農(nóng)田固碳措施對溫室氣體減排影響的研究進展

石岳峰 吳文良 孟凡喬 王大鵬 張志華

(1．中國農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，北京100193;2．北京師范大學(xué)資源學(xué)院，北京100875)

農(nóng)田固碳措施對溫室氣體減排影響的研究進展

石岳峰1吳文良1孟凡喬1王大鵬1張志華2

(1．中國農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，北京100193;2．北京師范大學(xué)資源學(xué)院，北京100875)

農(nóng)田是CO2，CH4和N2O三種溫室氣體的重要排放源，在全球范圍內(nèi)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動貢獻了約14%的人為溫室氣體排放量，以及58%的人為非CO2排放，不合理的農(nóng)田管理措施強化了農(nóng)田溫室氣體排放源特征，弱化了農(nóng)田固碳作用。土壤碳庫作為地球生態(tài)系統(tǒng)中最活躍的碳庫之一，同時也是溫室氣體的重要源/匯。研究表明通過采取合理的農(nóng)田管理措施，既可起到增加土壤碳庫、減少溫室氣體排放的目的，又能提高土壤質(zhì)量。農(nóng)田土壤碳庫除受溫度、降水和植被類型的影響外，還在很大程度上受施肥量、肥料類型、秸稈還田量、耕作措施和灌溉等農(nóng)田管理措施的影響。本文通過總結(jié)保護性耕作/免耕，秸稈還田，氮肥管理，水分管理，農(nóng)學(xué)及土地利用變化等農(nóng)田管理措施，探尋增強農(nóng)田土壤固碳作用，減少農(nóng)田溫室氣體排放的合理途徑。農(nóng)田碳庫的穩(wěn)定/增加，對于保證全球糧食安全與緩解氣候變化趨勢具有雙重的積極意義。在我國許多有關(guān)土壤固碳與溫室氣體排放的研究尚不系統(tǒng)或僅限于短期研究，這也為正確評價各種固碳措施對溫室氣體排放的影響增加了不確定性。

農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng);溫室氣體;秸稈還田;保護性耕作;氮素管理;固碳

人類農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動產(chǎn)生了大量的CO2，CH4和N2O等溫室氣體，全球范圍內(nèi)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動貢獻了約14%的人為溫室氣體排放量，以及58%的人為非CO2排放(其中N2O占84%，CH4占 47%)［1］。在許多亞洲、拉丁美洲和非洲的發(fā)展中國家，農(nóng)業(yè)更成為溫室氣體的最大排放源，同時由于人口快速增長帶來了糧食需求的大量增加，使得未來20年中農(nóng)田溫室氣體的排放量也會有所增加［2］。大氣中溫室氣體濃度的升高可能引起的全球氣候變化已受到各國的廣泛重視。農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中溫室氣體的產(chǎn)生是一個十分復(fù)雜的過程，土壤中的有機質(zhì)在不同的氣候、植被及管理措施條件下，可分解為無機C和N。無機C在好氧條件下多以CO2的形式釋放進入大氣，在厭氧條件下則可生成CH4。銨態(tài)氮可在硝化細菌的作用下變成硝態(tài)氮，而硝態(tài)氮在反硝化細菌的作用下可轉(zhuǎn)化成多種狀態(tài)的氮氧化合物，N2O可在硝化/反硝化過程中產(chǎn)生。在氣候、植被及農(nóng)田管理措施等各因子的微小變化，都會改變CO2，CH4和N2O的產(chǎn)生及排放。而通過增加農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中的碳庫儲量被視為一種非常有效的溫室氣體減排措施。農(nóng)田土壤碳庫除受溫度、降水和植被類型的影響外，還在很大程度上受施肥量、肥料類型、秸稈還田量、耕作措施和灌溉等農(nóng)田管理措施的影響。通過增施有機肥、采用免耕/保護性耕作、增加秸稈還田量等措施，可以減少農(nóng)田土壤CO2凈排放量，同時起到穩(wěn)定/增加土壤有機碳含量作用。農(nóng)田碳庫的穩(wěn)定/增加，對于保證全球糧食安全與緩解氣候變化趨勢具有雙重的積極意義［3］。中國農(nóng)田管理措施對土壤固碳的研究主要集中在土壤碳的固定、累積與周轉(zhuǎn)及其對氣候變化的反饋機制，正確評估農(nóng)田土壤碳固定在溫室氣體減排中的作用，加強農(nóng)田碳匯研究具有重要意義。

