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土壤团聚体是土壤结构的基本单元,对土壤的物理化学性质均具有重大影响[1-2]。
土壤团聚体通常被划分为大团聚体（＞250um）和微团聚体（＜250um）[3]，不同粒级团聚体在土壤结构的改善和有机碳的固定中的作用不同。
耕作措施对土壤团聚体的影响主要是改变了土壤有机碳的分布和微生物的活动生境，为土壤有机物质的分解转化创造条件，从而造成了团聚体的变化[4]。
许多研究认为，耕作方式通过影响大团聚体与微团聚体之间的转化和再分布[5]，进而影响土壤结构稳定性和抗侵蚀能力[6]。
免耕和少耕等保护性耕作措施有利于团聚体含量的增加，表层土壤结构的改善[7-9]，但耕作方式对团聚体的土壤物理性质的影响会因气候条件、土壤质地和植被类型等的变化而不一样。
合理的耕作措施，对于增加土壤有机碳的固定，提高土壤肥力具有重要的理论和实践意义。
新疆北疆地区玛纳斯河流域棉花面积从1978年的14.97×103ha发展至2010年的176.25×103ha，部分区域棉田占总播种面积的70%[10]。
由于棉田面积的不断扩大，农业生产结构趋于单调，轮作倒茬困难，棉田大面积长期连作现象普遍，短则8～10年，长则15～20年，甚至更长。
大面积棉田多年连作的结果，使土壤肥力消耗很快，地力明显下降，对农田生态系统产生重要影响。
本研究以长期连作棉田为对象，分析大豆轮作、玉米轮作、玉米/大豆间作和休闲免耕种植模式对土壤有机碳团聚体组成及有机碳分布的影响，并运用土壤团粒指数（ELT）指标分析不同种植模式对长期棉田连作土壤团聚体稳定性的影响。
研究结果明确不同轮作模式对长期连作棉田土壤质量的变化，为采用有效的土壤管理措施以提高新疆棉田土壤质量提供科学依据。
1 材料与方法1.1 研究区概况试验始于2012年4月，在新疆石河子地区西古城镇选择长期连作棉田（20年），试验田的位置是北纬45°06′99″，东经86°13′56″，高程328m。
不同耕作措施对麦-豆轮作条件下土壤有机碳库的影响的开
题报告
一、选题背景
随着农业生产方式的改变和现代化农业的推广，耕作措施对土壤有机碳库的影响越来越受到人们的关注。
而麦-豆轮作是一种重要的农业生产方式，也是现代化农业的重要组成部分。
因此，了解不同耕作措施对麦-豆轮作条件下土壤有机碳库的影响，对于优化农业生产方式、提高土壤质量和农业可持续发展具有重要意义。
二、选题目的
本文旨在通过实验研究，探究不同耕作措施（包括耕作深度、翻耕次数等）对于麦-豆轮作条件下土壤有机碳库的影响，为农业生产提供科学依据，推进农业可持续发展。
三、研究内容
1.文献综述。
通过阅读相关文献，了解不同耕作措施对土壤有机碳库的影响，分析麦-豆轮作对土壤有机碳库的影响。
2.实验设计。
选取相应的稻田土壤，分别设置不同耕作深度、翻耕次数等实验组合，进行有机质和微生物和酶活性的测定，最终得出各实验组合的土壤有机碳库参数。
3.结果分析。
进行实验数据的统计、计算及分析，总结不同耕作措施对麦-豆轮
作条件下土壤有机碳库的影响，并探讨其机制。
四、研究意义
本研究对于优化麦-豆轮作条件下的土地管理、提高土壤质量、促进农业可持续
发展具有重要意义。
通过实验研究，能够了解不同耕作措施对土壤有机碳库的影响，
为农业生产模式的优化、土地保护和可持续利用提供科学依据。
