集约农田管理措施对桓台县域土壤有机碳储量的影响

摘要

优化农田管理措施,在增加土壤肥力、确保粮食高产稳产的同时,也可以提升农田土壤有机碳(SOC)储量。本研究以华北第一吨粮县山东桓台县的集约化农田为对象,分析化肥、有机肥和秸秆还田等农田管理措施对全县土壤有机碳库的影响。研究分别在点位和区域尺度对生物地球化学模型DNDC进行了校验;进而设置未来5种农田管理情景,以2011年为基准年,对未来30 a桓台县农田耕层土壤(0~20 cm)的SOC变化进行了模拟预测。预测结果显示,在保持2011年农田管理措施不变情景下[化肥氮500 kg(N)∙hm^(−2)、秸秆还田比例90%],10 a、20 a和30 a后SOC含量分别增加28.1%、39.2%和44.9%,说明在当前气候条件下,以桓台县为代表的华北农田秸秆还田对增加土壤有机质仍有较大空间;另一方面,秸秆还田下土壤有机质不是线性增加,即呈现出土壤有机质的饱和趋势。在5种农田管理情景中,年均400 kg(N)∙hm^(−2)的氮肥施用量、90%的秸秆还田比例和40 kg(N)∙hm^(−2)的有机肥施用量情景,能够最大程度地提高农田耕层SOC含量,30 a后可达16.2 g∙kg^(−1)。研究结果可为评价华北平原农田土壤有机碳库的变化提供科学依据,并为农田管理措施优化及相应政策的制定提供参考。