1 農(nóng)田固碳

土壤是陸地生態(tài)系統(tǒng)的重要組成成分，它與大氣以及陸地生物群落共同組成系統(tǒng)中碳的主要貯存庫和交換庫。土壤碳分為土壤有機碳(soil organic carbon，SOC)和土壤無機碳(soil inorganic carbon，SIC)。SIC相對穩(wěn)定，而SOC則時刻保持與大氣的交換和平衡，因此對SOC的研究是土壤碳研究的主要方面。據(jù)估計，全球約有1．4×1012－1．5×1012t的碳是以有機質(zhì)形式儲存于土壤中，土壤貢獻給大氣的CO2量是化石燃料燃燒貢獻量的10倍［4］，因此SOC的微小變化都將會對全球氣候變化產(chǎn)生重要影響。同時，土壤碳庫與地上部植物之間有密切關(guān)系，SOC的固定、累積與分解過程影響著全球碳循環(huán)，外界環(huán)境的變化也強烈的影響著地上部植物的生長與土壤微生物對土壤累積碳的分解。Lal認為SOC的增加可以起到改善土壤質(zhì)量，增加土壤生產(chǎn)力，減少土壤流失風(fēng)險，降低富營養(yǎng)化和水體污染危害的作用，且全球耕地總固碳潛力為0．75－1．0 Pg·a－1，IPCC第四次評估報告剔除全球農(nóng)業(yè)固碳1 600－4 300 Mt a－1(以 CO2計)，其中 90%來自土壤固碳［5］。農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)是受人類干擾最重的陸地生態(tài)系統(tǒng)，與自然土壤相比，農(nóng)田土壤在全球碳庫中最為活躍，其土壤碳水平直接受人類活動的影響和調(diào)控空間大，農(nóng)田土壤碳含量管理及對溫室氣體影響機制正日益受到學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注。農(nóng)田管理措施是影響SOC固定、轉(zhuǎn)化及釋放的主要因素，同時還受土地利用方式、氣候變化等多因素的共同影響，因此對農(nóng)田碳庫的評價及調(diào)整措施需全面考慮多種因素的交互作用。

2 農(nóng)田固碳措施對溫室氣體排放的影響

近年來，農(nóng)田土壤固碳的研究已經(jīng)成為全球變化研究的一大熱點。大量研究表明，SOC儲量受諸多因素的影響，如采用保護性/免耕措施、推廣秸稈還田、平衡施用氮肥、采用輪作制度和土地利用方式等，上述管理措施的差異導(dǎo)致農(nóng)田土壤有機碳庫的顯著差別，并影響農(nóng)田溫室氣體排放水平。

2．1 保護性耕作/免耕措施

保護性耕作作為改善生態(tài)環(huán)境尤其是防治土壤風(fēng)蝕的新型耕作方式，在多個國家已經(jīng)有廣泛的研究和應(yīng)用。中國開展的保護性耕作研究證明了其在北方地區(qū)的適用性［6］，并且已進行了保護性耕作對溫室效應(yīng)影響的相關(guān)研究。統(tǒng)計表明2004年全球范圍內(nèi)免耕耕作的面積約為95 Mha，占全球耕地面積的7%［7］，并且這一面積有逐年增加的趨勢。