田间管理措施对土壤有机碳含量影响的模拟研究王立刚;李虎;邱建军;唐华俊;Changsheng Li【摘要】利用农业生态系统生物地球化学模型(DNDC),选择6个典型的种植模式点,在特定的土壤和气候条件下运行模型,考察在其它投入条件不变的情况下,改变田间管理措施(秸秆还田、增施有机肥、改变化肥施用等)对土壤有机碳(SOC)含量影响的长期效应.研究结果表明,在众多的管理措施中,增加秸秆还田比例的固碳效应在众多的农田管理措施中体现最突出,以基本管理措施20年后有机碳含量为对照,当秸秆还田率增加到80%时,齐齐哈尔、平凉和芷江地区增加的SOC含量都在C 3 000 kg/hm2以上,北京郊区、江宁和盐亭地区每公顷则可以增加C10 000 kg以上.化肥增加SOC含量是通过增加作物还田残茬来实现的,与基本措施相比,除了华北和华东地区增施化肥使SOC含量显著增加外,其它地区均不明显.化肥施用量为本底值的50%配合秸秆还田率50%和化肥施用量为本底值的50%增施有机肥C 1 000 kg/hm2的两项措施,在各个地区都表现出比基本管理措施能存储更多的碳素,因此,在我国现在措施下,减少化肥的同时增加秸秆还田比例和增施有机肥是既增加土壤有机碳含量又减少化肥污染的"双赢"措施.【期刊名称】《中国土壤与肥料》【年(卷),期】2010(000)006【总页数】9页(P29-37)【关键词】田间管理;土壤有机碳;DNDC模型【作者】王立刚;李虎;邱建军;唐华俊;Changsheng Li【作者单位】中国农业科学院农业资源与农业区划研究所,北京,100081;中国农业科学院农业资源与农业区划研究所,北京,100081;中国农业科学院农业资源与农业区划研究所,北京,100081;中国农业科学院农业资源与农业区划研究所,北京,100081;Institute for the Study of Earth,Oceans and Space,University of New Hampshire,Durham,USA,NH03824【正文语种】中文【中图分类】S153.6+2;S36土壤是地球陆地表面最大的碳库,多数研究者估计,全球土壤有机碳总贮量约在1 400～1 500 Pg C 之间,是陆地植被碳库500～600 Pg C 的2～3倍,是全球大气碳库750 Pg C 的2 倍多[1-3] 。
粤北山区不同土地利用方式下土壤有机碳及其组分特征本文基于粤北山区不同土地利用方式下土壤有机碳及其组分特征展开研究。
采集了在水稻种植园、竹林、人工林和荒地等四种土地利用方式下的土壤样品，通过对土壤有机碳含量、组分以及碳氮比进行分析，探究了不同土地利用方式对土壤有机碳的影响。
结果显示，四种土地利用方式下土壤有机碳含量和碳氮比均表现出明显差异。
其中，水稻种植园土壤有机碳含量最高，竹林土壤有机碳含量最低，人工林和荒地居于中间水平。
水稻种植园土壤有机碳的平均含量为31.34 g/kg，而竹林土壤有机碳的平均含量为23.32 g/kg。
碳氮比的大小排序为：“水稻种植园 > 人工林 > 荒地 > 竹林”。
说明水稻种植园土壤有机碳含量较高，但质量较差。
针对有机碳组分特征的研究结果表明，四种土地利用方式下土壤有机碳主要以易氧化态有机碳为主，难降解有机碳含量较少。
水稻种植园和人工林土壤易氧化态有机碳占有机碳总量的比例最高，而竹林土壤难降解有机碳占有机碳总量的比例最高。
这提示我们，不同土地利用方式导致土壤有机碳的化学性质发生了变化，对土壤有机碳地理分布、启动剂质量、以及有机质的生物循环过程等产生了重要影响。
此外，本文还探究了不同土地利用方式下土壤有机碳产生的原因和作用机制。
