收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

河西绿洲农田生态系统土壤碳汇时空演变研究

颉鹏  
【摘要】: 随着全球温室效应的加剧,为探索降低大气温室气体浓度的对策,陆地生态系统碳循环及碳收支研究成为当前全球变化研究的热点问题。农田生态系统是重要的温室气体源和汇,一方面通过作物光合作用和人为途径吸收大量的碳;另一方面通过作物和土壤的呼吸作用以及各种途径的人工投入过程间接释放碳。另外,原始土地转化为耕地的过程也使土壤丧失了大量的有机碳。随着耕作强度的增加,农业领域面临着越来越多的碳释放。因此,如何采取措施实现农田土壤固碳增汇成为目前亟待解决的问题之一。 本文结合碳源/汇模型,通过1949~2005年的统计资料,对河西4市县绿洲农田生态系统土壤固碳现状潜力、主要农作物的碳吸收、不同土地利用方式下的土壤碳汇以及农田生态系统碳汇功能的经济效益等方面进行分析,初步了解了大尺度上河西绿洲农田生态系统碳汇的特征及河西绿洲农田生态系统在减缓全球变暖中的贡献,提出了河西绿洲农田生态系统碳增汇/减排的战略措施。通过研究,得出以下几点结论: (1)河西绿洲农田生态系统土壤固碳潜力估算研究的结论是:通过对河西4市县绿洲农田生态系统土壤碳现状和固碳潜力的分析表明,①河西4市县绿洲农田土壤固碳现状和单位面积的平均固碳速率在不同耕作水平下是不同的。在施用化肥、有机肥、秸秆还田和少免耕等不同耕作条件下,土壤固碳现状和单位面积的平均固碳速率分别为6.65Tg·a-1和240.51kg·hm-2·a-1、5.97Tg·a-1和215.91kg·hm-2·a-1、3.27Tg·a-1和118.26kg·hm-2·a-1以及7.86Tg·a-1和284.27 kg·hm-2·a-1。相对而言,少免耕的耕作措施更适用于河西4市县。②在土地利用方式、耕作措施、施肥水平和气候条件不变的情况下,经过多年的农田管理措施后,土壤有机碳密度都将达到一个新的稳定状态。根据模拟计算,河西全区的土壤有机碳密度由1989年的10.33kg·m-2达到新稳定状态后的12.31kg·m-2。③河西土壤碳储量由1989年的620Tg达到新稳定状态时的740Tg,固碳潜力为120Tg。④从土壤有机碳密度及其储量上看,随着时间的推移,地区间碳密度和储量发生的变化不是很大。第二次土壤普查期间,河西土壤高碳密度区主要分布在张掖市,其次为永昌县、武威市和酒泉市;在2005年时,仍然是张掖市的碳密度最高,其次为永昌县、酒泉市和武威市。 (2)河西绿洲农田生态系统土壤碳汇估算研究结论是:通过对河西4市县绿洲农田生态系统主要农作物的碳吸收的估算、不同农作物生态系统碳源汇变化以及农田管理土壤碳汇估算分析表明,①河西绿洲农田生态系统主要农作物碳吸收的贡献者是粮食作物和蔬菜,但是在具体的碳吸收上存在较大差异,这与农作物本身的特性和种植面积有关。②在作物——土壤系统CO2源汇关系的日变化中,CO2源汇关系存在不确定性,小麦生态系统是一个中等水平的碳汇;棉花生态系统是一个弱碳汇;玉米生态系统是一个强碳汇;在年变化中,小麦生态系统除8~9月份是弱碳源外,其余月份均属于碳汇,棉花生态系统在6~9月份为碳汇,其余月份为碳源,玉米生态系统6~9月份为碳汇,其余月份为碳源。③1949~2005年河西绿洲农田生态系统碳吸收呈阶段性增长趋势,碳吸收总量从1949年的24.39万t增加到2005年的298.37万t,净增273.98万t,增长了12.23倍。碳吸收的发展趋势基本呈现出三个发展阶段即:波动式增长阶段(1960年以前)、恢复性增长阶段(1960~2000年)和快速增长阶段(2000年以后)。④河西4市县绿洲农田生态系统的碳汇效应中,有机无机配施的作用较为明显,可使SOC增长0.81tCha~(-1)·a~(-1),其次为免耕,SOC增长0.62tCha~(-1)·a~(-1)。