中国农田土壤碳氮变化及氮素对稻麦作物固碳效益的影响

论文摘要

为缓解温室气体引起的气候变暖，对减排增汇技术的研究已成为目前全球变化领域新的热点。对农业生态系统而言，提高土壤碳的固定与收集，不仅可降低环境压力，而且对粮食安全亦具极其重要的意义。清楚认识和客观评价我国农业土壤有机碳贮量的演变趋势及其成因，对我国制订合理的减排增汇措施无疑是至关重要的。 氮肥施用被认为是提高作物生物量和产量的最为有效的途径，而目前我国多数地区氮肥的过量施用不仅导致其利用率下降，还带来一系列的环境问题。理解氮素营养与农业植被呼吸作用的关系，并在此基础上评价氮肥投入对作物固碳效益的影响，将有助于全球变化背景下农业生态系统碳氮耦合研究的开展。 本研究目的是：初步阐明我国1980～2000年农田土壤有机碳贮量的变化，为制定耕地土壤管理政策、促进土壤碳固持和减少碳损失提供依据；以华东地区为例，初步阐明我国区域农田土壤氮贮量的变化，及与有机碳变化的关系；阐明氮素营养与作物呼吸作用的关系；探讨氮肥施用对作物固碳效益的影响。 本研究采用文献调研和实验研究的方法。通过对中国期刊网和维普科技期刊网收录文献的检索，获得全国1993年以来关于区域农田土壤有机碳变化测定结果及演变趋势的文献，运用数据整合分析方法（meta-analysis）探讨我国农田土壤碳贮量和区域农田氮贮量变化。试验研究则采用盆栽试验和大田试验相结合的方法，定量研究氮素营养对作物呼吸作用和氮肥施用对作物固碳的影响。盆栽试验设定常规、不同施氮水平、不同种植密度、不同播种期处理。大田试验处理为不同施氮水平。本研究气样的采集和分析采用静态暗箱-气相色谱法。作物呼吸系数（Ra，单位生物量呼吸作用的CO2排放量）通过逐步收割法获得。 研究结果显示：1980～2000年间占我国农田面积53％～59％的土壤有机碳呈明显增加趋势。华东和华北地区增加最为明显，东北地区呈总体下降趋势。20年间全国农田土壤有机碳贮量增加了408～546Tg，其中表土（20cm）增加量为311～401Tg。水稻土和潮土有机碳增加明显，黑土下降显著。20年来，我国农田水稻土有机碳增加230～297Tg，潮土增加68～73Tg，黑土减少62～67Tg。 1980～2000年华东区（不包括山东省）土壤全氮贮量增加了12.7～27.8Tg，其

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 研究意义
• 1.2 国内外研究动态和问题的提出
• 1.3 研究目的与研究内容
• 第二章 材料与方法
• 2.1 文献调研
• 2.2 实验研究
• 2.3 统计分析
• 第三章 中国农田土壤有机碳变化
• 3.1 资料来源及样本分布
• 3.2 表土（0～20cm）SOC含量变化分区评述
• 3.3 表土SOC含量总体变化趋势
• 3.4 农田SOC贮量变化
• 3.5 变化原因浅析
• 3.6 小结
• 第四章 华东地区农田土壤氮变化
• 4.1 地区概述
• 4.2 农田表土（0～20cm）全氮变化
• 4.3 农田土壤氮贮量的变化
• 4.4 农田土壤C／N比
• 4.5 小结
• 第五章 环境因素和氮素营养对土壤-作物系统呼吸作用的影响
• 5.1 研究方法
• 5.2 土壤-作物系统呼吸作用
• 5.3 植株氮含量、生物量和温度对作物呼吸作用的影响
• 5.4 根的生长与土壤呼吸
• 5.5 小结
• 第六章 氮肥施用对作物固碳效益的影响
• 6.1 试验设计
• 6.2 碳的净固定和呼吸作用的碳损失
• 6.3 碳的边际获得和边际损失
• 6.4 不同施氮水平下作物的固碳效益
• 6.5 小结
• 第七章 讨论
• 7.1 我国农田土壤有机碳贮量的变化
• 7.2 华东地区农田土壤全氮贮量的变化
• 7.3 氮素营养与作物呼吸作用
• 7.4 氮肥施用与农田固碳
• 第八章 结论与展望
• 8.1 结论
• 8.2 研究特色和创新点
• 8.3 展望
• 参考文献
• 致谢
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• 学术会议