发布时间：2018-03-05 11:43:11  |  来源：中国网·中国发展门户网  |  作者：赵永存 徐胜祥 等  |  责任编辑：王虔

相对较低的初始 SOC 含量是中国农田土壤固碳的先决条件

初始 SOC 含量是影响 SOC 变化的重要因素之一。初始 SOC 含量对 SOC 变化的影响通常具有负基线效应，即初始 SOC 含量高的地区土壤容易丢碳，而初始 SOC 含量低的地区则容易实现固碳。与西方发达国家相比，中国农田土壤除东北地区外，20 世纪 80 年代的初始 SOC 库总体偏低，这不仅与我国农田土壤上千年的耕种和持续农业利用有关，也与盐碱土开垦耕地（如华北平原）、土壤侵蚀（如黄土高原）等因素有关。

基于第二次全国土壤普查数据估算的中国农田 20 世纪 80 年代初始 SOC 库（20 cm 深度）基本处于 26.6—32.5 t C/ha 之间，远低于美国农田的平均值 43.7 t C/ha和欧洲农田的平均值 40.2 t C/ha。中国农田相对较低的初始 SOC 含量，为利用化肥增加作物干物质产量从而提高土壤碳输入、促进农田土壤固碳提供了先决条件。

作物增产及秸秆还田大面积推广在中国农田土壤碳汇形成中发挥了关键作用

影响农田 SOC 变化的因素主要包括气候、土壤理化性质等自然因子，以及农业管理措施等人为因子。气候影响 SOC 的积累和分解过程，而土壤质地、pH 值、通气性和土壤结构等理化性质则是影响 SOC 库容量的重要因素。施肥、耕作、秸秆管理等农业措施影响土壤碳输入和输出；同时，相对于温度、降水、土壤黏粒含量等因子而言，施肥、耕作、秸秆管理等农业措施促进农田土壤固碳是现实途径。因此，从这一点来看，中国近 30 年来农田土壤总体固碳必然与农业管理措施的变化历程密切相关。

从我国农田施肥和秸秆利用的阶段性特点来看，20 世纪 80 年代早期化学肥料投入非常有限，而农家肥使用较为普遍；作物秸秆则主要用于燃烧和饲料。随后，农田化肥投入和粮食产量均快速增长，而农家肥投入逐年降低，但作物秸秆还田依然非常有限。90 年代后期，我国出现秸秆田间焚烧现象。1999 年，原国家环保总局联合农业部、财政部等部门下发《秸秆禁烧和综合利用管理办法》的通知，禁止田间焚烧秸秆，引导秸秆综合利用。随后，秸秆还田在全国大规模推广。基于这些阶段性特点，从农田土壤碳输入变化角度来看，早期粮食产量的快速增长导致作物根系生物量增加从而显著增加了土壤碳输入；而随后秸秆还田的大规模推广则促进了作物地上生物量归还到土壤中。

中科院战略性先导科技专项项目课题“中国农田土壤固碳潜力与速率研究”覆盖全国农田的 11 470 个点位的作物秸秆还田比例调查结果也表明（图 1），2000 年之前我国水稻、小麦和玉米三大作物的秸秆还田比例均不足 25%；但截至 2010 年，还田比例则分别达到了 36.4%、39.7% 和 23.5%，从而在中国农田土壤碳汇形成中发挥了巨大作用。

图 1 近 30 年来中国主要粮食作物的秸秆还田比例变化

 

中国农田 SOC 库当前水平依然总体偏低，未来还有进一步增加的潜力

“中国农田土壤固碳潜力与速率”课题基于 2011 年全国 58 个典型县 4 060 个点位的 SOC 及容重等实测数据，估算的我国农田表层 20 cm 深度 SOC 库为 32.34—33.47 t C/ha，过程模型模拟的 2010 年全国农田平均 SOC 上限为 36.0 t C/ha，均还远低于欧盟同期的平均值 46.8 t C/ha。

此外，全国 95 个水稻土长期施肥和秸秆还田试验、102 个旱地长期施肥试验以及 157 个农田保护性耕作试验的 Meta 分析也表明，氮、磷、钾配施有机肥的固碳年速率可达 0.37±0.04 g/kg，而传统耕作+秸秆还田、免耕以及免耕+秸秆还田也均能显著提高我国农田的 SOC 含量，固碳年速率分别可达 0.22 g/kg、0.35 g/kg 和 0.52 g/kg。

因此，在当前中国农田 SOC 依然总体相对较低的条件下，通过优化农业管理措施，我国农田土壤固碳潜力仍然有进一步提升的空间。目前的长期试验外推、过程模型预估等结果也表明，尽管中国农田土壤固碳潜力估算结果差异还较大（表 2），但可以确定的是 SOC 未来还有进一步增加的潜力。

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