秸秆还田和施有机肥的效果相当, SOC的年增加量分别为0.57和0.38 tCha~(-1)·a~(-1)。施单一氮、磷、钾肥几乎不能使SOC增加,甚至起负作用。配合施用氮、磷、钾肥也只能弥补土壤有机质的矿化损失,不能明显提高其含量。 (3)不同土地利用方式对土壤碳汇的影响研究结论是:从土地利用及其变化的角度出发,对河西农田、草地和林地的土壤有机碳储量、生态系统碳汇功能等方面的影响进行分析表明,①灌木林、山杨林和青海云杉×祁连圆柏变成农田或草地后,土壤表层(0~50cm)的土壤有机碳含量下降;而在农田或草地中营造落叶松人工林后,土壤表层(0~40cm)的土壤有机碳含量将增加,在土壤剖面底层的有机碳含量受土地利用变化的影响较小。②灌木林、山杨林和青海云杉×祁连圆柏变成农田或草地后,土壤有机碳密度下降(35%和14%);农田中营造落叶松人工林后,土壤有机碳密度将增加;在草地中营造落叶松人工林后,土壤有机碳密度未显著变化。另外,土地利用变化后,土壤有机碳密度的变化幅度比土壤有机碳含量的变化幅度小。③不同土地利用方式下土壤有机碳的积累不同。在0~45cm土层,草地的土壤有机碳均显著高于农田;在翻耕、少耕和免耕3种耕作方式下,土壤碳积累贡献的次序是:少耕免耕翻耕。④天然次生林生态系统通过土地利用变化变成农田或草地后,土壤碳贮量汇功能强度降低,稳定性和非稳定性汇减弱,保护和非保护性、活性碳汇的强度也都将减弱。而农田或草地生态系统通过造林变成人工林生态系统后,土壤碳贮量这些汇功能强度都将增加。⑤在植被生产力碳积累方面,天然次生林和人工林生态系统都具有较强的汇,而农田和草地生态系统则相对较弱。在土壤有机碳贮量变化方面,天然次生林生态系统是强汇,而农田和草地生态系统为源,人工林生态系统为弱汇。 (4)河西绿洲农田生态系统土壤碳汇功能评价结论是:通过数学模型,对河西绿洲农田生态系统土壤碳汇功能的经济效益进行分析表明,①1949~2005年间,河西绿洲农田生态系统碳汇功能的经济效益变化趋势呈阶段性增长趋势,碳汇功能的经济效益从1949年的0.63亿元增加到2005年的7.76亿元,净增7.13亿元,增长了11.32倍。②河西绿洲农田生态系统碳汇功能的经济效益的发展趋势基本呈现出波动式增长(1960年以前)、恢复性增长(1960~2000年)和快速增长三个发展阶段。 (5)通过以上分析,得出河西绿洲农田生态系统碳增汇/减排的战略措施:①调整耕作制度:免耕法是一种对土壤扰动最小的耕作方式,能非常有效的提高农田土壤有机碳。②改善施肥方式:长期施用有机肥能显著提高土壤活性有机碳的含量,有机无机配施,可提高作物产量,而使用化学肥料能增加土壤有机碳的稳定性。③秸秆还田:秸秆还田是减少农田碳排放、增加土壤有机质含量的重要途径,还可以将秸秆过腹还田,不仅能增加土壤有机质含量,而且还能发展养殖业,增加经济效益。④其他措施:如改良作物品种,有计划地抓紧培育具有对高温、干旱等极端气候及病虫害有抗性的品种,确保在新的生态环境中农牧产量不断提高,扩大碳的吸收存储。另外,也可以采取措施改变地表径流、改良土壤,扩大人工草地等来间接增加农田的碳汇功能。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 扶农;;农田生态系统的氮循环 种草养畜肥田 使农田良性循环[J];现代农业;1986年12期
2 梁留科;农业生态系统的人工调控原理及实例研究[J];农村生态环境;1990年04期
3 曾江海,张玉铭,李惠英,王智平,陈素英,王绍仁;农田生态系统N、P营养平衡及其肥料效应[J];应用生态学报;1995年S1期
4 叶旭君,李全胜;农田生态系统能量投入产出模型及其应用研究[J];生物数学学报;2002年01期
