中國農田土壤固碳潛力與速率：挑戰與建議
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相對較低的初始?SOC?含量是中國農田土壤固碳的先決條件
初始?SOC?含量是影響?SOC?變化的重要因素之一。初始?SOC?含量對?SOC?變化的影響通常具有負基線效應，即初始?SOC?含量高的地區土壤容易丟碳，而初始?SOC?含量低的地區則容易實現固碳。與西方發達國家相比，中國農田土壤除東北地區外，20?世紀?80?年代的初始?SOC?庫總體偏低，這不僅與我國農田土壤上千年的耕種和持續農業利用有關，也與鹽堿土開墾耕地（如華北平原）、土壤侵蝕（如黃土高原）等因素有關。
基于第二次全國土壤普查數據估算的中國農田?20?世紀?80?年代初始?SOC?庫（20?cm?深度）基本處于?26.6—32.5 t?C/ha?之間，遠低于美國農田的平均值?43.7?t?C/ha和歐洲農田的平均值?40.2?t?C/ha。中國農田相對較低的初始?SOC?含量，為利用化肥增加作物干物質產量從而提高土壤碳輸入、促進農田土壤固碳提供了先決條件。
作物增產及秸稈還田大面積推廣在中國農田土壤碳匯形成中發揮了關鍵作用
影響農田?SOC?變化的因素主要包括氣候、土壤理化性質等自然因子，以及農業管理措施等人為因子。氣候影響?SOC?的積累和分解過程，而土壤質地、pH?值、通氣性和土壤結構等理化性質則是影響?SOC?庫容量的重要因素。施肥、耕作、秸稈管理等農業措施影響土壤碳輸入和輸出；同時，相對于溫度、降水、土壤黏粒含量等因子而言，施肥、耕作、秸稈管理等農業措施促進農田土壤固碳是現實途徑。因此，從這一點來看，中國近?30?年來農田土壤總體固碳必然與農業管理措施的變化歷程密切相關。
從我國農田施肥和秸稈利用的階段性特點來看，20?世紀?80?年代早期化學肥料投入非常有限，而農家肥使用較為普遍；作物秸稈則主要用于燃燒和飼料。隨后，農田化肥投入和糧食產量均快速增長，而農家肥投入逐年降低，但作物秸稈還田依然非常有限。90?年代后期，我國出現秸稈田間焚燒現象。1999?年，原國家環保總局聯合農業部、財政部等部門下發《秸稈禁燒和綜合利用管理辦法》的通知，禁止田間焚燒秸稈，引導秸稈綜合利用。隨后，秸稈還田在全國大規模推廣。基于這些階段性特點，從農田土壤碳輸入變化角度來看，早期糧食產量的快速增長導致作物根系生物量增加從而顯著增加了土壤碳輸入；而隨后秸稈還田的大規模推廣則促進了作物地上生物量歸還到土壤中。
中科院戰略性先導科技專項項目課題“中國農田土壤固碳潛力與速率研究”覆蓋全國農田的?11?470?個點位的作物秸稈還田比例調查結果也表明（圖?1），2000?年之前我國水稻、小麥和玉米三大作物的秸稈還田比例均不足?25%；但截至?2010?年，還田比例則分別達到了?36.4%、39.7%?和?23.5%，從而在中國農田土壤碳匯形成中發揮了巨大作用。
圖?1 近?30?年來中國主要糧食作物的秸稈還田比例變化
中國農田?SOC?庫當前水平依然總體偏低，未來還有進一步增加的潛力
“中國農田土壤固碳潛力與速率”課題基于?2011?年全國?58?個典型縣?4?060?個點位的?SOC?及容重等實測數據，估算的我國農田表層?20?cm?深度?SOC?庫為?32.34—33.47?t?C/ha，過程模型模擬的?2010?年全國農田平均?SOC?上限為?36.0?t?C/ha，均還遠低于歐盟同期的平均值?46.8?t?C/ha。
此外，全國?95?個水稻土長期施肥和秸稈還田試驗、102?個旱地長期施肥試驗以及?157?個農田保護性耕作試驗的?Meta?分析也表明，氮、磷、鉀配施有機肥的固碳年速率可達?0.37±0.04?g/kg，而傳統耕作+秸稈還田、免耕以及免耕+秸稈還田也均能顯著提高我國農田的?SOC?含量，固碳年速率分別可達?0.22?g/kg、0.35?g/kg?和?0.52?g/kg。
因此，在當前中國農田?SOC?依然總體相對較低的條件下，通過優化農業管理措施，我國農田土壤固碳潛力仍然有進一步提升的空間。目前的長期試驗外推、過程模型預估等結果也表明，盡管中國農田土壤固碳潛力估算結果差異還較大（表?2），但可以確定的是?SOC?未來還有進一步增加的潛力。