常規(guī)耕作措施會對土壤物理性狀產(chǎn)生干擾，破壞團聚體對有機質(zhì)的物理保護，影響土壤溫度、透氣性，增加土壤有效表面積并使土壤不斷處于干濕、凍融交替狀態(tài)，使得土壤團聚體更易被破壞，加速團聚體有機物的分解［8］。免耕/保護性耕作可以避免以上干擾，減少SOC的分解損失［9］。而頻繁的耕作特別是采用犁耕會導(dǎo)致SOC的大量損失，CO2釋放量增加，而免耕則能有效的控制SOC的損失，增加SOC的儲量，降低 CO2的釋放量［10］。West和 Post研究發(fā)現(xiàn)從傳統(tǒng)耕作轉(zhuǎn)變?yōu)槊飧梢怨潭?．57±0．14 Mg C ha－1yr－1［11］。但對于保護性耕作/免耕是否有利于減少溫室氣體效應(yīng)尚不明確，這是由于一方面免耕對減少CO2排放是有利的，表現(xiàn)為免耕可以減少燃油消耗所引起的直接排放;另一方面，秸稈還田以后秸稈碳不會全部固定在土壤中，有一部分碳以氣體的形式從農(nóng)田釋放入大氣［12］。

免耕會導(dǎo)致表層土壤容重的增加，產(chǎn)生厭氧環(huán)境，減少SOC氧化分解的同時增加N2O排放［13］;采用免耕后更高的土壤水分含量和土壤孔隙含水量(Water filled pore space，WFPS)能夠刺激反硝化作用，增加N2O排放［14］;同時免耕導(dǎo)致的N在表層土壤的累積也可能是造成N2O排放增加的原因之一，在歐洲推廣免耕措施以后，土壤固碳環(huán)境效益將被增排的N2O抵消50%以上［15］。但也有新西蘭的研究表明，常規(guī)耕作與免耕在N2O排放上無顯著性差異［16］，還有研究認為鑿式犁耕作的農(nóng)田N2O排放比免耕高，原因可能是免耕時間太短，對土壤物理、生物性狀還未產(chǎn)生影響。耕作會破壞土壤原有結(jié)構(gòu)，減少土壤對CH4的氧化程度［17］。也有研究表明，翻耕初期會增加土壤對CH4的排放，但經(jīng)過一段時間(6－8 h)后，CH4排放通量有所降低［18］。

總之，在增加土壤碳固定方面，保護性耕作和免耕的碳增匯潛力大于常規(guī)耕作;在凈碳釋放量方面，常規(guī)耕作更多起到CO2源的作用，而保護性耕作和免耕則起到CO2匯的作用;在碳減排方面，免耕和保護性耕作的減排潛力均大于常規(guī)耕作;由于N2O和CH4的排放受多種因素的綜合影響，因此耕作措施對這兩種溫室氣體排放的影響還有待進一步研究。

2．2 秸稈管理措施

作物秸稈作為土壤有機質(zhì)的底物，且作物秸稈返還量與SOC含量呈線性關(guān)系，因此作物秸稈是決定SOC含量的關(guān)鍵因子之一。秸稈還田有利于土壤碳匯的增加，同時避免秸稈焚燒過程中產(chǎn)生溫室氣體。因此，秸稈還田是一項重要而又可行的農(nóng)田碳匯管理措施。秸稈還田以后，一部分殘留于土壤中成為土壤有機質(zhì)的來源，另一部分將會以CO2氣體的形式散逸到大氣中，因此，隨著秸稈還田量的增加CO2排放也會增加。有研究表明，秸稈經(jīng)過多年分解后只有3%碳真正殘留在土壤中，其他97%都在分解過程中轉(zhuǎn)化為CO2散逸到大氣中［19］。秸稈還田會增加土壤有機質(zhì)含量，而有機質(zhì)是產(chǎn)生CH4的重要底物，因此秸稈還田會增加CH4的排放。綜合考量，秸稈還田措施會引起CH4排放的增加，但直接減少了對CO2的排放，同時秸稈還田相對提高了土壤有機質(zhì)含量，有利于土壤碳的增加，對作物增產(chǎn)具有積極作用。

