农田温室气体排放通量与土壤碳汇研究

本文研究了华中地区典型旱地农田的温室气体排放通量动态变化，及其与作物生长、土壤中C、N元素和其它管理因子（施肥、灌溉）和环境因子（如温度、水分等）之间的相互关系：以及晒田和不同类型肥料对北京单季稻田甲烷和N2O排放的影响及其相互关系；并对我国和发达国家关于京都议定书3.3和3.4条款有关活动的碳汇潜力进行了计算、分析和比较；还计算和总结出我国土壤碳储量及其地理分布特征。研究的主要结果如下： 1．旱地农田土壤CO2排放通量与作物生长状况密切相关，在作物旺盛生长和成熟期的排放量较高，这可能与根系分泌物和土壤中残留有机物料较多有关； 2．土壤CO2排放通量与土壤可溶性有机碳之间没有直接的关系。可能是由于土壤可溶性有机碳是土壤碳转化过程中的中间产物，它一方面是土壤微生物分解复杂有机物的降解产物，另一方面又会被其它微生物继续分解和利用； 3．旱地农田N2O排放与施肥及土壤中无机氮含量密切相关，N2O排放通量与土壤无机氮含量呈正相关；N2O排放在施肥后显著增加，尤其在气温和土温较高的季节更为显著； 4．旱地土壤是一弱的甲烷汇（汇强度为-0.003～-0.026 mgCH4／m2／h），较高的土壤湿度和施用氮肥会减弱土壤甲烷汇的强度； 5．本试验条件下，稻田在水稻分蘖末期短期晒田可减少甲烷排放量16.1％，而同时增加的N2O当量较小，仅为7.3％（500年时间尺度内）； 6．关于京都议定书3.4条款的7项主要活动中，我国未来的固碳潜力为85.6MMtC／y（范围为40.0～218.3 MMtC／y），其中潜力大小依次为森林＞草地＞农田；全球的潜力为637 MMtC／y，其中草地的潜力最大（占41％），森林和农田管理次之； 7．附件Ⅰ国家（34个工业化程度较高的国家）和美国可以通过“京都议定书”3.3和3.4条款完成其减排承诺的50～70％。可见，京都议定书引入温室气体吸收汇，为发达国家提供了更多的减排选择； 8．我国80年代的土壤碳储量为107.5 Gt，约占全球土壤碳储量的6～7％。其中，，0-20cm、0-51cm和0～84cm土层的碳储量分别占到0～94cm土层碳总量的38％、77％和98％； 9．我国土壤碳储量的地理分布规律为：东部森林土壤系列由南到北，随纬度的增加土壤有机质和碳密度呈增加的趋势；北部草原土壤系列从东到西，随经度的减小，土壤有机质和碳密度呈逐渐降低的趋势。