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來源：《農業資源與環境學報》2020 年 03 期專刊
作者：汪洋1,2，楊殿林1,2，王麗麗1,2*，趙建寧1,2，劉紅梅1,2，譚炳昌1,2，王慧1,2，王明亮1,3，黃進4，張小福5
單位：1. 農業農村部環境保護科研監測所；2. 農業農村部產地環境汙染防控重點實驗室/天津市農業環境與農產品安全重點實驗室；3. 天津農學院農學與資源環境學院；4. 十堰市農業科學院果茶研究所；5. 十堰市經濟作物研究所
摘 要
農田管理措施對農田生態系統碳循環影響顯著，進而制約土壤肥力、農業生產及糧食安全，影響氣候變化和環境健康。本文綜述了不同農田管理措施（施肥方式、種植制度、耕作模式）對農田土壤有機碳、含碳溫室氣體排放和土壤微生物的影響。
發現有機肥與無機肥配施情景下土壤有機碳增速最快，且施肥量與土壤碳庫存在閾值效應；有機肥的施用增加了土壤中CO2 排放通量，磷、鉀兩種肥料的施用與施用氮肥相比更能降低農田土壤排放溫室氣體產生的全球增溫潛勢；提高有機肥和磷肥的施用比例有利於土壤中微生物豐富度的提高和微生物量碳的積累。種植結構和種植密度均會影響農田土壤的碳儲量，種植結構對農田生態系統溫室氣體排放影響顯著，輪作和間作的種植模式與傳統單一作物種植相比可有效減少農田含碳溫室氣體的排放，同時，輪作與連作相比更有利於土壤微生物多樣性的增加。保護性耕作措施有利於農田土壤固碳效率的提高，可降低農田溫室氣體的排放，且對微生物活性、多樣性、群落結構以及碳源利用情況均有積極影響。最後總結了國際主流碳模型在農田生態系統的應用概況，並提出了未來發展展望。
展 望：
有機肥和無機肥配合施用是目前比較科學的施肥方式，間作、輪作與單作相比，在維持生態系統穩定性方面更佔優勢，免耕和秸稈覆蓋的保護性耕作模式無論對增加農田土壤碳儲量，還是減少溫室氣體的排放，以及提升土壤微生物的整體活性、生物多樣性、群落結構、碳源利用率均有積極影響。目前我國關於農田生態系統碳循環的研究已經取得較大的進步，研究體系日趨完善。然而，雖然農田生態系統是一個人工生態系統，但它與自然環境息息相關，這就註定了其研究的複雜性。
關於農田生態系統碳循環的研究，筆者認為在以下幾方面尚存在不確定性，並提出了下一步的研究展望：
（1）施肥量與土壤碳庫之間的關係研究不夠全面。目前關於土壤碳庫與施肥的研究主要集中於探究施肥方式與土壤碳庫之間的關係，而關於施肥量與土壤碳庫之間的定量研究較少且不夠全面。施肥量與土壤碳庫存在閾值效應，且不同類型土壤對施肥量的響應存在差異，可以結合模型模擬的方法針對不同類型土壤進行分析，探究其最適施肥量以指導農業生產。
（2）碳循環模型對土壤有機碳的定量研究不足。當前的碳循環模型更注重土壤有機碳定性研究，而土壤有機碳的定量研究模型更有實用價值，應進一步探索。另外不同類型的農田對土壤有機碳含量變化的響應是不同的，碳循環模型也應進一步分類，探索適用於不同類型土壤更為具體的碳循環模型。
（3）碳循環研究成果轉化為經濟效益的研究較少。碳循環和糧食產量息息相關，但是關於它們之間聯繫的研究較少，今後的研究中，應該著重探討碳循環與經濟效益之間關係，並切實制定提高經濟效益的方法，指導生產實踐。
（4）缺乏統一的觀測方法，研究成果共享性較差。目前碳通量的主流觀測方法主要有透明箱法和渦度相關法，另外還有大型蒸滲儀方法和波文比-能量平衡方法等，不同的觀測方法所得出的結論之間存在誤差，不具有可比性，且共享性較差，應該加強合作，建立統一的觀測方法和網絡連結，保證數據資料的共享性和連續性，為農田生態系統碳循環的研究提供可靠的數據基礎。