不同农作管理措施对东北地区农田土壤有机碳未来变化的模拟研究
本文选题:东北 + 管理措施 ; 参考:《中国农业科学》2015年03期
【摘要】:【目的】研究与探索不同农作管理措施对东北农业土壤有机碳的影响,为东北地区高产高效低碳农业及可持续发展提供科学依据。【方法】不同农作管理措施能够影响土壤有机碳(soil organic carbon,SOC)的未来变化,该研究基于东北地区4个长期定位试验站点(黑龙江省哈尔滨站点、吉林省公主岭站点、吉林省德惠站点、辽宁省沈阳站点)的试验数据,用站点的实测作物产量和SOC双标准对DAYCENT模型进行校验。DAYCENT模型调整的相关参数包括作物参数、耕作方式参数、施肥参数、收获参数和有机肥参数等,在对所选试验站点的长期定位试验结果校验后,利用已校验的各项参数,对模型模拟情况进行验证,发现模型模拟值与实测值吻合良好,表明DAYCENT模型适用于这4个地区的作物产量和SOC模拟,可以较好地模拟SOC的动态变化。进而研究在未来气候变化情景下(representative concentration pathway 4.5,RCP 4.5),用校验了的DAYCENT模型对这4个站点在4种不同管理情景(施用化肥、增施有机肥、秸秆还田、免耕)下的SOC变化情况进行模拟。【结果】模拟结果显示,对于哈尔滨站点,采用有机肥和氮磷钾化肥配施处理(MNPK)在短时间内使SOC升高较快,而从长远来看,配施低量有机肥与单施用化肥对SOC增加的斜率基本一致,但由于化肥和有机肥配施(MNPK)处理的初始SOC含量高,其SOC未来含量的绝对值也比较高;对于德惠站点,虽然短时间内,免耕处理SOC低于常耕处理,但长期看来,免耕更有利于增加SOC,其SOC涨幅逐渐高于常耕处理,40年间相对增加了11.88%;公主岭站点有机肥氮磷钾化肥配施和氮磷钾化肥结合秸秆还田措施较单施化肥可显著提高农田SOC;沈阳站点的未来有机碳模拟发现,在单施化肥情况下,未来的42年内SOC呈略微下降趋势,相对降低2.83%,从长远看来,单施化肥并不能使该地区SOC增加,因此,可以考虑采用有机肥和氮磷钾化肥配施等措施来提高该地区的农田SOC。【结论】DAYCENT模型可以有效地模拟作物产量和土壤有机碳的动态变化,模型适应性较强,同时DAYCENT模型可用于模拟站点未来SOC的动态变化。在东北地区农田土壤管理方面,可通过合理的有机肥化肥配施、推广免耕和秸秆还田技术来固定土壤碳,最终达到提高土壤有机碳库和促进农业可持续发展的目标。
[Abstract]:[objective] to study and explore the effects of different farming management measures on soil organic carbon in Northeast China. To provide scientific basis for high yield, high efficiency and low carbon agriculture and sustainable development in Northeast China. [methods] different farming management measures can affect the future changes of soil organic carbon soil (organic). The study was based on the experimental data of four long-term positioning test stations in Northeast China (Harbin, Heilongjiang, Gongzhuling, Dehui, Shenyang, Liaoning Province). The parameters related to the adjustment of DAYCENT model by using the measured crop yield and SOC double standard are crop parameters, tillage method parameters, fertilization parameters, harvest parameters and organic fertilizer parameters, and so on, which include crop parameters, tillage method parameters, fertilization parameters, harvest parameters and organic fertilizer parameters, etc. After checking the results of the long-term positioning test at the selected test stations, the model simulation results are verified by using the checked parameters, and it is found that the model simulation values are in good agreement with the measured values. The results