秸稈還田措施對農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)C、N循環(huán)的影響可表現(xiàn)為:一方面由于供N量的增加，可促進反硝化和N2O排放量的增加;另一方面表現(xiàn)為高C/N的秸稈進入農(nóng)田后會進行N的生物固定，降低反硝化N損失;同時在秸稈分解過程中還可能產(chǎn)生化感物質(zhì)，抑制反硝化［20］。我國采用秸稈還田農(nóng)田土壤固碳現(xiàn)狀為23.89Tg·a－1，而通過提高秸稈還田量土壤可達的固碳潛力為 42.23Tg·a－1［3］，與國外研究結(jié)果相比較，Vleeshouwers等研究認為，如果歐洲所有農(nóng)田均采用秸稈還田措施，歐洲農(nóng)田土壤的總固碳能力可達34Tg·a－1［21］。La1預(yù)測采用秸稈還田措施后全球農(nóng)田土壤的總固碳能力可達200Tg·a－1［22］。隨著農(nóng)業(yè)的發(fā)展及長期以來氮肥的過量投入，氮肥損失也是日益嚴(yán)重，可通過秸稈還田措施與氮肥的配合施用降低氮肥的反硝化作用及N2O的排放。但秸稈還田后秸稈與土壤的相互作用異常復(fù)雜，因此需要進一步開展秸稈施入土壤后與土壤的相互作用機理及田間實驗研究。

2．3 氮肥管理措施

在農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中，土壤中的無機氮是提高作物生產(chǎn)力的重要因素，氮肥投入能夠影響SOC含量，進而對農(nóng)田碳循環(huán)和溫室氣體排放產(chǎn)生重要影響。長期施用有機肥能顯著提高土壤活性有機碳的含量，有機肥配施無機肥可提高作物產(chǎn)量，而使用化學(xué)肥料能增加SOC的穩(wěn)定性［23］。農(nóng)業(yè)中氮肥的投入為微生物生長提供了豐富的氮源，增強了微生物活性，從而影響溫室氣體的排放。但也有研究在長期增施氮肥條件下能夠降低土壤微生物的活性，從而減少CO2的排放［24］。有研究表明，CO2排放與土壤不同層次的SOC及全N含量呈正相關(guān)性，說明在環(huán)境因子相對穩(wěn)定的情況下，土壤SOC和全N含量直接或間接地決定CO2排放通量的變化［25］。對農(nóng)業(yè)源溫室氣體源與匯的研究表明，減少氨肥、增施有機肥能夠減少旱田CH4排放，而施用緩/控釋氮肥和尿素復(fù)合肥能顯著減少農(nóng)田土壤NO2的排放［26］。但也有研究表明，無機氮肥施用可減少土壤CH4的排放量，而有機肥施用對原有機質(zhì)含量低的土壤而言可大幅增加CH4的排放量［27］。長期定位施肥實驗的結(jié)果表明，氮肥對土壤CH4氧化主要來源于銨態(tài)氮而不是硝態(tài)氮，因為氨對CH4氧化有競爭性抑制作用。此外，長期施用氮肥還改變了土壤微生物的區(qū)系及其活性，降低CH4的氧化速率，導(dǎo)致CH4凈排放增加［28］。全球2005年生產(chǎn)的100 Mt N中僅有17%被作物吸收，而剩余部分則損失到環(huán)境中［29］。單位面積條件下，有機農(nóng)田較常規(guī)農(nóng)田有更少的N2O釋放量，單位作物產(chǎn)量條件下，兩種農(nóng)田模式下N2O的釋放量無顯著性差異［23］。尿素硝化抑制劑的使用可以起到增加小麥產(chǎn)量，與尿素處理相比對全球增溫勢的影響降低8．9－19．5%，同時還可能起到減少N2O排放的目的［30］。合理的氮素管理措施有助于增加作物產(chǎn)量、作物生物量，同時配合秸稈還田等措施將會起到增加碳匯、減少CO2排放的作用。同時必須注意到施肥對農(nóng)田碳匯的效應(yīng)研究應(yīng)建立在大量長期定位試驗的基礎(chǔ)上，對不同氣候區(qū)采用不同的氮肥管理措施才能起到增加農(nóng)田固碳目的。

