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      農業土壤碳匯研究綜述

      發布時間:2020-12-25 10:02所屬分類:農業科技加入收藏

      摘 要:農業土壤碳匯具有極大減排潛力和減排成本優勢,是應對氣候變化的重要途徑。本文梳理了國內外相關研究成果,從土壤有機碳碳庫的估算、農業

        摘 要:農業土壤碳匯具有極大減排潛力和減排成本優勢,是應對氣候變化的重要途徑。本文梳理了國內外相關研究成果,從土壤有機碳碳庫的估算、農業土壤碳匯潛力、農業土壤碳匯影響因素、農業土壤碳匯模型應用、農業碳匯的生態補償機制等方面進行總結和分析,認為目前缺乏從社會學角度的微觀尺度分析,較少關注政府管理者和農戶等因素和碳匯功能之間的相互作用。今后應加強農戶行為模式、經濟和碳匯機制共生、農業碳匯模型等方面的研究。

        關鍵詞:農業土壤碳匯;農戶;減排潛力

      農業開發論文

        氣候變化是當前國際社會普遍關心的重大全球問題。根據聯合國糧農組織(FAO)報告,農業已成為第二大溫室氣體來源,但同時也具有巨大的固碳減排能力。因此,可以通過合理的農業管理措施,減少土壤釋放二氧化碳或增強土壤固碳能力,在實現農業增產的同時提高土壤碳匯存量,改善生態環境。

        中國發展碳匯農業刻不容緩。我國是農業溫室氣體的排放大國,在全球氣候變暖的背景下我國農業可持續發展面臨嚴峻挑戰;中國政府于2015年向世界承諾:CO2排放2030年左右達到峰值,碳排放強度比2005年下降60%~65%。這意味著中國未來碳減排目標更加明晰、任務更加艱巨。我國農業土壤碳匯具有極大減排潛力,是應對氣候變化的重要途徑。因此深入了解我國農業碳匯、碳源現狀,以及其在長時間內的時空演化規律,對于指導下一步農業現代化、低碳化極為重要。

        1 文獻綜述

        目前,國內外學界關于農業土壤碳匯的相關研究主要集中在土壤有機碳庫的估算研究、農業土壤碳匯潛力研究、農業土壤碳匯影響因素研究、農業土壤碳匯模型應用研究、農業碳匯的生態補償機制等方面。

        1.1 土壤有機碳庫的估算研究

        過去的幾十年,諸多學者在全球、國家和區域等尺度上進行了土壤碳庫的估算,從不同尺度證實了土壤碳庫在陸地生態系統碳循環中的重要作用及與氣候變化之間的關系。金琳等[1]通過分析各種農田管理措施下土壤有機碳(SOC)的變化量,估算中國農田管理土壤碳匯量;楊果[2]通過構建農業源浄碳匯與農業經濟發展的耦合模型對中國農業源碳匯進行估算;黃耀等[3]提出了農田土壤有機碳動態模型研究,并用來預測農田有機碳含量變化等。但是,由于采用的數據源、樣本、土壤植被分類系統、估算面積、土壤層計算深度和方法的不同,諸多學者估算結果差距較大。因此,應用合適的方法或模型、選取合適的參數對于土壤有機碳的估算極其重要。

        1.2 農業土壤碳匯潛力研究

        農田土壤在自然因素和農業管理的作用下在全球碳庫中最為活躍。日益加劇的氣候變化使得農田土壤固碳潛力受到廣泛關注。美國和加拿大已完成了全國農業土壤有機庫與固碳潛力的研究;加拿大建立了特定農業土地管理措施下土壤有機碳變化的數據庫。各種尺度的農業土壤碳匯潛力及演化機制等方面的研究也在國內開展。梁二[4]等根據近20a來中國各省(市、區)農田土壤有機碳量變化趨勢,估算了農田土壤碳源、匯潛力,對認識和評價中國農田土壤碳匯能力提供了方法和依據。韓冰等[5]估算了不同管理措施下我國農田土壤的固碳潛力和能力。但是,中國目前進行該項研究的學者仍較少,更鮮有學者從宏觀尺度上對中國農業土壤碳匯功能及潛力的動態演化機制進行研究。

        1.3 農業土壤碳匯影響因素研究

        土壤有機碳不但受自然因素影響,而且很大程度上受農業耕作管理措施的影響。國內外學者從4個方面對農業土壤碳匯的影響因素做了分析和研究。地形、氣溫、降雨、水土流失、農作物類型等自然因素對土壤碳匯功能的影響。如,Pellis等研究了氣候因素以及森林擴張對土壤碳庫的影響[6];馬艷芹等[7]研究了紫云英還田配合氮肥對土壤有機碳及其活性的影響。研究農業土地利用管理,如秸稈還田、復合種植、輪作、有機肥施用、免耕技術、開墾方式、生草栽培等農田管理措施在固碳減排中的作用及其潛力;如,何炫蕾等[8]通過分析蘭州市農業碳排放因素分析,得出農業碳排放強度、產業結構對碳排放量增加有負向影響的結論。研究土地利用變化對土壤有機碳儲量和分布的影響。研究碳稅政策的實施對碳匯量的影響。如,馬曉哲等[9]模擬分析了2008—2050年碳稅政策的實施對全球各區域農業土地覆被及土地利用變化碳排放的影響。但是,由于農田土壤的固碳能力受到作物種類、氣候、土壤性質和種植制度等多種因素的影響,而有些影響因素還很難定量,導致研究結果難以達成共識。此外,目前國內外研究者一般只選取某種或某幾種影響因素進行研究,而大部分國內研究者尚停留在定性研究階段,還未開展全面、綜合的量化研究。

        1.4 農業土壤碳匯模型應用研究

        為了解土壤有機碳大尺度范圍、長時間跨度內的動態演變,很多學者進行了土壤碳匯模型的建立和應用研究。目前,應用最廣泛的有3大模型:Century模型,Rothc模型,DNDC模型。其中,Century模型是當前評價農田生態土壤有機碳演變最有效的工具之一。國內外學者已將該模型廣泛應用于農業土壤碳匯研究中。高崇升等[10]運用該模型對不同農業經營模式下的黑土農田土壤有機碳變化進行了比較與預測;Yang等[11]應用Century模型模擬了長期施肥對我國東北玉米地土壤碳的動態變化;Brandani等[12]應用Century模型模擬了土壤管理對甘蔗地土壤有機碳動態變化的影響。可見,目前應用Century模型主要集中在中、小尺度某類作物或某類型土壤的碳匯的研究。

        1.5 農業碳匯的生態補償機制研究

        近年來,隨著全球生態環境的惡化,生態補償機制問題成為一個備受關注的研究領域。農業土壤在降低大氣中二氧化碳濃度和減緩溫室效應方面潛力巨大。基于農業生態系統碳匯的生態價值,國內外不少學者對農業碳匯的生態補償機制進行了積極探索。Antle[13]指出進行合適的政策設計以激勵農民采取可持續耕種方式是政策研究者最急需解決的問題;朱立志等[14]提出,構建具有我國特色的溫室氣體減排的土地利用經濟機制必須建立激勵型生態補償機制;王偉等[15]研究了秸稈綜合利用補償機制的框架體系。糧食作物碳匯功能的生態補償機制研究仍處于起步階段,完整的補償機制研究較少,對于補償標準和補償模式的制定和實施仍需要進行深入研究。

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