論生態(tài)型土地整治工程對土壤固碳能力的影響

王 寧，趙海濤

（諸城市自然資源和規(guī)劃局，山東諸城 262200）

0 引言

在陸地生態(tài)系統(tǒng)中，土壤有機碳是很重要的碳庫之一。有統(tǒng)計的數(shù)據(jù)來看，土壤有機碳含量是大氣碳含量的兩倍之多，是植物含碳量的三倍之多。由此，土壤固碳能力不僅關(guān)系到土壤肥力，更關(guān)系到維護生態(tài)平衡，關(guān)乎到推進整個農(nóng)田微生態(tài)系統(tǒng)的良性循環(huán)。

這些年，土地整治工程正逐漸上升為國家性戰(zhàn)略部署，根據(jù)《高標準農(nóng)田建設(shè)通則》的要求，今后土地整治要秉承數(shù)量、質(zhì)量、生態(tài)并重的理念，實現(xiàn)農(nóng)田數(shù)量、質(zhì)量、景觀優(yōu)化、生態(tài)良好的多標準發(fā)展。因此，生態(tài)型土地整治工程建設(shè)是土地整治行業(yè)的主流趨勢，土壤固碳能力成為衡量生態(tài)型土地整治工程建設(shè)質(zhì)量的重要指標。

1 土壤有機碳定義及內(nèi)涵

土壤有機碳是土壤有機質(zhì)的一種化學(xué)指標，是土壤在礦化、分解、合成過程中形成平衡產(chǎn)物，這其中包括那些在土壤中分解或正在分解的動植物殘體、腐殖質(zhì)等等。在土壤微生態(tài)系統(tǒng)中，有機碳為微生物生長提供重要的養(yǎng)分支持，加速礦化，促進微生物呼吸，優(yōu)化微生物生長環(huán)境。土壤有機碳有利于提高土壤性質(zhì)，增強土壤功能。通過調(diào)整有機碳含量，可以優(yōu)化土壤性質(zhì)、改良土壤結(jié)構(gòu)?？傊袡C碳是評價土壤質(zhì)量的重要標尺，是農(nóng)作物生長重要的營養(yǎng)物質(zhì)來源，是綜合反映土壤的生產(chǎn)力狀況的重要因素。因此有機碳可以用來綜合反應(yīng)土壤質(zhì)量及健康情況。

2 生態(tài)型土地整治工程對土壤固碳能力的影響

2.1 對土壤有機碳的影響

2.1.1 土地整治對有機碳的影響。生態(tài)型土地整治是土地資源再重組、再優(yōu)化、再利用的過程，土壤中有機碳的穩(wěn)定性，直接影響整治后土壤的穩(wěn)定性、作物的生長情況。同時，有研究證實表層土壤的有機碳，是農(nóng)田微生態(tài)碳元素良性循環(huán)的耦合劑，是外界環(huán)境變化的晴雨表，直接影響著周邊生態(tài)環(huán)境。

土地整治對有機碳的影響來看，通過對土壤組分的重構(gòu)調(diào)整，將大大增加耕作層的厚度，提高土壤中微生物含量，改善土壤微生態(tài)平衡，提升土壤中有機碳的含量。但是，如果前期規(guī)劃不合理，固碳措施不到位，表面土結(jié)構(gòu)、質(zhì)地被破壞，會直接影響土壤顆粒變化時，加劇水土流失，影響有機碳的積累。

2.1.2 有機碳在土地整治過程中的變化特征。有機碳是土壤肥力的核心物質(zhì)，其含量高低關(guān)系到土壤結(jié)構(gòu)，關(guān)乎到土壤的保水保肥性，影響到土壤的生產(chǎn)力。在生態(tài)型土地整治過程中，由于涉及面多而雜，其中任何一項環(huán)節(jié)疏漏都將影響到有機碳含量的積累，降低土壤的碳素肥力。在應(yīng)用型土壤中，不同用途的土壤碳匯功能呈現(xiàn)差異性變化。其中，農(nóng)田土壤匯碳能力最強，占到所有土壤碳儲量的10%左右。由此，經(jīng)人為干預(yù)作農(nóng)田土壤，通過短時間、尺度的碳庫調(diào)整，可起到提高土壤產(chǎn)出率、增加糧食產(chǎn)量、改善溫室效應(yīng)的作用。