showed that DAYCENT model was suitable for crop yield and SOC simulation in these four regions, and could simulate the dynamic change of SOC. Then the representative concentration pathway 4.5RCP 4.5 was studied in the future climate change scenario. The four sites were managed in four different management scenarios (applying chemical fertilizer, adding organic fertilizer, returning straw to the field by using the verified DAYCENT model). [results] the simulation results showed that organic fertilizer and nitrogen, phosphorus and potassium fertilizer combined with nitrogen, phosphorus and potassium fertilizer could increase SOC rapidly in a short period of time, but in the long run, The slope of the increase of SOC was basically the same as that of organic fertilizer with low amount of organic fertilizer, but the absolute value of SOC content in the future was also higher because of the high initial SOC content of chemical fertilizer and organic fertilizer combined with chemical fertilizer, and the absolute value of SOC content in the future was also higher for Dehui site, although in a short period of time, the absolute value of SOC content in the future was also relatively high. The SOC of no-tillage treatment was lower than that of conventional tillage treatment, but in the long run, The increase of SOC was higher than that of normal tillage in 40 years, and the combination of organic fertilizer, nitrogen, phosphorus and potassium fertilizer and nitrogen, phosphorus and potassium fertilizer combined with straw application in Gongzhuling site could significantly improve agriculture. Tian SOC; Future Organic carbon Simulation findings at the Shenyang site, In the case of single fertilizer application, the SOC will decrease slightly in the next 42 years, and the relative decrease of 2.83%. In the long run, the application of chemical fertilizer alone can not increase the SOC in this area, so, Some measures such as organic fertilizer and combined application of nitrogen, phosphorus and potassium fertilizer can be considered to improve the field SOC.Conclusion the DAYCENT model can effectively simulate the dynamic changes of crop yield and soil organic carbon, and the model is more adaptable. At the same time, DAYCENT model can be used to simulate the dynamic changes of