5 菅利荣,李明阳;生物入侵对农田生态系统影响间接经济损失评价[J];金陵科技学院学报;2004年03期
6 李菲云;吴方卫;;沪郊农田生态系统服务功能价值评估[J];上海农村经济;2006年09期
7 何顺林;张世军;赵明海;俞邦见;鲁荣;赵九红;;苏南丘陵地区甘薯—油菜轮作农田生态系统养分平衡与调控研究[J];江苏农业科学;2007年04期
8 刘鸣达;黄晓姗;张玉龙;崔建国;;农田生态系统服务功能研究进展[J];生态环境;2008年02期
9 朱先进;宇万太;;农田生态系统微量元素循环研究进展[J];土壤通报;2009年04期
10 薛德榕;全国农田生态系统科研协作座谈会在穗召开[J];华南农业大学学报(自然科学版);1980年01期
11 刘巽浩;;我国不同地区农田生态系统能量转换效率的初步研究[J];中国农业大学学报;1982年01期
12 卫文星;;从维持农田生态系统功能谈秸秆还田[J];河南农业科学;1988年05期
13 刘金城;杨晶秋;白成云;;山西省农田生态系统中的养分循环(一)[J];山西农业科学;1990年05期
14 林匡飞,徐小清,项雅玲,金霞,邵志慧;湖北江汉平原农田生态系统锌素的平衡分析[J];中国生态农业学报;2003年01期
15 范茂攀,郑毅,李少明,毛昆明,尹胜鑫,周华波;保山市农田生态系统养分循环与平衡研究[J];云南农业大学学报;2005年03期
16 刘磊;王捍卫;;浅谈防护林体系对于农田生态系统的影响[J];中国高新技术企业;2008年14期
17 王激清;刘社平;高静;;河北省农田生态系统氮养分平衡状况研究[J];河北北方学院学报(自然科学版);2009年01期
18 高德修;王秀屏;;从建平小北沟生产队看农田生态中的氮素循环[J];辽宁农业科学;1981年04期
19 林景亮;;高产水稻土肥力的发展与农田生态系统的关系[J];福建农林大学学报(自然科学版);1982年04期
20 吴珊眉;;现代化农田生态系统氮素来源和去向的数量特征[J];生态学杂志;1986年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 郭中伟;甘雅玲;;农田生态系统中的生物多样性[A];生物多样性保护与区域可持续发展——第四届全国生物多样性保护与持续利用研讨会论文集[C];2000年
2 梁涛;李荣平;刘景利;史奎桥;张兵兵;;玉米农田生态系统CO_2通量的动态研究[A];第28届中国气象学会年会——S11气象与现代农业[C];2011年
3 王军邦;李贵才;;华北农田生态系统碳源汇模拟:基于跨尺度理论的GLOPEM-CEVSA耦合模型[A];遥感定量反演算法研讨会摘要集[C];2010年
4 黄界颍;马友华;张继榛;;农田生态系统中硫平衡的研究[A];第八届全国青年土壤暨第三届全国青年植物营养与肥料科学工作者学术讨论会论文集[C];2002年
5 丁洪;;农田生态系统中氮素硝化反硝化损失与N_2O排放的研究[A];青年学者论土壤与植物营养科学——第七届全国青年土壤暨第二届全国青年植物营养科学工作者学术讨论会论文集[C];2000年
6 朱先进;宇万太;;农田生态系统微量元素循环研究进展[A];中国土壤学会第十一届全国会员代表大会暨第七届海峡两岸土壤肥料学术交流研讨会论文集(下)[C];2008年
7 刘波;冒乃和;陆萍;朱育菁;;绿色农业的生态特征与农残控制[A];食品安全的理论与实践——福建省科协第四届学术年会“食品安全与农民增收”分会场暨福建省农学会第五届青年学术年会论文集[C];2004年
8 陈源泉;董文;高旺盛;;中国粮食主产区农田生态服务价值总体评价[A];中国农作制度研究进展2008[C];2008年
