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)的增加造成了严重的环境问题,土壤有机碳(SOC)封存被认为是抵消全球二氧化碳排放的有效策略。深耕(DT)可以改变土壤性质以及OC的输入和损失,进而影响整个土壤剖面的SOC固存。
然而,在中国,在不同环境因素和管理实践下,相对于常规耕作(CT),DT 对 SOC 固存的影响尚不清楚。该研究中,收集了447 个观测值分析评估了 SOC 库存对 DT 的响应。CT(旋耕或浅耕,深度 13 - 15 厘米)和 DT 处理(DP 或深松,深度 35 - 40 厘米)
DT 比 CT 显著增加了 SOC 储量 7.36%,其中深松 (8.76%) 的增加幅度大于深耕 (DP) (5.85%)。深松提高了 0-40 cm 土层的 SOC,其中 0-10 cm 土层增加幅度最大(11.41%);DP 提高了 10~40 cm 层的 SOC 储量,但对 0~10 cm 层的 SOC 没有影响。DP 和深松不影响 40 厘米深度以下的 SOC 存储。根据亚组分农业数字化析,与DT条件下降雨量少、质地细、秸秆还田、双季作物和高氮肥施用率显著提高了SOC储量 。与CT相比,DT在低初始SOC(15 g kg 1)下显著增强了SOC存储,但在初始SOC超过15 g kg 1 时不影响SOC。然而,实验持续时间、初始SOC和体积密度(BD)并没有显著影响SOC对DT的响应。
施氮肥可以增强土壤供氮能力,促进作物生长和生物量生产,进而增加土壤中残留碳的输入。同时,施氮还可以改变土壤碳氮比,增加土壤微生物丰度和活性,微生物坏死物可以补充农田20%~50%的SOC;然而,高微生物活性也可以促进 SOC 的矿化。不同的施氮量(135-510 kg N ha 1 yr1)对双季双季制 DT 下的 SOC 储存表现出类似的影响。根据中国福建省 DNDC 模型的模拟结果,当施氮量为 526 kg N ha 1 yr 1 时,可达到最大 SOC 存储。在单一栽培系统中,≥300 kg N ha 1 yr 1 的施氮量比低施氮量(300 kg N ha 1 yr 1)大大增加了 SOC 储存。单作系统主要分布在年平均气温较低的东北地区和年平均气温和总降雨量较低的西北地区,这些气候条件即使农业数字化在高氮肥投入下也不利于SOC的分解。
目前深耕在我国平原地区应用较为理想,为改善土壤质量,保持农业生产可持续,我国计划2016年至2020年在财政支持下对约6000万公顷适宜机械耕作的耕地进行深松,约占中国耕地总面积的一半,该计划已于2021年完成。但在一些生态环境脆弱、降雨强度大或坡地的地区,不宜采用深耕,建议免耕或少耕。
中国跨越不同的气候区域,有不同的种植制度,这与许多其他国家相似;因此,其他国家加强 SOC 封存、降低全球变暖潜势的 DT 实践可供借鉴,不同国家在利用 DT 加强 SOC 封存时应考虑具体的环境因素和管理实践。
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