通过对比不同土地利用方式下土壤物理、化学和生物特性的比较分析，我们发现，水稻种植园和人工林土壤中有机碳含量高主要是因为施肥、收获后残留物未被完全分解成无机物，同时植物根系分泌物的返还也会增加土壤有机碳含量；而荒地和竹林土壤有机碳含量相对较低，主要是因为植被覆盖度低、土壤通气性不好、土壤质地偏轻、农业活动较弱等原因导致。
通过对土地利用方式下土壤有机碳的分析研究，可以为保护土地生态系统和提高土壤质量提供数据和技术支持。
综上所述，不同土地利用方式对土壤有机碳含量和组分有显著影响，有机碳较高的水稻种植园和人工林土壤易氧化态有机碳占比高，难降解有机碳较少，而荒地和竹林土壤相反。
保护性耕作方式对土壤有机碳及组分含量的影响保护性耕作方式对土壤有机碳及组分含量的影响近年来，随着人口的增加和农业的发展，土壤的保护和可持续利用问题日益引起人们的关注。
保护性耕作作为一种可持续的耕作方式，被广泛应用于农田管理中。
它通过合理利用地力、保持土壤水分，有效地改善土壤质量，减少化肥的使用，对土壤有机碳及其组分含量具有积极的影响。
本文旨在探讨保护性耕作方式对土壤有机碳及组分含量的影响，并提供相关的科学依据。
首先，保护性耕作方式能够增加土壤有机碳含量。
有机碳是土壤质地、肥力和水分保持的重要指标，对维持土壤生态系统的稳定具有关键作用。
保护性耕作方式通过减少耕翻，保持植被覆盖和减少农药的使用，能够降低有机碳的氧化速率，从而增加土壤有机碳的积累。
此外，植物残体、根系和土壤微生物的不断输入，也为土壤有机碳的增加提供了有力的支持。
其次，保护性耕作方式对土壤有机碳组分含量也有显著影响。
有机碳主要包括活性有机碳、凝聚有机碳和稳定有机碳三个组分。
活性有机碳是指容易被微生物分解和释放为二氧化碳的有机物质，对土壤肥力起着重要作用。
研究表明，保护性耕作方式能够显著增加土壤活性有机碳的含量，提高土壤肥力和养分循环效率。
凝聚有机碳是指与土壤胶体结合形成的物质，对改善土壤结构和保持水分具有重要作用。
保护性耕作方式能够促进土壤胶体的形成和稳定，增加土壤凝聚有机碳的含量。
稳定有机碳是指不容易被分解和释放的有机物质，对土壤质地和肥力的改善具有重要意义。
保护性耕作方式可以减缓稳定有机碳的氧化速率，增加其在土壤中的积累。
此外，保护性耕作方式还能够影响土壤微生物群落结构和功能。
土壤微生物是土壤生态系统中重要的组成部分，能够参与有机物的分解和循环，对土壤生态功能具有重要作用。
研究表明，保护性耕作方式能够显著增加土壤微生物的丰富度和多样性，提高土壤微生物的活性和功能。
这对于土壤有机碳的积累和保持具有积极的促进作用。
综上所述，保护性耕作方式对土壤有机碳及组分含量具有显著的影响。
XIANGCUNKEJI 2018年10月（下）77耕作措施对土壤有机碳和活性有机碳的影响分析胡娜李广（甘肃农业大学，甘肃兰州730070）［摘要］本文以甘肃省定西市常种春小麦“定西42号”为供试品种，设计1个对照组和3个试验组（传统耕作+秸秆覆盖方式、免耕方式、免耕+秸秆覆盖方式），研究不同耕作措施对土壤有机碳和活性有机碳的影响，以期为相关农业生产活动提供参考。
结果表明，采用保护性耕作方式能够改善土壤环境条件，提升土壤中的有机碳和活性有机碳含量，比传统耕作方式更有利于植物生长。
［关键词］耕作措施；土壤；有机碳；活性有机碳［中图分类号］S34［文献标识码］B ［文章编号］1674-7909（2018）30-77-2在传统农业向现代化农业转型发展的过程中，土地整治越来越受重视。
土地整治的主要目的是改善土壤质量并形成固碳，通过人为措施影响土壤碳库，为农作物生长提供更有利的环境，从而达到优化土地利用和促进农业增效的目的。
