海倫黑土有機碳和養分含量30年變化特征

尤孟陽,郝翔翔,李祿軍,2

(1.中國科學院 東北地理與農業生態研究所，海倫農田生態系統國家野外科學觀測研究站，黑龍江 哈爾濱 150081；2.中國科學院大學,北京 100049)

0 引 言

黑土有機質含量高，土質肥沃，是珍貴的土壤資源。我國黑土僅分布在東北平原地區，耕地面積約為1.85×107hm2，是支撐東北地區糧食高產穩產的基礎，對陸地生態系統穩定性起著重要作用[1-2]。在東北黑土帶，黑龍江省黑土耕地面積約占東北黑土耕地總面積的56%，高于吉林省、遼寧省和內蒙古自治區三地的總和[3-4]。然而，高強度的農業耕作以及土壤流失導致黑土肥力逐年下降，嚴重影響黑土耕地質量，保護黑土地迫在眉睫[5]。黑土開墾歷時短、過程快，由自然生態系統開墾為穩定性較低的農田生態系統后，抗逆能力逐漸降低，土壤肥力及理化性質出現不同程度的退化[6]。保證土壤質量和肥力的可持續發展，是保護黑土地和保障糧食安全的現實所需。

土壤有機碳(Soil organic carbon,SOC)是衡量土壤肥力變化的重要指標[7]。然而，由于農作物種植結構單一和管理用養失調，世界黑土均面臨土壤退化問題。在過去的100年間，北美黑土SOC含量降低了50%[8]；50年間俄羅斯庫爾斯克地區黑土SOC含量下降了38%，土壤全氮含量下降了45%[9]；我國東北黑土SOC含量下降了46%[10]。作為陸地生態系統中最重要和最活躍的碳庫，SOC的變化也影響到大氣碳庫的源匯效應[11-12]。我國東北黑土從土壤釋放到大氣中的碳排放速率約為0.17～2.17 Tg·a-1，成為大氣碳排放的碳源[13]。近幾年，通過采用有效的農田管理措施，我國黑土地保護性實踐取得了明顯成效，不僅促進SOC積累，提高了肥料利用率，而且改善了土壤抗旱保墑能力，為提升黑土綜合功能奠定了基礎[14-16]。……