中国农大张海林教授团队成果：保护性农业组成对土壤有机碳和全氮储量的影响

转载自农业遥感与作物模型公号（2022年6月29日）

文 章 信 息

文章标题：Impacts of the components of conservation agriculture on soil organic carbon

and total nitrogen storage: A global meta-analysis

发表期刊：Science of the total environment

影响因子：10.753（最新）

发表时间：2022-06-20

通讯作者：张海林 教授

第一单位：中国农业大学

文 章 摘 要

保护性农业(CA)是提高土壤有机碳(SOC)和全氮(TN)的重要策略。许多研究研究了不同种植制度下土壤有机碳和全氮的动态变化。然而，关于某些CA实践的相对影响还存在一些不确定性，而其他农业管理(尤其是氮添加)如何与这些实践相互作用，从而影响SOC和TN的固存也并不是很清楚。因此，该研究对来自97篇论文的752份比较进行了全球荟萃分析，以分析氮肥和CA措施(即作物多样化、土壤最小扰动(免耕)和永久土壤覆盖)对全球SOC和TN含量的影响。结果表明，在0 ~ 15 cm土层，土壤有机碳(SOC) [21.39% (CI = 15.16 ~ 28.64)]和总氮(TN) [54.34% (CI = 26.19 ~ 96.69)]比常规处理显著增加。在0 ~ 15 cm土层，CA各组分的有机碳和全氮储量均较常规处理显著增加。但在0 ~ 60 cm深度，CA对土壤有机碳和全氮的影响低于表层土壤深度，这是由于作物残渣在土壤剖面更深层的输入受限。与单独使用矿物氮[9.08% (CI = 6.44 - 11.83)]相比，粪肥和混合矿物氮的粪肥可导致更大的有机碳固存[分别为20.67% (CI = 15.23 - 27.10)和41.67% (CI = 31.03 - 52.79)]。添加豆科作物残渣的种植制度降低了碳氮比。这表明，适当的矿质氮肥料添加和残渣保留措施也可能需要提高有机碳和全氮含量。综上所述，豆类残渣和肥料与矿质氮混合的CA体系对土壤有机碳和全氮有较大的增加潜力，尤其是在0-15 cm和0-30 cm土层。

文章图表

图1.保护性农业(CA)、免耕、覆盖作物(cv crp)、轮作(crop rot.)、留茬(Re .)和施肥(Ferti.)对土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)和碳氮比(对照和处理)的影响。ck:对照，tr:处理。

表1.0-15、0-30和0-60 cm农艺措施对土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)储量、碳氮比相对变化(RC)(%)、固碳率(CSR)和固氮率(NSR)的总体影响。

图2.CA处理下0 ~ 30 cm土壤有机碳(SOC) (A1)、全氮(TN)储量(A2)和碳氮比(A3)的变化误差条表示95%置信区间(CI)。误差条与0不重叠，表示P < 0.05有显著差异。实验观察的次数在括号内。(a)气候，(b)土壤质地，(c)年气温，Hd:湿润，S.Hd:半湿润，S.Ad:半干旱，Sdy L:砂壤土，Si.L:粉质壤土，C.L:粘壤土。

图3.0 ~ 30 cm不同耕作方式下土壤有机碳(SOC) (a)、全氮(TN)库存量(b)和碳氮比(C)的变化实验观察的次数在括号内。免耕:免耕，深T:深T:少耕，旋耕T:旋耕。

图4.0-30 cm土层长期留渣配合耕作条件下土壤有机碳(SOC) (a)、全氮(TN)储量(b)和碳氮比(C)的变化转耕:常规耕作;免耕:免耕。

图5.0-30 cm土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)储量和C/N比对作物多样化的响应误差条表示95%置信区间(CI)，其中误差条与0不重叠表示P < 0.05有显著差异。实验观察的次数在括号内。(a’)耕作方式，(a’)残渣管理，(b)气候，(c)土壤质地，(d)年温度，(e)试验时间。

图6. 0-30厘米处施肥下土壤有机碳（SOC）（A1）和总氮（TN）储量（A2）以及C/N比（A3）的变化。误差条表示95%的置信区间（CI），其中误差条不与0重合表示在P<0.05时有显著差异。括号内为实验观测值的数量。(a)施肥类型，(b)耕作，(c)土壤质地，(d)实验时间，Mix：混合肥料，Man：粪便，Min：矿物肥料，Cv. till：常规耕作。Sdy loam：沙质土，C.L：粘土，Si.C.L：淤泥质粘土，Sdy L：沙质土。

表2.保护性农业（CA）系统在0-15、0-30和0-60厘米处对土壤有机碳（SOC）、总氮（TN）存量和C/N比值的相对变化（RC）（%）、固碳率（CSR）和固氮率（NSR）的总体效果 变化（RC）（%），碳固存率（CSR）和氮固存率（NSR）。

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