SOC in the future. In the field of farmland soil management in Northeast China, it is possible to promote no-tillage and straw returning technology to stabilize soil carbon through rational application of organic fertilizer and chemical fertilizer, and finally achieve the goal of increasing soil organic carbon pool and promoting sustainable development of agriculture.
【作者单位】: 沈阳农业大学农学院;中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所/农业部农业环境重点实验室;浙江大学宁波理工学院土木建筑工程学院;
【基金】:国家“十二五”科技支撑计划(2013BAD11B03) 国家自然科学基金(41175097)
【分类号】:S153.6
【参考文献】
相关期刊论文 前1条
1 孙文娟;黄耀;张稳;于永强;;农田土壤固碳潜力研究的关键科学问题[J];地球科学进展;2008年09期
【共引文献】
相关期刊论文 前10条
1 常瑞英;刘国华;傅伯杰;;区域尺度土壤固碳量估算方法评述[J];地理研究;2010年09期
2 刘飞;杨柯;李括;彭敏;聂海峰;;我国四种典型土类有机碳剖面分布特征[J];地学前缘;2011年06期
3 栾文楼;宋泽峰;李随民;崔邢涛;;河北平原土壤有机碳含量的变化[J];地质学报;2011年09期
4 赵婷;王义祥;徐国忠;翁伯琦;;农田表土有机碳含量变化特征及其研究进展[J];福建农业学报;2011年03期
5 ;Temporal variation of soil carbon stock and its controlling factors over the last two decades on the southern Song-nen Plain,Heilongjiang Province[J];Geoscience Frontiers;2010年01期
6 王明霞;张小卫;王会锋;卢婷;任蕊;;关中地区表层土壤碳储量问题的研究[J];地球与环境;2013年03期
7 龚仓;马玲玲;成杭新;徐殿斗;刘应汉;刘飞;张博;李柏;刘志明;郎春燕;;典型农耕区黑土和沼泽土团聚体颗粒中重金属的分布特征解析[J];生态环境学报;2012年09期
8 张贺;郭李萍;谢立勇;林淼;叶丹丹;阎宏亮;;不同管理措施对华北平原冬小麦田土壤CO_2和N_2O排放的影响研究[J];土壤通报;2013年03期
9 王晓丽;王嫒;石洪华;郑伟;周然;;海岛陆地生态系统固碳估算方法[J];生态学报;2014年01期
10 张宏玲;于东升;王宁;周春国;王美艳;张海东;赵永存;史学正;;成都典型区轮作与土壤特征类型对有机碳密度影响力比较研究[J];土壤;2014年03期
相关博士学位论文 前10条
1 王义祥;不同经营措施下果园土壤有机碳库特性及固碳潜力研究[D];福建农林大学;2011年
2 王少先;施肥对稻田湿地土壤碳氮磷库及其相关酶活变化的影响研究[D];浙江大学;2011年
3 刘慧屿;辽宁省农田土壤有机碳动态变化及固碳潜力估算[D];沈阳农业大学;2011年
4 展茗;不同稻作模式稻田碳固定、碳排放和土壤有机碳变化机制研究[D];华中农业大学;2009年
5 周萍;南方典型稻田土壤有机碳固定机制研究[D];南京农业大学;2009年
6 苑亚茹;不同土地利用与施肥管理对黑土团聚体中有机碳的影响[D];中国科学院研究生院(东北地理与农业生态研究所);2013年
7 宋丹;下辽河平原耕地土壤有机碳时空变化及固碳潜力估算[D];沈阳农业大学;2013年
8 邰继承;不同土地利用和起源农田土壤有机碳及其组分含量变化[D];南京农业大学;2012年
9 李忠和;吉林西部稻田土壤微生物及酶活性对碳变化响应机制研究[D];吉林大学;2014年
10 许咏梅;长期不同施肥下新疆灰漠土有机碳演变特征及转化机制[D];中国农业科学院;2014年
【二级参考文献】
相关期刊论文 前5条
1 潘根兴,赵其国;我国农田土壤碳库演变研究:全球变化和国家粮食安全[J];地球科学进展;2005年04期
2 魏一鸣;范英;王毅;刘兰翠;梁巧梅;吴刚;曹明奎;黄耀;王绍强;;关于我国碳排放问题的若干对策与建议[J];气候变化研究进展;2006年01期
3 李忠佩;吴大付;;红壤水稻土有机碳库的平衡值确定及固碳潜力分析[J];土壤学报;2006年01期
4 潘根兴;周萍;李恋卿;张旭辉;;固碳土壤学的核心科学问题与研究进展[J];土壤学报;2007年02期
5 刘守龙;童成立;张文菊;吴金水;;湖南省稻田表层土壤固碳潜力模拟研究[J];自然资源学报;2006年01期
【相似文献】
相关期刊论文 前10条
1 李忠,孙波,林心雄;我国东部土壤有机碳的密度及转化的控制因素[J];地理科学;2001年04期
2 李忠,孙波,赵其国;我国东部土壤有机碳的密度和储量[J];农业环境保护;2001年06期
