长期不同施肥下我国典型农田土壤的固碳潜力及其模型预测

农田土壤（有机）碳库演变和固碳潜力因与全球气候变化和农田生产力密切相关，而成为现代土壤学和环境科学研究的热点科学问题。农田土壤碳库演变受到气候与施肥管理等多方面因素的影响，是一个相对缓慢的过程，利用长期试验及模型模拟是阐明不同施肥下农田土壤碳库演变及固碳潜力的重要手段。本项目以我国典型农田22个土壤肥料长期试验及其系统资料为基础，结合项目期间土壤碳转化相关数据的采集，通过对国际上先进的RothC和CENTURY模型的参数调整、改进与验证，评价其在农田土壤碳库演变研究中的适用性，模拟和阐明我国旱地、水旱轮作和水稻田三种典型生态系统中，不同施肥下的农田土壤固碳潜力与区域差异，预测土壤固碳未来趋势及影响因素。研究结果理论上将丰富我国农田土壤碳库演变过程机制的认识，实践上为我国农田土壤固碳和地力提升技术选择提供科学依据。

本项目以我国典型农田22个土壤肥料长期试验及其系统资料为基础，结合项目期间土壤碳转化相关数据的采集，通过对国际上先进的RothC和CENTURY模型的参数调整、改进与验证，表明改进的RothC模型具有较强的适用性，可以用于模拟和阐明我国旱地、水旱轮作和水稻田三种典型生态系统中，不同施肥下的农田土壤固碳潜力与区域差异；CENTURY模型改进后可以良好预测我国一年一熟和一年二熟旱地土壤有机碳变化的动态模拟，但参数调整后仍不能较好模拟水田和水旱轮作农田系统的有机碳变化和潜力，主要是因为水田有机碳转化的过程机制与旱地有很大的不同，预示该模型需要在水田碳转化机制研究的基础上，从模型构建上进一步改进。.RothC模型模拟显示，在现有施肥基础上，北方旱地土壤的固碳潜力在-4.9～49.5 t C ha-1。在不施肥和单施氮肥下，中国东北、西北和华北地区土壤固碳潜力为-7.5～-14.1 t C ha-1，整体平均为- 4.9 t C ha-1，即土壤为净碳源。氮磷配施措施下，土壤固碳潜力为0.4～32.7 t C ha-1，且东北和西北（9.9～32.7 t C ha-1）高于华北地区(0.4～7.0 t C ha-1)，整体平均固碳潜力为8.1 t C ha-1。施用有机肥或秸秆还田，所有农田均有固碳潜力（19.2～49.1 t C ha-1）；其中施用有机肥的固碳潜力大于秸秆还田。在水旱轮作系统中，不施肥下，土壤固碳潜力均为负值（-7.6～-16.1 t C ha-1）即土壤均为净碳源；NPK措施下，基本维持试验初始SOC水平；施用有机肥，固碳潜力在3.6～35.6 t C ha-1。水田（双季稻）系统中，不施肥下，土壤有机碳基本达到平衡，与试验初始水平相近（差值为0.1～2.1 t C ha-1），土壤可以维持初始有机碳水平；在NPK和NPKM施肥下，土壤固碳潜力提升为10.0～15.9 t C ha-1。.项目发表论文12篇，其中SCI论文11篇，出版专著1部；培养研究生6名，博士后2名；组织国际和国内学术研讨会各2次，显著提升了我国农田土壤固碳研究的水平和国际影响力。项目圆满完成了计划的研究内容和目标任务。.