但是，干旱地經(jīng)人為干預(yù)形成的農(nóng)田，土壤碳匯能力卻出現(xiàn)不同程度的下滑。而經(jīng)荒漠地墾殖后的農(nóng)田，土壤碳匯反而呈增加態(tài)勢。其中，復(fù)墾時間越長，有機碳、有機質(zhì)、微生物等物質(zhì)的含量比例都將呈增加態(tài)勢。其中，有機碳的變化幅度最大，對復(fù)墾影響最敏感。林地開墾作農(nóng)田的試驗，表土有機碳含量降低約70%左右。此外，在開墾農(nóng)田中，后期農(nóng)事管理對農(nóng)田有機碳的變化也很大。

2.2 對土壤有機碳活性組分的影響

有機碳活性關(guān)系到土壤微生物的活力，由此，活性組分是土壤微生物活動的重要驅(qū)動力，在改善土壤質(zhì)量、維持土壤碳庫平衡等方面發(fā)揮著重要的作用。

活性組分構(gòu)成：主要由顆粒有機碳、可溶性碳、微生物量、輕組有機碳等幾部分組成。在這幾類物質(zhì)重，輕組有機碳是土壤活力衡量最重要的度量尺度。

2.2.1 顆粒有機碳影響。顆粒有機碳是土壤有機碳變化累積的重要標尺，作為土壤中動植物殘體、腐殖質(zhì)轉(zhuǎn)變有機質(zhì)的過渡物質(zhì)，對促進土壤團粒凝聚形成、穩(wěn)定平衡碳素循環(huán)意義重大。同時，顆粒有機碳還負責(zé)固碳的保護作用，土地整治過程中，固碳能力的降低多數(shù)因顆粒有機碳的流失有關(guān)。有研究證實，在生態(tài)型土地整治過程中，不同應(yīng)用型土壤復(fù)墾為農(nóng)田，最先流失也是顆粒有機碳。

2.2.2 可溶性有機碳。土壤中的可溶性有機碳，近一半可被微生物分解利用，是土壤中微生物活動的主要能源來源。同時，該組分也可作為土壤溫濕度變化的敏感性指標，經(jīng)濕地開墾后農(nóng)田的可溶性有機碳含量明顯會降低很多。此外，可溶性有機碳還參與到土壤有機質(zhì)、無機質(zhì)的轉(zhuǎn)化、遷移、降解，關(guān)系到養(yǎng)分的積累、污染物的轉(zhuǎn)移等等。由此，通過合理配施可溶性碳，完全可起到培肥土壤的目的。

2.2.3 微生物量碳。在有機碳組分中，微生物量碳占有比在1%～4%，為小體積的細菌、真菌、動植物體內(nèi)含碳量的總和，較其他活性組分微生物量碳的變化性要大。有研究顯示：土壤中含水量影響著微生物量碳的生育期變化。各應(yīng)用型土壤中，河灘地、林草地中的微生物量碳量明顯要高與旱地土壤。此外，該組分活性還與動植物殘體、土壤有機質(zhì)、氮磷等營養(yǎng)元素的數(shù)量和質(zhì)量有關(guān)。由此，微生物量碳可作為土壤整治后污染、肥力等變化程度的表征。

2.2.4 輕組有機碳。輕組有機碳是活性有機碳的重要組成部分之一，作為分解土壤植物殘體、枯落物的關(guān)鍵性物質(zhì)，具有分解快、周轉(zhuǎn)快等特點。一般情況下，輕組有機碳的周轉(zhuǎn)周期在5—15年之間，荒漠地復(fù)墾農(nóng)田后0—5年輕組有機碳的增加量達90%以上。有研究顯示：輕組有機碳對土地整治的反映最敏感，其中以表層土輕組有機碳的影響變化最顯著。此外，該物質(zhì)的變化還呈季節(jié)性波動，就此可作為土壤早期有機碳變化的響應(yīng)指標。

