潛力。與未退耕休閑農(nóng)田相比，退耕3a、5a、8a后的草地0-20cmTOC儲量分別提高9.12%、20.18%和34.39%，TOC平均固存率分別為0.17、0.23和0.25Mg·hm-2·a-1。同樣，退耕3a、5a、8a后的草地0-20cmTN儲量分別較對照提高8.2%、18.0%和29.6%，各退耕年限0-20cmTN平均固存率均為0.2Mg·hm-2·a-1。各退耕年限間0-20cmTOC、TN儲量均達5%的顯

5、著性差異。 3.伴隨TOC、TN的增加，退耕還草3a、5a、8a后土壤活性有機碳（SAOC）、硝態(tài)氮（NO3-N）含量均有不同程度的增加。SAOC在0-20cm的平均含量分別較對照休閑農(nóng)田增加9.5%、19.0%和38.1%。其中在5-10cm的增加最明顯，分別增加14.3%、33.3%和47.6%。NO3-N含量在0-5、5-10、10-20cm都有明顯增加，0-20cm的平均含量比對照增加9.5%、20.5%和29.7%。但

6、退耕前后NH4-N含量比較穩(wěn)定，各年限各土層間無明顯差異。 4.農(nóng)田退耕種草后不同生長年限的草地土壤各土層間碳庫活度（A）和活度指數(shù)（AI）無明顯變化，說明在退耕還草初期階段，退耕對土壤碳的活性影響不大。而碳庫指數(shù)（CPI）和碳庫管理指數(shù)（CPMI）的值在各年限各土層都高于對照，總體表現(xiàn)為上層大于下層，且隨退耕年限的增加而增大，各年限間0-20cm的值差異顯著，說明退耕還草會顯著增加土壤表層的總碳庫。退耕時間越長，其增加量越大。

7、由于總碳庫增加后碳庫的活度基本沒有發(fā)生改變，因此說退耕還草增加的碳以非活性碳為主。 5.農(nóng)田退耕還草后土壤-植被系統(tǒng)的CO2與N2O釋放通量均較對照有所增加。對照休閑農(nóng)田各觀測日期的CO2通量平均值為77.66mg·m-2·h-1，N2O通量平均值為8.02μg·M-2·h-1。退耕3a、5a、8a的草地土壤.植被系統(tǒng)各觀測日期的CO2通量平均值分別為79.33、86.39和90.15mg·m-2·h-1，比對照分別增加2.18

8、%、11.24%和16.08%。N2O通量平均值分別為8.24、8.29和8.65μg·m-2·h-1，比對照分別增加2.74%、3.37%和7.86%。二者排放通量均表現(xiàn)為8a>5a>3a>對照。說明退耕還草措施在引起土壤碳氮固存、表現(xiàn)為大氣CO2吸收“匯”的同時也會加劇CO2、N2O的排放，表現(xiàn)出大氣CO2、N2O的“源”效應(yīng)。 6.土壤CO2通量與TOC含量、SAOC含量、TN含量、C/N值顯著正相關(guān)；N2O通量與SOC含

9、量、礦質(zhì)氮（NO3-N、NH4-N）含量、C/N值顯著正相關(guān)。其中CO2通量與SAOC含量、N2O通量與NO3-N含量有很高的相關(guān)性（R=0.9063，n=15，P=0.01；R=0.936，n=14，P=0.01）。因此說在環(huán)境因素相同的條件下，退耕還草措施實施后土壤碳氮各指標(biāo)含量的增加是引起CO2、N2O的排放加劇的重要因素。另外，CO2、N2O通量與地上生物量、植物生長以及土壤水分含量之間也有顯著的正相關(guān)關(guān)系，退耕還草后地表大量植