一种用于秸秆田间有机碳转化率计算方法及计算系统

摘要

一种田间秸秆有机碳转化率计算方法及其计算系统，本发明涉及有机碳转化率计算方法及计算系统。本发明解决了现有技术中存在的

说明书

技术领域

本发明涉及一种有机碳转化率计算方法及系统。

背景技术

中国农业农村部于2017年出台了《东北黑土地保护规划纲要(2017-2030)》旨在有效遏制黑土地退化，持续提升黑土耕地质量。而秸秆深混还田是黑土地保护利用的有效措施，作为黑土保护利用技术模式而大面积应用。而在评价秸秆还田对黑土保护利用效果时，土壤有机碳增加是一个极其重要的指标，因此秸秆有机碳转化率亦是重要指标。而检测秸秆有机碳转化率最为准确的方法是采用

发明内容

本发明为了解决现有技术中存在的

本发明田间试验条件下秸秆有机碳转化率计算方法，包括：

一、获取秸秆深混还田作业前监测土壤的起始有机碳含量和起始容重，以及秸秆深混还田作业后监测土壤的当前有机碳含量和当前容重；

二、根据所述秸秆深混还田作业前监测土壤的起始有机碳含量和起始容重计算所述监测土壤的起始有机碳储量；

三、根据所述秸秆深混还田作业后监测土壤的当前有机碳含量和当前容重计算所述监测土壤的当前有机碳储量；

四、根据所述监测土壤的起始有机碳储量和当前有机碳储量计算所述监测土壤的有机碳储量变化量；

五、根据所述监测土壤的有机碳储量变化量计算所述监测土壤的有机碳转化率。

用于计算上述田间条件下秸秆有机碳转化率的计算系统，包括：土壤数据获取模块、起始有机碳储量计算模块、当前有机碳储量计算模块、有机碳储量变化量计算模块、有机碳转化率计算模块；

其中。土壤数据获取模块，用于获取秸秆深混还田作业前监测土壤的起始有机碳含量和起始容重，以及秸秆深混还田作业后监测土壤的当前有机碳含量和当前容重；

起始有机碳储量计算模块，用于根据所述秸秆深混还田作业前监测土壤的起始有机碳含量和起始容重计算所述监测土壤的起始有机碳储量；

当前有机碳储量计算模块，用于根据所述秸秆深混还田作业后监测土壤的当前有机碳含量和当前容重计算所述监测土壤的当前有机碳储量；

有机碳储量变化量计算模块，用于根据所述监测土壤的起始有机碳储量和当前有机碳储量计算所述监测土壤的有机碳储量变化量；

有机碳转化率计算模块，用于根据所述监测土壤的有机碳储量变化量计算所述监测土壤的有机碳转化率。

本发明提供了一种田间条件下秸秆有机碳转化率计算方法及系统，所述方法包括：获取秸秆深混还田作业前监测土壤的起始有机碳含量和起始容重，以及秸秆深混还田作业后监测土壤的当前有机碳含量和当前容重；根据所述秸秆深混还田作业前监测土壤的起始有机碳含量和起始容重计算所述监测土壤的起始有机碳储量；根据所述秸秆深混还田作业后监测土壤的当前有机碳含量和当前容重计算所述监测土壤的当前有机碳储量；根据所述监测土壤的起始有机碳储量和当前有机碳储量计算所述监测土壤的有机碳储量变化量；根据所述监测土壤的有机碳储量变化量计算所述监测土壤的有机碳转化率。本发明方法通过定位监测秸秆深混还田后土壤有机碳含量和土壤容重变化，采用同土重计算土壤有机碳储量变化，计算秸秆有机碳转化率，解决了

附图说明

图1为实施2的流程图；

图2为实施3的流程图。

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式田间秸秆有机碳转化率计算方法按照以下步骤进行：

一、获取秸秆深混还田作业前监测土壤的起始有机碳含量和起始容重，以及秸秆深混还田作业后监测土壤的当前有机碳含量和当前容重；

二、根据步骤一所述秸秆深混还田作业前监测土壤的起始有机碳含量和起始容重计算所述监测土壤的起始有机碳储量；

三、根据步骤一所述秸秆深混还田作业后监测土壤的当前有机碳含量和当前容重计算所述监测土壤的当前有机碳储量；

四、根据步骤二所述的监测土壤的起始有机碳储量和步骤三所述的监测土壤当前有机碳储量计算所述监测土壤的有机碳储量变化量；

五、根据步骤四所述监测土壤的有机碳储量变化量计算所述监测土壤的有机碳转化率。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤二中所述监测土壤的起始有机碳储量，具体的计算公式是：

其中，SOC

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤三中所述监测土壤的当前有机碳储量，具体的计算公式是：

其中，SOC

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤四中所述监测土壤的有机碳储量变化量，具体公式是：

其中，△SOC

具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤五中所述根据所述监测土壤的有机碳储量变化量计算所述监测土壤的有机碳转化率，具体公式是：

