稻田土壤有机碳固定的研究和展望关键词：稻田土壤;有机碳;碳固定;展望土壤碳库为地球表层系统中最大的碳储库。土壤中的有机碳库与无机碳库都是陆地生态系统重要的碳库，对于温室效应与全球气候变化同样有着重要的控制作用。全球土壤有机碳库(SOCpool)达到1500～2000Pg，是大气碳库750Pg的2倍以上，是陆地生物量500～600Pg的2~3倍;无机碳库(SICpool)也达700~1000Pg。但由于土壤无机碳存在更新周期，有资料表明为8500多年，因此土壤有机碳库在全球变化研究中显得更为重要。1850―1995年，全球CO2释放总量约为270PgC。其中，由于砍伐森林和土地利用方式的改变所造成CO2释放量约达136PgC。全球每年因土壤呼吸作用释放到大气的总碳量约为68Pg，全球每年因焚烧燃料释放到大气的碳远低得多，仅为6Pg。土壤贡献于大气CO2的年通量是燃烧化石燃料贡献量的10倍。因此，土壤呼吸的变化能显著地减缓或加剧大气中CO2的数量，进而影响气候变化。据估计，如果全球范围内土壤有机质下降1%、2%、3%，将导致大气CO2浓度分别增加5.0、12.5、20.0mg/kg。在过去的150年期间，由于土壤有机碳下降贡献于大气CO2浓度升高80mg/kg的6%～25%[1]。中国水稻土面积约3000万hm2，植稻有7000年的历史，水稻种植面积占世界水耕土面积的23%，占全国耕地总面积的25%。水耕土壤(广义的水稻土)是特殊的人为湿地土壤，是自然土壤在人为水耕熟化过程中形成的，具中国特色。对中国土壤有机碳库的统计表明，中国表层土壤有机碳库约20Pg，主要土壤类型之一是水稻土，为1.1Pg，共有6个表层土壤有机碳库在1.0Pg以上。有机碳的积累是水稻土水耕熟化过程中的普遍趋势。要使中国争取更多温室气体排放量，进行稻田土壤有机碳监测尤为重要。20世纪80年代以来，中国大多数水稻土碳固定效应十分显著，土壤有机碳库呈现增长的趋势[2]。因此，研究稻田土壤有机碳固定意义重大，为中国外交斡旋提供基础。1、水稻土与旱作土固碳效益差异中国大面积农业土壤保持有机碳的主要途径之一是灌溉及其水耕熟化作用。据全国第二次土壤普查资料，中国水田土壤共3000万hm2，与旱地土壤相比，全国水田土壤有机碳含量普遍较高。据计算，水田保存表层碳密度是旱地土壤的137.7%，有机碳量达0.9Pg。在长江中下游、华南、黄土高原和华北地区，有机碳固定最为显著，我国灌溉农业的发展相当于增加有机碳固定达0.3Pg。据江苏省第二次土壤普查，水田土壤平均有机碳含量接近12g/kg，而旱地土壤约6g/kg。1949年时全省水田面积为93.47万hm2，1998年达266.97万hm2，40年间的碳固定速率达到20g/(m2・年)，碳固定效应可达17Tg。湖南省第二次土壤普查资料表明，旱地土壤与水田土壤的平均有机碳含量分别为10.22g/kg和18.36g/kg。同样，江西省是南方土壤有机碳十分缺乏的省份，截至1980年，该省旱地削减到46万hm2，水田则发展到300万hm2。水田土壤有机碳的平均含量达16.6g/kg，旱地土壤为9g/kg，不同母质起源的土壤中，水田土壤有机碳均显著高于旱地土。荒漠地区土壤水分条件较差，但这种水田土壤的碳固定作用也十分明显。甘一新干旱平原区资料表明，在引水灌溉和耕垦培肥后，不同荒漠土壤有机碳的升高幅度在1~3g/kg。与普通灌淤土相比，宁夏植稻历史较长的灌淤土的有机碳含量显著较高。根据第二次全国土壤普查中面积、耕层厚度和容重等资料计算，中国灌溉农业下的水田土壤累计碳固定效应达0.22Pg[3]。因此，水耕熟化作用可稳定和提高水田土壤中有机碳。2、稻田土壤有机碳的分布土壤的有机碳剖面分布明显存在差异，耕层以下土层的.有机碳含量较上层低，耕层、犁底层等耕作活动层积累有机碳显著。某些自然森林1m厚度的土壤碳库储存量较大，为20~30kg/m2;与红壤、白浆土等低产土壤相比，乌泥土、黄泥土和白土1m厚度的土壤碳库储存量分别为11.72、9.88、6.77kg/m2，更高于江苏省耕作土壤的SOC平均值[4]。关于有机碳在团聚体的分布及其变化备受关注。土壤团聚体有机碳分配是土壤中的重要地球化学性质之一。对水稻土中有机碳团聚体分布的资料不多，对土壤团聚体有机碳分布的研究集中于旱地土壤、植被改变的土壤以及有机物料处理后的土壤。太湖地区土壤的团聚体及其有机碳含量分析结果如表1所示。由表1可知，往深层以0.02～0.25mm的微团聚体为主，黄泥土耕层中0.25～2.00mm和0.02～0.25mm粒组含量相近，乌泥土、白土中0.25～2.00mm粗砂级团聚体占50%以上。不同土壤团聚体粒级分异明显。淮北白浆土中以0.02～0.25mm粒组为主，大于0.02mm