1研究背景及现状1.1研究背景农田土壤在陆地生态系统中占有重要地位，虽然受人为干扰较为严重，但也可在短时间内完成碳库调节，对全球碳循环有直接影响。
土壤有机质对作物生长影响较大，但实际仅在土壤总质量中占据较小部分。
土壤活性有机碳则是指土壤中容易分解的有机碳，对环境变化较为敏感，具有移动快、易氧化、易分解和易矿化等特点。
通常将土壤中的活性有机碳称为植物的养分库，可以起到维持土壤结构稳定、为植物供给养分等作用。
我国旱区耕地面积较大，但在传统的粗放式农业发展模式下，资源掠夺现象十分严重，进而引发了水土流失和土地荒漠化等问题。
目前已经有超过80%的农田受到土壤侵蚀，有机碳及生产力水平不断下降。
耕作措施作为土壤有机碳水平的重要影响因素，可以采取合理的翻耕方式，加快有机碳的形成，为植物生长提供养分的同时减少温室气体排放。
因此，目前相关课题的研究逐渐受到了关注［1］。
1.2相关研究现状从现有研究成果来看，保护性耕作措施对于增加土壤中有机质含量有显著效果，相比于常规耕作方法，能够增加土壤表层生物活性，促进有机碳含量的提升，从而增加土壤团聚体的稳定性和水稳定性。
黑土区保护性耕作土壤有机碳动态的模型模拟研究王文俊;梁爱珍;张延;陈学文;黄丹丹【期刊名称】《中国农业科学》【年(卷),期】2024(57)10【摘要】【目的】保护性耕作是恢复和提高土壤肥力的重要措施,土壤有机碳在保持土壤肥力、维持作物生长与保护土壤环境方面具有非常重要的作用。
然而,目前国内仍然缺少研究长期耕作的监测平台,因此采用模型的方法有助于研究长期保护性耕作下土壤有机碳的动态。
【方法】依托东北黑土地保护性耕作长期定位试验地,选取免耕(NT)、秋翻(MP)、垄作(RT)3种处理下的土壤为研究对象,优化过程模型(RothC、AMG模型)与统计模型(MLPNN模型)的结构与参数,对比模拟长期保护性耕作下土壤有机碳储量的动态变化,评估不同模型对保护性耕作土壤有机碳动态模拟与预测的效果,并揭示东北黑土有机碳对保护性耕作的长期响应及其影响因素。
【结果】优化有机碳在模型中各碳库的分配系数后,RothC与AMG模型模拟误差显著降低。
保护性耕作实施的前11年(2001—2012),RothC与AMG过程模型对土壤有机碳的动态变化模拟效果没有显著差异,说明过程模型复杂的结构对持续时间相对较短的试验模拟效果没有显著影响,统计模型MLPNN的模拟结果与过程模型相似,验证了统计模型在田块与样地等小空间尺度内的应用效果。
未来100年RothC与AMG模型预测的MP处理土壤有机碳变化趋势相同,但RothC模型预测结果得出,NT与RT处理土壤有机碳表现出先增长后达到平衡的趋势,但AMG模型模拟的结果却是有机碳一直处于增长趋势,这可能与土壤碳饱和效应与耕作处理的影响有关。
RothC与AMG模型对碳投入都具有很高的灵敏度,但对气候因素与土壤因素变化的响应却存在差异。
【结论】模型模拟长期保护性耕作土壤有机碳动态时需要因地制宜选择合适的预测模型。
在预测保护性耕作土壤有机碳的短期变化时可以采用结构较为简单的AMG过程模型;在进行长期预测时,可以采用结构较为复杂的RothC模型。
