不同耕作制度下紫色水稻土有机碳变化的DNDC模型预测.pdf

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1、2013年1月农机化研究第1期不同耕作制度下紫色水稻土有机碳变化的DNDC模型预测1，21，21，2111陈杰华，慈恩，谢德体，杨剑虹，符卓旺，赵新儒(1．西南大学资源环境学院，重庆400716;2．重庆市三峡库区农业面源污染控制工程技术研究中心，重庆400716)摘要:利用紫色水稻土不同耕作制度下的长期定位试验数据，结合DNDC模型来探讨长期不同耕作措施下土壤有机碳变化趋势。选取常规平作(CK)、垄作免耕(水稻—冬水)(T1)、垄作免耕(水稻—油菜)(T2)、水旱轮作(水稻—油菜)(T3)4种处理，分析了15年来土壤有机碳的变化特征，并用DNDC模型模拟了

2、长期试验点15年和100年有机碳变化趋势。结果表明:经过15年的耕种，4种耕作制度的土壤有机碳含量都较原始有机碳含量有所上升。T2处理的土壤有机碳增幅最大，分别为CK，T1和T3处理的131%，142%，153%。T3处理的有机碳含量最低。DNDC模型的模拟结果与田间实测结果大致相同。模拟值与实测值的RMSE值都小于10%，且相关系数都达到0．01水平下的极显著关系，这表明4种耕作制度的DNDC模拟效果极好。对试验地土壤有机碳变化趋势的长期模拟结果显示，只要保持现有的耕作制度和种植模式，100年间4种处理的土壤有机碳都会持续稳定地增加。关键词:紫色水稻土;长

3、期定位试验;DNDC模型;耕作制度;土壤有机碳中图分类号:S151．9文献标识码:A文章编号:1003－188X(2013)01－0038－05土壤的固碳潜力。但是，土壤有机碳的转变是一个长0引言期的过程，仅仅通过长期定位试验来研究有机碳的变据估计，陆地土壤碳储量约为1420Pg，其中农田化趋势具有时间和空间上的局限性。鉴于模型在有土壤碳储量占陆地土壤碳储量的8%～10%。可见，机碳变化趋势预测上具有的优越性，利用DNDC模型农田土壤有机碳库的变化不但影响土壤肥力和生产对稻田土壤有机碳变化趋势进行模拟具有重要的理［1］力，且对区域以及全球气候变化也有重大影响

4、。由论意义。［6－8］于受人为活动的影响，农田土壤有机碳库的变化极其黄雪夏、邵景安、唐晓红等研究了长期垄作免敏感与复杂，为准确描述和预测该动态过程，相关的耕定点试验田的紫色水稻土理化性质变化，但是对于生态系统或生物地球化学计算机模拟模型研究已广应用DNDC模型模拟紫色水稻土有机碳长期变化趋泛开展。目前已有10个多相关模型发表，其中较成势的研究还鲜见报道。本文正是在以往的研究基础［2－4］熟的有DNDC，CENTURYE，NCSOIL和RothC等。上，利用DNDC模型模拟长期定位试验土壤有机碳变垄作免耕是我国南方稻田保护性耕作方式的突出化特征，验证该模型在紫

5、色水稻土分布区域应用的可［5］代表，其在固碳减排和肥力保持方面优势明显，明行性，以及预测不同耕作制度对土壤有机碳变化的长确垄作免耕对稻田土壤有机碳的长期影响效应对于期影响，进而预测重庆市农田土壤的固碳潜力。未来稻田管理措施调整意义重大。而且通过垄作免1材料与方法耕对稻田土壤有机碳含量的影响研究，可以预测稻田1．1DNDC模型简介收稿日期:2012－03－21基金项目:中国科学院资助项目(XDA05050506);水体污染控制与治DNDC模型是农业生态系统中一系列控制碳和氮理科技重大专项(2012ZX07104－003);重庆市自然科学基迁移转化的生物化学以及

6、地球化学反应机制的计算金资助项目(CSTC，2009BB1108);重庆市环境保护局环保机模拟表达。在过去的近20年间，该模型不断的扩科技项目(环科字2010第26号);中国博士后科学基金项目(20090460716，201003306)充和改进，从简单的农田生态系统模拟模型发展成为作者简介:陈杰华(1984－)，女，重庆江北人，博士研究生，(E－mail)可以模拟几乎所有陆地生态系统的动态模拟模型。chenjiehua519@163．com。DNDC模型已被世界许多科学家应用，并在许多地区通讯作者:谢德体(1958－)，男，重庆北碚人，教授，博士生导师，(

7、E－mail)xdt@swu．edu．cn。得到验证和研究，DNDC模型是国际上目前最成功的·38·2013年1月农机化研究第1期［9］模拟生物地球化学循环的模型之一。4种耕作制度下的耕层土壤有机碳含量高低顺序为:1．2供试材料T2＞CK＞T1＞T3。不同耕作制度的土壤有机碳增长供试土壤采集于西南大学试验农场的紫色水稻土速率有所不同。处理T2的土壤有机碳累积速度最快，长期定位试验田。该试验田地处东经106°26'，北纬土壤有机碳年平均累积量为1．1g/kg。CK，T1，T3处理30°26'，海拔230m，年平均气温18．3℃，年降雨量为的土壤有机碳变化速率大

8、致相同，分别为0．6，0．5，1105．4mm，5－