种植制度对农田生态系统固碳有什么影响? || 陆地生态系统固碳问与答之七十八

来源：中国科学院生态环境研究中心

种植制度对农田生态系统固碳有什么影响？

农田生态系统的种植制度影响作物残体输入量和土壤受扰动状况等，从而影响土壤有机碳的输入和输出，主要表现在以下几方面：

① 休耕、轮作等种植制度对农田有机质含量有很大影响。提高复种指数、降低休耕频率可以提高作物产量，同时增加了土壤作物残茬和根的有机质输入。在碳输入相同的情况下，小麦/休耕种植模式碳净损失比小麦连作高20～25g/m2；增加轮作，土壤固碳速率可以达到（20±12）gC/（m2·a）。

② 在轮作中加入豆科植物或多年生牧草能够增加土壤有机质的固定。这是由于豆科植物或多年生牧草地下部分碳比例较高，高的碳输入能够使牧草固定更多的碳。例如，在玉米与豆科作物轮作的情况下，土壤碳含量比玉米单作高20tC/hm2；在小麦/玉米轮作系统中加入豌豆和豆科牧草（苜蓿和红豆草）能显著增加土壤有机质含量。

③ 作物连作土壤的固碳能力大于作物轮作土壤的固碳能力。一般来说，连作可以产生更多的作物残体，由于土壤有机碳含量与土壤残体的输入相关，所以作物残体输入的增加可以提高土壤有机碳含量。而轮作情况下生物固定使土壤中碳输入减少，从而引起土壤固碳降低。研究发现，水稻连作比水稻－玉米轮作的土壤碳含量高11%1～2%，水稻连作2年土壤有机碳增加10%，土壤总氮增加2%～9%，而水稻－玉米轮作则变化不大。因此，短期内水稻连作可以提高土壤固碳能力。

④ 作物生长周期对农田固碳速率也有影响。生长周期内，一年生作物的固碳速率为5tC/hm2，多年生作物的固碳速率为1.8～10.05tC/（hm2·a）。

（作者：王效科  刘魏魏  逯非  欧阳志云  于贵瑞）