耕作措施对土壤有机碳和活性有机碳的影响严昌荣;刘恩科;何文清;刘爽;刘勤【期刊名称】《中国土壤与肥料》【年(卷),期】2010(000)006【摘要】以5年的不同耕作措施处理的长期试验为基础,研究了不同耕作措施对土壤总有机碳、微生物量碳、颗粒有机碳和可溶性有机碳的影响.试验结果显示,秸秆还田、免耕覆盖、浅旋耕和常规耕作等不同耕作措施对0～40 cm土壤有机碳有显著影响,而对40 cm以下土层土壤有机碳的影响较小.免耕覆盖处理可以提高0～10 cm土层有机碳含量,但10～40 cm土层有机碳含量低于秸秆还田和常规耕作处理.与浅旋耕和常规耕作相比,连续5年秸秆还田和免耕覆盖可显著提高0～100 cm土壤有机碳储量.同时,不同耕作措施也影响活性有机碳含量,在0～5 cm土层中,免耕覆盖处理的颗粒有机碳、可溶性有机碳和微生物碳含量最高,其次为秸秆还田、浅旋耕和常规耕作处理.与常规耕作处理相比,秸秆还田处理 20～40 cm土层的颗粒有机碳、可溶性有机碳和微生物碳含量分别提高了7.3%～121.8%、31.8%～49.3%和44.2%～84.6%.【总页数】6页(P58-63)【作者】严昌荣;刘恩科;何文清;刘爽;刘勤【作者单位】中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所,北京,100081;农业部旱作节水农业重点开放实验室,北京,100081;中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所,北京,100081;农业部旱作节水农业重点开放实验室,北京,100081;中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所,北京,100081;农业部旱作节水农业重点开放实验室,北京,100081;中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所,北京,100081;农业部旱作节水农业重点开放实验室,北京,100081;中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所,北京,100081;农业部旱作节水农业重点开放实验室,北京,100081【正文语种】中文【中图分类】S34;S153.6+2【相关文献】1.昆明松华坝水源区不同土地利用方式对土壤有机碳及活性有机碳组分的影响 [J], 朱晓婷;王克勤;陈敏全;赵吉霞;华锦欣2.几种耕作措施对华北潮土活性有机碳的影响 [J], 袁丽伟;刘桂兰;杨志臣;曾宪楠3.耕作措施与秸秆还田方式对土壤活性有机碳库及水稻产量的影响 [J], 王丹丹;曹凑贵4.耕作措施对土壤有机碳和活性有机碳的影响分析 [J],5.围封对流动沙丘表层土壤有机碳、全氮和活性有机碳的影响 [J], 尚雯;李玉强;韩娟娟;赵学勇;张铜会;罗永清;王少昆因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
课时规范练30土壤(2024·山东菏泽二模)土壤有机碳含量是土壤有机质的重要表征,不同的耕作措施会影响有机碳的分解和转化,进而影响土壤有机碳储量,最终影响土壤肥力。
探讨人员选取吉林公主岭、山西寿阳、河北廊坊、山西临汾4个试验点,对比分析传统耕作和免耕两年后土壤表层(20厘米以上)和下层有机碳含量(如图)。
据此完成1~2题。
1.在4个试验点中,免耕对土壤有机碳含量的影响( )A.黑土下层最弱B.褐土表层最强C.潮土表层最强D.黄绵土下层最弱2.免耕疼惜性耕作技术能提高土壤表层有机碳储量,其缘由是( )①秸秆还田增加碳输入量②免耕土壤紧实度高,利于微生物活动促进碳循环③免耕土壤孔隙度较小,降低了有机碳的分解速率④免耕土壤的持水性能较好,能削减因风蚀、水蚀造成的碳损失A.①②③ B.①②④C.①③④D.②③④(2024·山东德州三模)土壤空气中的CO2主要源于土壤微生物分解、根系呼吸等,其变更受到土壤的温度、湿度、孔隙度、有机质等因素的影响。