2．4 水分管理措施

土壤水分狀況是農(nóng)田土壤溫室氣體排放或吸收的重要影響因素之一。目前全球18%的耕地屬水澆地，通過擴大水澆地面積，采取高效灌溉方法等措施可增加作物產(chǎn)量和秸稈還田量，從而起到增加土壤固碳目的［31］。水分傳輸過程中機械對燃料的消耗會帶來CO2的釋放，高的土壤含水量也會增加N2O的釋放，從而抵消土壤固碳效益［32］。濕潤地區(qū)的農(nóng)田灌溉可以促進土壤碳固定，通過改善土壤通氣性可以起到抑制N2O排放的目的［33］。土壤剖面的干濕交替過程已被證實可提高CO2釋放的變幅，同時可增加土壤硝化作用和N2O的釋放［34］。采用地下滴灌等農(nóng)田管理措施，可影響土壤水分運移、碳氮循環(huán)及土壤CO2和N2O的釋放速率，且與溝灌方式相比不能顯著增加溫室氣體的排放［35］。

稻田土壤在耕作條件下是CH4釋放的重要源頭，但通過采取有效的稻田管理措施可以減少水稻生長季的CH4釋放。如在水稻生長季，通過實施一次或多次的排水烤田措施可有效減少CH4釋放，但這一措施所帶來的環(huán)境效益可能會由于N2O釋放的增加而部分抵消，同時此措施也容易受到水分供應(yīng)的限制，且CH4和N2O的全球增溫勢不同，烤田作為CH4減排措施是否合理仍然有待于進一步的定量實驗來驗證。在非水稻生長季，通過水分管理尤其是保持土壤干燥、避免淹田等措施可減少CH4釋放。

許多研究表明，N2O與土壤水分之間有存在正相關(guān)關(guān)系，N2O的釋放隨土壤濕度的增加而增加［36］，并且在超過土壤充水孔隙度(WFPS)限值后，WFPS值為60% －75%時N2O釋放量達到最高［37］。Bateman和Baggs研究表明，在WFPS為70%時N2O的釋放主要通過反硝化作用進行，而在WFPS值為35% －60%時的硝化作用是產(chǎn)生N2O的重要途徑［38］。由此可見，WFPS對N2O的產(chǎn)生釋放影響機理前人研究結(jié)果并不一致，因此有必要繼續(xù)對這一過程深入研究。

2．5 農(nóng)學(xué)措施

通過選擇作物品種，實行作物輪作等農(nóng)學(xué)措施可以起到增加糧食產(chǎn)量和SOC的作用。有機農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中常用地表覆蓋，種植覆蓋作物，豆科作物輪作等措施來增加SOC，但同時又會對CO2，N2O及CH4的釋放產(chǎn)生影響，原因在于上述措施有助于增強微生物活性，進而影響溫室氣體產(chǎn)生與SOC形成/分解［39］，從而增加了對溫室氣體排放影響的不確定性。種植豆科固氮植物可以減少外源N的投入，但其固定的N同樣會起到增加N2O排放的作用。在兩季作物之間通過種植生長期較短的綠被植物既可起到增加SOC，又可吸收上季作物未利用的氮，從而起到減少N2O排放的目的［40］。