CVR＝ΔSOC

其中，CVR为监测土壤的有机碳转化率，OMC为所述秸秆深混还田作业中投入的有机物料碳量。其他步骤及参数与具体实施方式一相同。

具体实施方式六：具体实施方式一所述的用于田间条件下秸秆有机碳转化率的计算系统包括：土壤数据获取模块、起始有机碳储量计算模块、当前有机碳储量计算模块、有机碳储量变化量计算模块、有机碳转化率计算模块；

其中，土壤数据获取模块，用于获取秸秆深混还田作业前监测土壤的起始有机碳含量和起始容重，以及秸秆深混还田作业后监测土壤的当前有机碳含量和当前容重；

起始有机碳储量计算模块，用于根据所述秸秆深混还田作业前监测土壤的起始有机碳含量和起始容重计算所述监测土壤的起始有机碳储量；

当前有机碳储量计算模块，用于根据所述秸秆深混还田作业后监测土壤的当前有机碳含量和当前容重计算所述监测土壤的当前有机碳储量；

有机碳储量变化量计算模块，用于根据所述监测土壤的起始有机碳储量和当前有机碳储量计算所述监测土壤的有机碳储量变化量；

有机碳转化率计算模块，用于根据所述监测土壤的有机碳储量变化量计算所述监测土壤的有机碳转化率。

具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式六不同的是：所述起始有机碳储量计算模块，具体包括：

起始有机碳储量计算单元，用于根据所述秸秆深混还田作业前监测土壤的起始有机碳含量和起始容重，采用公式

具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式六不同的是：所述当前有机碳储量计算模块，具体包括：

当前有机碳储量计算单元，用于根据所述秸秆深混还田作业后监测土壤的当前有机碳含量和当前容重，采用公式

具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式六不同的是：所述有机碳储量变化量计算模块，具体包括：

有机碳储量变化量计算单元，用于根据所述监测土壤的起始有机碳储量SOC

计算所述监测土壤的有机碳储量变化量；其中，△SOC

具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式六不同的是：所述有机碳转化率计算模块，具体包括：

有机碳转化率计算单元，用于根据所述监测土壤的有机碳储量变化量△SOC

实施例1采用本发明的方法计算田间秸秆有机碳的转化率，其中本实施例田间秸秆有机碳转化率计算方法的流程图如图1所示。

具体的方法为：

步骤一(101)、获取秸秆深混还田作业前监测土壤的起始有机碳含量和起始容重，以及秸秆深混还田作业后监测土壤的当前有机碳含量和当前容重。

本发明方法的研究对象为秸秆深混还田试验秸秆有机碳转化率，通过建立田间试验，采集监测土壤样品，根据秸秆深混还田作业前、后监测土壤的有机碳(Soil organiccarbon，SOC)含量和容重(Bulk Density，BD)变化来估算秸秆有机碳转化率。

步骤二(102)、根据所述秸秆深混还田作业前监测土壤的起始有机碳含量和起始容重计算所述监测土壤的起始有机碳储量。

具体地，采集秸秆深混还田作业前的监测土壤样品，分别测定其有机碳含量和容重作为监测土壤的起始有机碳含量SOC

其中，SOC

步骤三(103)、根据所述秸秆深混还田作业后监测土壤的当前有机碳含量和当前容重计算所述监测土壤的当前有机碳储量。

本发明方法估算的对象为同一地块中，经过1年或多年秸秆深混还田后有机碳转化率。经过秸秆深混还田作业后进行作物种植管理，作物收获后继续监测土壤容重和土壤有机质含量。所获得监测数据代入公式即可计算获得秸秆有机碳转化率。

具体地，采集秸秆深混还田作业后(1年或多年)的监测土壤样品，分别测定其有机碳含量和容重作为监测土壤的当前有机碳含量SOC

其中，SOC

步骤四(104)、根据所述监测土壤的起始有机碳储量和当前有机碳储量计算所述监测土壤的有机碳储量变化量。

根据所述监测土壤的起始有机碳储量SOC

其中，△SOC

步骤五(105)、根据所述监测土壤的有机碳储量变化量计算所述监测土壤的有机碳转化率。

具体地，根据所述监测土壤的有机碳储量变化量△SOC

CVR＝ΔSOC

其中，CVR为监测土壤的有机碳转化率，单位为％；OMC为所述秸秆深混还田作业中投入的有机物料碳量，单位为kg/hm

本发明提供的方法在计算土壤有机碳储量变化时，由于深混还田处理通过深翻后土层厚度增加，土壤容重降低，因此不以同体积土壤计算，而以同土重计算。即本发明方法计算土壤有机碳储量时，深翻处理后将(起始0～35cm土壤重量-当前0～35cm土壤重量)×起始亚耕层有机碳含量补充来作为土层厚度增加的有机碳储量。与现有技术相比，本发明方法的有益效果包括：