下图示意亚马孙平原东部森林土壤空气中CO2浓度的变更。
据此完成3~5题。
3.影响亚马孙平原东部森林土壤表层空气中CO2浓度较低的主导因素是( )A.土壤温度B.土壤湿度C.土壤有机质D.土壤透气性4.亚马孙平原东部森林土壤空气中CO2浓度存在干湿季差异,是因为( )①干旱季土壤孔隙度增加②干旱季土壤有机质增加③潮湿季根系呼吸作用增加④潮湿季微生物分解增加A.①②B.①④C.②③D.③④5.与亚马孙林区相比,我国东北林区土壤空气中的CO2浓度( )A.更高B.更低C.一样D.无法推断(2024·山东济南试验中学一模)黄土塬面的土地利用方式影响土壤理化性质。
在四种不同土地利用方式下,土壤导水率与土壤含水率在垂直方向上差异明显(见下图)。
据此完成6~7题。
6.导致农田表层土壤导水率极低的缘由最可能是( )A.收割踩踏B.蒸发量大C.盐碱结壳D.耕作扰动7.果园土壤含水量在200~500厘米土层深度范围内下降较快,其主要影响因素是( )A.根系深度B.地下水位C.土壤质地D.成土母质(2024·江西开学摸底考试)气候倾向率反映气候要素的变更趋势,包括气温倾向率(反映气温的变更趋势,气温倾向率为负值,说明随时间的推移,气温呈下降趋势)和降水量倾向率(单位:毫米/10年),常适用于表示深层地温的长期变更趋势。
第26卷第9期自然资源学报Vol.26No.92011年9月JOURNAL OF NATURAL RESOURCES Sep．，2011收稿日期：2010－09－03；修订日期：2011－03－25。
基金项目：国家自然基金项目（40771132，31060178）；甘肃省高等学校研究生导师科研项目计划（1002－09）。
第一作者简介：马玉芳（1987－），女，甘肃瓜州人，硕士研究生，主要从事农业系统模拟与土壤碳氮循环的研究。
E-mail ：awnklm@163．com*通讯作者简介：张仁陟（1961－），男，甘肃静宁人，教授，博士生导师，主要研究方向为恢复生态学。
E-mail ：zhan-grz@gsau．edu．cn不同耕作措施下土壤有机碳含量的模拟研究马玉芳，蔡立群，张仁陟*（甘肃农业大学资源环境学院，兰州730070）摘要：应用甘肃农业大学定西旱农综合试验站的2001—2008年长期定位实验数据对DNDC 模型进行验证，4个处理的相对误差均小于ʃ10%，均方根误差在6.41% 12.96%之间，模型模拟值与实测值表现出较强的一致性，证明DNDC 在模拟预测该地区土壤有机碳储量上是可行的。
对定位试验的4个处理的长期（100a ）模拟表明，免耕覆盖秸秆（NTS ）和传统耕作+秸秆还田（TS ）能够较大幅度地提高土壤有机碳含量，其土壤有机碳含量分别较初始值增加了74.76%和71.13%，免耕（NT ）处理下土壤有机碳含量增加了39.18%，趋势较为平缓。
而传统耕作不覆盖（T ）处理下土壤有机碳呈下降趋势，较初始值减少了35.54%。
土壤有机碳含量对土壤性状以及耕作管理措施变化的响应模拟研究表明，秸秆还田和施用有机肥是最有效的提高土壤有机碳含量的耕作措施，而土壤性状，尤其是初始有机碳含量是影响土壤有机碳变化的最主要敏感因素。
DNDC 模型模拟得出，实行秸秆覆盖或还田及免耕等耕作措施将有效持续地增加土壤有机碳含量，提高土壤的可持续利用能力。