3 生態(tài)型土地整治工程中土壤固碳措施

一般情況下，經(jīng)土地整治后的土壤，養(yǎng)分比例結(jié)構(gòu)失衡、土壤容重度高、土壤整體結(jié)構(gòu)性差、土地構(gòu)型被打亂。針對此類變化，需要圍繞著提高土壤肥力質(zhì)量，通過借助整治前提前規(guī)劃、改進農(nóng)田施肥技術(shù)、優(yōu)化農(nóng)田耕作技術(shù)等固碳措施，以逐步優(yōu)化新形成的土壤構(gòu)型。

3.1 整治前提前規(guī)劃

在項目實施之前，需圍繞著土壤固碳要求，提前制定適宜的土地整治計劃，以改進土壤肥料，提高土壤生產(chǎn)力，降低溫室效應(yīng)影響。填挖工程的執(zhí)行，嚴格挖填平衡的原則，盡量保護好原先土壤，準確計算填挖土的量。重構(gòu)整治過程中，可先取走表層熟土。之后，按計算好的填挖量填埋，再移會移走的表層熟土，并注意針對性增施有機肥。土壤整治過程中，需配套農(nóng)田水利排灌系統(tǒng)，便捷農(nóng)田灌溉，確保土壤墑情。配建農(nóng)田防護林工程，改善農(nóng)田環(huán)境，優(yōu)化農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)，抵御風(fēng)沙侵襲，減少水土流失，提高土壤有機氮碳元素的含量。

3.2 改進農(nóng)田施肥技術(shù)

土地整治后還需改進施肥技術(shù)，逐步改良土壤，慢慢恢復(fù)土壤地力。一般情況下，新構(gòu)土壤的施肥用量，要較常規(guī)土壤施肥多些。同時，做到氮磷鉀肥與有機肥的配施。氮肥的用量，需根據(jù)田間秧苗生長情況而靈活調(diào)整，以適應(yīng)土壤養(yǎng)分調(diào)整后帶來的新變化。同時，還需配施泥炭、種植綠肥，以改良疏松土壤、增加透氣透水性、促進土壤團粒形成。此外，新整治土壤中微生物含量，也要較傳統(tǒng)農(nóng)田低些。由此，配肥期間，注意增施生物制肥，以平衡土壤中微生物群體數(shù)量，提高土壤肥效，提升養(yǎng)分利用率。

3.3 優(yōu)化農(nóng)田耕作技術(shù)

土地整治后土壤肥力低是難免的，直接進行耕作種植農(nóng)作物，非常不利于農(nóng)作物生長。為使整治土壤的數(shù)量與質(zhì)量相協(xié)調(diào)，持續(xù)增強土壤固碳能力，有必要針對性改良和培肥土壤，以提升土壤肥力。土壤培肥同時，注意調(diào)整好作物布局，合理輪茬倒茬。注意改進耕作農(nóng)藝技術(shù)，在土壤宜耕期，結(jié)合深耕深翻、種植綠肥等措施，以改良土壤的耕作層，增強土壤的蓄水保墑能力，促進土壤熟化，為作物生長創(chuàng)造良好的耕地環(huán)境。注意改進播種技術(shù)，推廣免耕播種技術(shù)，減少對土壤的風(fēng)蝕、水蝕，控制農(nóng)田耕作成本，保護農(nóng)田生態(tài)環(huán)境，促進農(nóng)業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展。

4 結(jié)語

土壤有機碳是陸地生態(tài)系統(tǒng)中最重要的碳庫之一，是生態(tài)型土地整治工程土壤固碳能力最重要的衡量標準之一。就生態(tài)型土地整治工程來看，通過對土壤組分的重構(gòu)調(diào)整，將大大增加耕作層的厚度，提高土壤中微生物含量，改善土壤微生態(tài)平衡，提升土壤中有機碳的含量。但是，如果前期規(guī)劃不合理，固碳措施不到位，表土結(jié)構(gòu)、質(zhì)地被破壞，會直接影響土壤顆粒變化，加劇水土流失，影響有機碳的積累。針對此類變化，需要圍繞著提高土壤肥力質(zhì)量，通過借助整治前提前規(guī)劃、改進農(nóng)田施肥技術(shù)、優(yōu)化農(nóng)田耕作技術(shù)等固碳措施，以逐步優(yōu)化新形成的土壤構(gòu)型，提高土壤產(chǎn)出水平。