3 朱咏莉,韩建刚,吴金水;农业管理措施对土壤有机碳动态变化的影响[J];土壤通报;2004年05期
4 解宪丽,孙波,周慧珍,李忠佩;不同植被下中国土壤有机碳的储量与影响因子[J];土壤学报;2004年05期
5 程淑兰,欧阳华,牛海山,王琳,高俊琴,张锋,田玉强;荒漠化逆转地区耕层土壤有机碳时空动态研究[J];兰州大学学报;2004年06期
6 方华军,杨学明,张晓平,梁爱珍;坡耕地土壤有机碳再分布特征及其迁移累积平衡[J];核农学报;2005年03期
7 李鸿博,史锟,徐德应;植物过程对土壤有机碳含量的影响[J];应用生态学报;2005年06期
8 姜小三,潘剑君,李学林;江苏表层土壤有机碳密度和储量估算和空间分布分析[J];土壤通报;2005年04期
9 李正才,傅懋毅,杨校生;经营干扰对森林土壤有机碳的影响研究概述[J];浙江林学院学报;2005年04期
10 邵月红,潘剑君,李海鹰;农田土壤有机碳的分解动态变化研究[J];池州师专学报;2005年05期
相关会议论文 前10条
1 刘敏;;中国土壤有机碳研究综述[A];第二届中国林业学术大会——S10 林业与气候变化论文集[C];2009年
2 卢茜;唐英平;高人;尹云锋;马红亮;;温度和土地利用变化对土壤有机碳矿化的影响[A];中国地理学会百年庆典学术论文摘要集[C];2009年
3 吴庆标;王效科;郭然;;土壤有机碳稳定性研究进展[A];生态学与全面·协调·可持续发展——中国生态学会第七届全国会员代表大会论文摘要荟萃[C];2004年
4 王百群;苏以荣;吴金水;;应用稳定性碳同位素研究土壤有机碳的来源构成[A];中国科协2005年学术年会论文集——核科技、核应用、核经济论坛[C];2005年
5 安静;邓波;韩建国;杨富裕;;土壤有机碳稳定性影响因子的研究进展[A];农区草业论坛论文集[C];2008年
6 秦小光;宁波;殷志强;穆燕;;末次间冰期以来渭南黄土地区土壤有机碳碳库的演变[A];中国科学院地质与地球物理研究所第11届(2011年度)学术年会论文集(中)[C];2012年
7 周莉;周广胜;;中国东北样带土壤有机碳对环境变化响应的研究[A];推进气象科技创新加快气象事业发展——中国气象学会2004年年会论文集(下册)[C];2004年
8 李富山;韩贵琳;唐杨;吴起鑫;;喀斯特地区不同生态系统土壤有机碳氮特征:以贵州普定为例[A];中国矿物岩石地球化学学会第14届学术年会论文摘要专辑[C];2013年
9 邱海源;黄志伟;王宪;;区域土地利用方式对土壤有机碳的影响[A];第三届全国环境化学学术大会论文集[C];2005年
10 汪青;张平究;;退耕还湿对菜子湖湿地土壤有机碳组分与质量的影响[A];自然地理学与生态安全学术论文摘要集[C];2012年
相关重要报纸文章 前3条
1 步宣;全球循环与土壤有机碳[N];中国矿业报;2010年
2 中国科学院南京土壤研究所 李珍素;人为因素影响土壤有机碳含量[N];农资导报;2006年
3 李云;中国耕作土壤固碳有潜力[N];地质勘查导报;2009年
相关博士学位论文 前10条
1 许信旺;不同尺度区域农田土壤有机碳分布与变化[D];南京农业大学;2008年
2 徐华君;中天山北坡土壤有机碳空间分布规律研究[D];中国矿业大学;2010年
3 王百群;黄土区侵蚀与干旱环境中土壤有机碳氮的变化与迁移[D];西北农林科技大学;2004年
4 王淑平;土壤有机碳和氮的分布及其对气候变化的响应[D];中国科学院研究生院(植物研究所);2003年
5 孙艳丽;开封城市土壤有机碳密度、组成及时空变化分析[D];河南大学;2011年
6 李典友;区域湿地和农田土壤有机碳变化研究[D];南京农业大学;2011年
7 刘云慧;华北平原农业土地利用对生物多样性和土壤有机碳变化的影响研究[D];中国农业大学;2004年
8 霍莉莉;沼泽湿地垦殖前后土壤有机碳垂直分布及其稳定性特征研究[D];中国科学院研究生院(东北地理与农业生态研究所);2013年
9 许泉;南方水田土壤有机碳变化特征及保护性耕作增碳效应研究[D];南京农业大学;2007年
10 刘守龙;亚热带稻田土壤有机碳氮循环[D];华中农业大学;2006年
相关硕士学位论文 前10条
1 侯洁;射洪县不同尺度土壤有机碳密度特征研究[D];四川农业大学;2010年
2 岳曼;延安地区土壤有机碳空间分布模型建立与储量估算[D];西北农林科技大学;2008年
3 徐欢欢;艾比湖湿地土壤有机碳及其组分含量垂直分布研究[D];福建师范大学;2010年
4 游浩辰;林地土壤有机碳遥感反演及空间分异研究[D];福建农林大学;2012年
5 赵志敏;中天山垂直带土壤有机碳与植被有机碳的空间耦合分析[D];新疆大学;2008年
6 陈锦盈;中国几个气候带不同生态系统土壤有机碳分解动态及其通用模型探索[D];南京农业大学;2008年
7 谢光洪;乌鲁木齐河流域土壤有机碳影响因素研究[D];新疆大学;2010年
8 史学军;中国东部典型区域土壤有机碳和土壤凋落物分解特征研究[D];南京农业大学;2009年
9 冯金侠;长三角农田土壤有机碳密度及碳收集效应研究[D];南京农业大学;2005年
10 周莉;中国东北样带土壤有机碳对环境变化响应的研究[D];中国农业大学;2004年
,本文编号:1812086
本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/nykj/1812086.html