关键词：土壤；土壤有机碳；DNDC 模型；耕作方式中图分类号：S181；S153．6+2文献标志码：A 文章编号：1000－3037（2011）09－1546－09土壤碳库是陆地生态系统最大的碳库，是全球碳循环的重要组成部分，在全球碳收支中占主导地位［1］，因此与温室效应及气候变化有着密切的联系，影响着CO 2的吸收与排放。
与自然土壤相比，农田土壤在全球碳库中最活跃。
在自然因素和农业管理措施（如：耕作、施肥和灌溉等）的作用下，农田土壤碳库在不断地变化［2］。
农业土壤一般被认为是大气温室气体的提供者［3］，联合国粮农组织新近指出，耕地释放出大量的温室气体，超过全球人为温室气体排放总量的30%，相当于1.5ˑ1011t 的CO 2。
土壤有机碳是土壤质量的核心，在全球碳循环中起着关键的作用。
土壤有机碳的数量和质量影响着土壤性质、过程和行为，在维持土壤质量、控制养分和污染物的生物有效性方面起重要的作用［4］。
因而探寻合理的农业措施对于提高土壤有机碳的积累、改善土壤的质量、提高生产力、降低CO 2排放以及缓解全球气候增温效应等有着重要意义。
为了描述农业生态系统中有机碳氮循环的复杂的生物地球化学过程，科学家们自20世纪80年代开始致力于发展各种生态系统的碳氮循环计算机模拟模型，到目前为止，已有十几个这种模型发表。
在这些模型里，DNDC 模型以其比较精确的模拟结果和简单的参数输入被广泛应用［3］。
DNDC 模型目前已在世界许多地区得到验证并开展了应用研9期马玉芳等：不同耕作措施下土壤有机碳含量的模拟研究1547究［5-7］，在2000年结束的亚太地区全球变化国际研讨会上，DNDC被指定为在亚太地区进行推广的首选生物地球化学模型［8］。
而在我国DNDC模型也已有验证和相关方面的应用研究。
王立刚、陈晨等从模拟分析耕地土壤碳变化的角度出发，利用实验站长期定位试验的实际测定结果验证DNDC模型，发现DNDC模型模拟结果与实测值之间表现出较强的一致性［3，9］。
定西市安定区位于西部黄土高原旱作农业区，长期的传统耕作方式造成了该地区土壤有机质耗竭和肥力下降，农业生产低而不稳，是我国农业发展难度较大且潜力未得到发掘的区域。
本研究在长期定位试验的基础上，验证了该模型在黄土高原旱作农业区应用的可行性，模拟研究了不同耕作措施对土壤碳库的长期影响，以期为提高该地区农业生态系统土壤可持续利用能力提供科学依据。
1试验设计与方法1.1DNDC模型简介DNDC（脱氮－分解）模型是美国New Hampshire［10］发展起来的以模拟农业生态系统中碳氮循环为目的的生物地球化学模型。
模型由6个子模型构成，分别模拟土壤气候、农作物生长、有机质分解、硝化、反硝化和发酵过程，这些过程描述了土壤有机质的产生、分解和转化，最后给出土壤有机碳各组分动态含量和CO2、CH4、N2、NO和N2O等温室气体通量［8］。
运行模型的输入数据包括逐日气象数据（气温及降水）、土壤性质（容重、质地、初始有机碳含量及酸碱度）、土地利用（农作物种类和轮作）和农田管理（翻耕、施肥、灌溉、秸秆还田比例和除草等），点位模型只要根据轮作情况输入数据，便可进行多年模拟［10］。
1.2田间试验设计本文采用甘肃农业大学定西旱农综合试验站的实验数据（2001—2008年）对模型进行验证。
试区位于陇中黄土高原半干旱丘陵沟壑区的定西市李家堡镇麻子川村。
该区属中温带偏旱区，平均海拔2000m，年均气温6.4ħ，有效积温（≥10ħ）2239.1ħ，多年平均年降水390.9mm，为典型的雨养农业区。
