长按识别二维码阅读全文
不同耕作方式对矿区复垦耕地的碳库时间效应和耕地生产力的影响
对采矿破坏土地进行复垦并探究科学的田间管理方式对于缓解人地矛盾、迅速提高复垦耕地生产力具有重要的意义。基于煤矿区复垦耕地长期定位试验,通过对比不同耕作措施下土壤总有机碳(SOC)、活性有机碳(AOC)含量、碳库管理指数(ICPM)和产量变化,探索有助于复垦土壤质量迅速提升的耕作模式。在小麦播种前设置免耕(NT)、浅耕(ST)、深耕(DT)、深耕−浅耕交替轮耕(DST)共4个耕作处理。
结果表明:① 不同耕作措施通过影响固碳速率(RCS)而对SOC积累有不同的影响。与NT相比,DT有助于复垦前期迅速提高各土层SOC和AOC含量,DST有助于复垦后期各土层保持较高的SOC和AOC含量。ST有助于表层SOC和AOC积累,对深层土壤SOC和AOC的影响小于DT和DST。② 不同耕作措施对有机碳层化比(RS)有不同的影响。在复垦前期,ST、DT和DST处理的RS都显著高于NT。但到复垦后期NT和ST保持较高的RS,DT和DST的RS显著降低。③ 不同耕作措施通过影响SOC和AOC积累而影响各土层的碳库指数(ICP)和碳库活度指数(IA),从而影响其ICPM。复垦8 a后,ST、DT和DST处理各土层的ICP、IA和ICPM均大于NT。DST积累了最高的SOC和AOC,因此其ICP、IA和ICPM为最高。DT由于长期过度翻耕促进了SOC的矿化分解,导致其ICP、IA和ICPM低于DST。ST虽可提高表层SOC和ICP,但其IA低于DT和DST,导致其ICPM也较低。④ 不同耕作方式通过影响土壤固碳也影响了作物生产。在复垦前期,ST、DT和DST的增产率和产量均大于NT,DT有最高的产量和增产率,而到复垦后期,DST的产量和增产率最高。相关分析表明,在复垦前期DT通过迅速提高各土层SOC含量有助于产量提高,而到后期,DST则通过提高整个土层的SOC、AOC含量和降低SR有助于作物高产。总之,基于土壤固碳和作物生产能力,在复垦早期宜采用DT措施,到复垦后期DST则是更好耕作方式,而NT和ST不利于复垦耕地的土壤碳固存和产量的快速提升。
图 1 不同耕作方式的土壤有机碳 (SOC) 含量变化
图 2 不同耕作方式的土壤活性有机碳 (AOC) 含量变化
图 3 不同耕作方式下土壤固碳速率 (RCS) 变化
图 4 不同耕作方式的有机碳层化率 (RS ) 的变化
图 5 不同耕作方式的产量和增产率 (RYI) 变化
马守臣,男,1972年4月生,河南辉县市人,河南理工大学测绘与国土信息工程学院教授/博士生导师。河南省创新团队“土地整治与生态修复”团队骨干成员。先后主持国家自然基金项目、国家重点研发计划项目、国家科技支撑计划项目、博士后特别资助项目等省部以上项目10余项。发表学术论文100余篇,其中SCI/EI论文30余篇,出版专著4部。获省部级科技奖励7项,2014年获选河南理工大学“太行学者”。
研究方向
矿区土地复垦与生态重建
主要成果
长期致力于矿区土地复垦与生态重建/修复理论与技术的研究,在煤矿沉陷区耕地破坏机理、受损土地的土地复垦与地力提升、矿区污染土地生态修复、矿区景观重建与优化等方面取得多项创新性研究成果和关键技术突破,为我国煤矿区受损土地的生态治理提供了重要的理论支撑和行之有效技术保障。
来源:
马守臣,王新生,刘赛赛,等. 不同耕作方式对矿区复垦耕地的碳库时间效应和耕地生产力的影响[J]. 煤炭学报,2023,48(7):2858−2868.