9 盛婧;陈留根;朱普平;;稻麦轮作农田生态系统服务功能价值评估[A];中国农作制度研究进展2008[C];2008年
10 丁洪;林勇;;农田生态系统中氮肥硝化反硝化损失及对N_2O排放的影响[A];氮素循环与农业和环境学术研讨会论文(摘要)集[C];2001年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 颉鹏;河西绿洲农田生态系统土壤碳汇时空演变研究[D];甘肃农业大学;2009年
2 付静尘;丹江口库区农田生态系统服务价值核算及影响因素的情景模拟研究[D];北京林业大学;2010年
3 王迎春;华北平原典型农田生态系统氮磷平衡动态模拟研究[D];中国农业科学院;2009年
4 张丽娟;农田生态系统中残留硝态氮的行为及植物利用[D];中国农业大学;2004年
5 曹宁;基于农田土壤磷肥力预测的我国磷养分资源管理研究[D];西北农林科技大学;2006年
6 李春越;农田土壤磷素固液相分配规律及微生物C/P比影响因素研究[D];西北农林科技大学;2009年
7 胡正华;紫外辐射增强对农田生态系统温室气体排放的影响[D];南京农业大学;2007年
8 夏体渊;滇池流域集约化农田生态系统氮素格局与作物功能性状响应策略[D];华东师范大学;2011年
9 高雪松;秸秆循环利用模式、物流能流分析及功能评价[D];四川农业大学;2011年
10 乔云发;施肥对黑土碳氮转化过程的影响[D];吉林农业大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 申洙林;长沙市农田生态系统战略调整研究[D];湖南农业大学;2011年
2 李美荣;重庆市农田生态系统健康评价研究[D];西南大学;2012年
3 张京京;河北省农田生态系统碳循环时空变化及其效益研究[D];河北科技大学;2012年
4 闫鹏;苏中地区镇域农田生态系统健康评价方法的研究[D];南京农业大学;2011年
5 徐浩然;资源节约环境友好型农田生态系统的环境质量建设[D];湖南农业大学;2011年
6 尹涛;农田生态系统弹尾虫多样性及其环境指示作用研究[D];黑龙江大学;2011年
7 赵荣钦;农田生态系统碳源/汇的时空差异及增汇技术研究[D];河南大学;2004年
8 孙超;成都平原农业生态系统演替与农田植被碳储量研究[D];四川师范大学;2012年
9 李园园;矿粮复合区农田生态系统健康评价[D];河南理工大学;2011年
10 赵九红;句容市五种农田生态系统的养分平衡研究[D];南京农业大学;2006年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 记者/甘毅 通讯员/梁富盈;上思启动打造现代农田生态系统[N];广西日报;2004年
2 记者 杜英 实习生 严兰;节水新技术促河西绿洲农耕制度改革[N];科技日报;2010年
3 记者 李峰;河西绿洲现代农业试验示范基地规划通过论证[N];甘肃日报;2009年
4 全国农技中心防治处提供;云南种菜要种“健康”菜[N];农民日报;2004年
5 本报记者 黄朝武 通讯员 何志勇;优化氮肥利用是关键[N];农民日报;2009年
6 王蔚 汤涧;有机农业显魅力[N];科技日报;2000年
7 中国农业科学院农业资源与农业区划研究所研究员、国际植物营养研究所中国项目主任、中国植物营养与肥料学会理事长 金继运;提高肥料利用率的技术对策[N];农资导报;2009年
8 ;东平大蒜带起一条增收链[N];中国特产报;2008年
9 本报记者 高立洪;让山水永相连[N];中国水利报;2000年
10 本报记者 常丽君;辛勤浇灌绿色田野[N];科技日报;2009年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978