在新西蘭通過8年的實驗結(jié)果表明，有機農(nóng)場較常規(guī)農(nóng)場有更高的SOC［41］，在荷蘭通過70年的管理得到了相一致的結(jié)論［42］。Lal通過對亞洲中部和非洲北部有機農(nóng)場的研究表明，糞肥投入及豆科作物輪作等管理水平的提高，可以起到增加SOC的目的［31］。種植越冬豆科覆蓋作物可使相當(dāng)數(shù)量的有機碳進入土壤，減少農(nóng)田土壤CO2釋放的比例［39］，但是這部分環(huán)境效益會由于N2O的大量釋放而部分抵消。氮含量豐富的豆科覆蓋作物，可增加土壤中可利用的碳、氮含量，因此由微生物活動造成的CO2和N2O釋放就不會因缺少反應(yīng)底物而受限［43］。種植具有較高C:N比的非固氮覆蓋作物燕麥或深根作物黑麥，會因為深根系統(tǒng)更有利于帶走土壤中的殘留氮，從而減弱覆蓋作物對N2O產(chǎn)生的影響［44］。綜上，通過合理選擇作物品種，實施作物輪作可以起到增加土壤碳固定，減少溫室氣體排放的目的。

2．6 土地利用變化措施

土地利用變化與土地管理措施均能影響土壤CO2，CH4和N2O的釋放。將農(nóng)田轉(zhuǎn)變成典型的自然植被，是減少溫室氣體排放的重要措施之一［31］。這一土地覆蓋類型的變化會導(dǎo)致土壤碳固定的增加，如將耕地轉(zhuǎn)變?yōu)椴莸睾髸捎跍p少了對土壤的擾動及土壤有機碳的損失，使得土壤碳固定的自然增加。同時由于草地僅需較低的N投入，從而減少了N2O的排放，提高對CH4的氧化。將旱田轉(zhuǎn)變?yōu)樗飼?dǎo)致土壤碳的快速累積，由于水田的厭氧條件使得這一轉(zhuǎn)變增加了CH4的釋放［45］。由于通過土地利用類型方式的轉(zhuǎn)變來減少農(nóng)田溫室氣體的排放是一項重要的措施，但是在實際操作中往往會以犧牲糧食產(chǎn)量為代價。因此，對發(fā)展中國家尤其是如中國這樣的人口眾多的發(fā)展中國家而言，只有在充分保障糧食安全等前提條件下這一措施才是可考慮的選擇。

3 結(jié)語與展望

農(nóng)田管理中存在顯著增加土壤固碳和溫室氣體減排的機遇，但現(xiàn)實中卻存在很多障礙性因素需要克服。研究表明，目前農(nóng)田溫室氣體的實際減排水平遠低于對應(yīng)管理方式下的技術(shù)潛力，而兩者間的差異是由于氣候－非氣候政策、體制、社會、教育及經(jīng)濟等方面執(zhí)行上的限制造成。作為技術(shù)措施的保護性耕作/免耕，秸稈還田，氮肥投入，水分管理，農(nóng)學(xué)措施和土地利用類型轉(zhuǎn)變是影響農(nóng)田溫室氣體排放的重要方面。常規(guī)耕作增加了燃料消耗引起溫室氣體的直接排放及土壤閉蓄的CO2釋放，而免耕、保護性耕作穩(wěn)定/增加了SOC，表現(xiàn)為CO2的匯;傳統(tǒng)秸稈處理是將秸稈移出/就地焚燒處理，焚燒產(chǎn)生的CO2占中國溫室氣體總排放量的3．8%，而秸稈還田直接減少了CO2排放增加了碳匯;氮肥投入會通過對作物產(chǎn)量、微生物活性的作用來影響土壤固碳機制，過量施氮直接增加NO2的排放，針對特定氣候區(qū)和種植模式采取適當(dāng)?shù)牡毓芾泶胧┛梢云鸬皆黾油寥捞脊潭?，減少溫室氣體排放的目的;旱田采用高效灌溉措施，控制合理WFPS不僅能提高作物產(chǎn)量，還可增加土壤碳固定、減少溫室氣體排放;間套作農(nóng)學(xué)措施、種植豆科固氮作物以及深根作物可以起到增加SOC的目的，減少農(nóng)田土壤CO2釋放的比例;將農(nóng)田轉(zhuǎn)變?yōu)樽匀恢脖桓采w，可增加土壤碳的固定，但此措施的實施應(yīng)充分考慮由于農(nóng)田面積減少而造成糧食產(chǎn)量下降、糧食漲價等一系列問題。