(1)、与采用

(2)、与传统田间试验以同体积土壤计算秸秆有机碳转化率方法比较，本发明方法更精确，传统同体积计算方法易出现测定值低，甚至出现负值；

(3)、如不考虑土壤容重，起始及深混还田后的当前容重一样，计算所得土壤有机碳储量增加量较大，计算所得秸秆有机碳转化率值较高。

实施例2在黑龙江省富锦市头林地区的玉米秸秆实验田采用实施例1的方法计算有机碳转化率

具体为：

第一步采集试验田块监测土壤的起始土壤样品，测定土壤样品的起始容重和起始有机碳含量。第二步对玉米秸秆进行深混还田处理，即玉米收获后玉米秸秆粉碎至≤10cm，抛撒在田面上，然后采用机械(大区试验使用螺旋式犁壁犁)或人工(小区试验采用铁锹)将秸秆深混于0-35cm土层中，晒垡4-5d后耙地至待播种状态。第三步按照当地常规管理进行作物种植及管理，作物收获后，分别测定常规处理和秸秆深混还田处理后0-15cm土层和15-35cm土层的当前容重，并采集相应的当前土壤样品测定土壤当前有机碳含量。试验可以进行1年也可以连续进行多年，计算多年有机碳转化率。

表1为本实施例在黑土上布设试验监测点的土壤有机碳含量和容重数据表。如表1所示，在黑土上布设试验监测点，连续三年进行监测，获得的土壤起始有机碳含量和起始容重数据以及每年秸秆深混还田处理后土壤当前有机碳含量和当前容重数据。

表1在黑土上布设试验监测点的土壤有机碳含量和容重数据表

表2为本实施例在黑土上布设试验监测点的土壤有机碳转化率数据表。根据表1所示的相应的土壤有机碳含量和容重数据，采用实施例1方法计算获得土壤有机碳含量△SOC

表2在黑土上布设试验监测点的土壤有机碳转化率数据表

实施例3黑龙江省富锦市福来地区的种植玉米的田地采用实施例1的方法计算有机碳转化率

第一步采集玉米田块监测土壤的起始土壤样品，测定土壤样品的起始容重和起始有机碳含量。第二步对玉米秸秆进行深混还田处理，即玉米收获后玉米秸秆粉碎至≤10cm，抛撒在田面上，然后采用机械或人工)将秸秆深混于0-35cm土层中，晒垡4-5d后耙地至待播种状态。第三步按照当地常规管理进行作物种植及管理，作物收获后，分别测定常规处理和秸秆深混还田处理后0-15cm土层和15-35cm土层的当前容重，并采集相应的当前土壤样品测定土壤当前有机碳含量。本实施例可以进行1年也可以连续进行多年，计算多年有机碳转化率。

表3为本实施例监测的土壤有机碳含量和容重数据表。如表3所示，对本实施例的监测点连续三年进行监测，获得的土壤起始有机碳含量和起始容重数据以及每年秸秆深混还田处理后土壤当前有机碳含量和当前容重数据。

表3在另一个试验监测点上监测的土壤有机碳含量和容重数据表

表4为本实施例试验监测点上监测的土壤有机碳转化率数据表。根据表3所示的相应的土壤有机碳含量和容重数据，采用本发明方法计算获得土壤有机碳含量△SOC

表4在另一个试验监测点上监测的土壤有机碳转化率数据表

从实施例2和3的试验监测点的实验数据表中的数据可以看出，若每年均按照0-35cm土层计算土壤有机碳储量SOC

实施例4基于本发明提供的方法，本发明提供了一种田间条件下秸秆有机碳转化率计算系统，具体流程参见图2，所述系统包括：土壤数据获取模块、起始有机碳储量计算模块、当前有机碳储量计算模块、有机碳储量变化量计算模块、有机碳转化率计算模块；

土壤数据获取模块201，用于获取秸秆深混还田作业前监测土壤的起始有机碳含量和起始容重，以及秸秆深混还田作业后监测土壤的当前有机碳含量和当前容重。

起始有机碳储量计算模块202，用于根据所述秸秆深混还田作业前监测土壤的起始有机碳含量和起始容重计算所述监测土壤的起始有机碳储量。

当前有机碳储量计算模块203，用于根据所述秸秆深混还田作业后监测土壤的当前有机碳含量和当前容重计算所述监测土壤的当前有机碳储量。

有机碳储量变化量计算模块204，用于根据所述监测土壤的起始有机碳储量和当前有机碳储量计算所述监测土壤的有机碳储量变化量。

有机碳转化率计算模块205，用于根据所监测土壤的有机碳储量变化量计算所述监测土壤的有机碳转化率。

其中，所述起始有机碳储量计算模块202，具体包括：

起始有机碳储量计算单元，用于根据所述秸秆深混还田作业前监测土壤的起始有机碳含量和起始容重，采用公式

所述当前有机碳储量计算模块203，具体包括：

当前有机碳储量计算单元，用于根据所述秸秆深混还田作业后监测土壤的当前有机碳含量和当前容重，采用公式

所述有机碳储量变化量计算模块204，具体包括：

有机碳储量变化量计算单元，用于根据所述监测土壤的起始有机碳储量SOC

计算所述监测土壤的有机碳储量变化量；其中，△SOC

所述有机碳转化率计算模块205，具体包括：

有机碳转化率计算单元，用于根据所述监测土壤的有机碳储量变化量△SOC