在我國許多有關(guān)土壤固碳與溫室氣體排放的研究尚不系統(tǒng)或僅限于短期研究，因此為正確評價各種管理措施下的農(nóng)田固碳作用對溫室氣體排放的影響增加了不確定性。本文結(jié)果認為，保護性耕作/免耕，秸稈還田，合理的水、氮、農(nóng)學(xué)等管理措施均有利于增加土壤碳匯，減少農(nóng)田CO2排放，但對各因素協(xié)同條件下的碳匯及溫室氣體排放效應(yīng)尚需進一步研究。在未來農(nóng)田管理中，應(yīng)合理利用管理者對農(nóng)田環(huán)境影響的權(quán)利，避免由于過度干擾/管理造成的災(zāi)難性后果;結(jié)合農(nóng)田碳庫特點，集成各種農(nóng)田減少溫室氣體排放、減緩氣候變化的保護性方案;努力發(fā)展替代性能源遏制農(nóng)田管理對化石燃料的過度依賴，從而充分發(fā)掘農(nóng)田所具有的增加固碳和溫室氣體減排的潛力。

(編輯:田 紅)

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Advance in Evaluation the Effect of Carbon Sequestration Strategies on Greenhouse Gases M itigation in Agriculture

SHIYue-feng1WUWen-liang1MENG Fan-qiao1WANG Da-peng1ZHANG Zhi-hua2
(1．College of Resources and Environmental Sciences，China Agricultural University，Beijing 100193，China;2．College of Resources Science＆ Technology，Beijing Normal University，Beijing 100875，China)

Agricultural field is an important source for three primary greenhouse gases(GHGs)，including CO2，CH4and N2O．Unreasonable agricultural managements increase GHGs and decrease the effect of soil carbon sequestration．Agricultural activities generate the largest share，58%of the world’s anthropogenic non-carbon dioxide(non-CO2)emission，and make up roughly 14%of all anthropogenic GHG emissions．And soil carbon pool is themost active carbon pools in ecosystems．In addition，soil carbon pool could be a source or sink of GHGs．Many researches indicated that the optimized agricultural practices play an important role not only inmitigating GHGs emission and increasing reserves of soil carbon pool，but also in improving soil quality．Both temperature，precipitation，vegetation types and application of fertilizers/straws，tillage and irrigation management practices can exert significant effects on carbon sequestration in soil．This paper analyzes the practices of conservation tillage/no tillage，residue return，nitrogen fertilizer and watermanagements，agronomymanagements and land-use change and proposes the reasonable ways on increasing carbon sequestration potential and mitigation GHGsmission．The stable or increasing of soil carbon sequestration plays an important role in guarantying global food security and mitigation climate change．Many of researches about soil carbon sequestration and greenhouse gas emissions are not system or limited to short-term studies in China，which increases the uncertainly for the correct evaluation of carbon sequestration management practices on greenhouse gas emissions．

agri-ecosystem;greenhouse gases;residue return;conservation tillage;nitrogen fertilizer managements;carbon sequestration

S181

A

1002－2104(2012)01－0043－06

10．3969/j．issn．1002－2104．2012．01．008

2011－08－19

石岳峰，博士生，主要研究方向為農(nóng)田溫室氣體排放。

Climate，F(xiàn)ood and Farming Research Network(CLIFF)資助;中國農(nóng)業(yè)大學(xué)研究生科研創(chuàng)新專項(編號:KYCX2011036)。