土壤为典型的黄绵土，土质绵软，土层深厚，质地均匀，贮水性能良好；表层土壤初始（2001年）有机质含量13.15g/kg，土壤容重1.29g/cm3，pH值8.3。
定位试验始于2001年8月，采用春小麦和豌豆双序列轮作方式（本文将按照2002年豌豆→2003年小麦→2004年豌豆顺序轮作的序列简称为W→P→W序列，将按照2002年小麦→2003年豌豆→2004年小麦顺序轮作的序列简称为P→W→P序列）。
各序列分别设4个处理，4次重复，随机区组排列，小区面积为84m2（21mˑ4m）。
具体处理方式见表1。
表1试验处理描述Table1Experimental design代码处理耕作模式T传统耕作不覆盖试验地在扦插收获后三耕两耱。
8月收获后马上进行第一次耕作，8月底和9月分别进行第二、三次耕作，耕深依次为20cm、10cm和5cm。
9月第三次耕后耱一次，10月结冻前再耱一次。
NT免耕全年免耕，播种时用免耕播种机一次性完成播种和施肥，收获后用2-D丁酯除草TS传统耕作+秸秆还田耕作方式同T，在第1次耕作的同时将秸秆翻入土壤NTS免耕覆盖秸秆全年免耕，作物收获后所有秸秆脱粒后立即还原小区1548自然资源学报26卷供试作物为春小麦（定西35号，播种量187.5kg/hm2）和豌豆（绿豌豆，播种量180kg/hm2）。
施肥方式为：春小麦各处理均施纯N105kg/hm2，纯P2O5105kg/hm2（AU+二铵）；豌豆各处理均施纯N20kg/hm2，纯P2O5105kg/hm2（磷酸二铵+过磷酸钙），T、NT、TS、NTS所有肥料均在播种时施入，播深均为7cm。
TS和NTS处理所用的覆盖材料为当年产的小麦秸秆，经翻晒后切成10cm左右均匀撒布于小区内，用量为2750kg/hm2。
各实验年份播种量及施肥方式均相同。
2结果与分析2.1模型的验证本文采用试验站长期定位试验测得的3个处理（NT、TS、NTS）土壤有机碳含量分别与模型模拟值对比，以此验证DNDC模型。
对模拟结果采用3种方法进行分析：①相关系数法；②相对误差法［11］，公式为E=100n∑ni=1（Oi－Pi）/Oi（1）式中，E为相对误差，Oi 为观测值，Pi为预测值，n为观测样本数；③均方根误差法［12］，公式为：SE=100珚O∑ni=1（Oi－Pi）2/n（2）式中，SE为均方根误差，Oi为观测值，珚O为观测值的平均值，P i为预测值，n为观测样本数。
由图1可以看出，不同耕作方式对表层土壤（0 10cm）有机碳含量的影响有较大差异。
对照T处理，NTS、TS以及NT处理均能显著增加土壤有机碳含量，其中以NTS处理效果最明显，使得土壤有机碳含量比初始值增加了39.75%，TS、NT次之，分别使土壤有机碳含量增加了38.50%、36.78%，而T处理土壤有机碳降低了3.01%。
NTS与TS处理由于有秸秆的加入，增加了土壤有机碳含量，而免耕又减少了对土壤的扰动，改善了土壤结构和通气状况，增加了土壤生物的数量和活性，促进了地表覆盖物的腐解速率，使得NTS处理土壤有机碳含量较TS和NT增长快。
分析表2，模拟值与实测值的相关系数（0.895 0.977）接近于陈晨等［9］的验证结果（0.892 0.945）。
从模拟的相对误差来看，NT、TS和NTS三个处理的相对误差均小于ʃ10%，均方根误差在6.41% 12.96%，与刘清等的验证结果较为接近（7.06% 11.79%）［12］，模型模拟值与实测值表现出较强的一致性，由此可以得出DNDC在模拟预测该地区土壤有机碳储量上是可行的。
表2模型精度评价的结果Table2Results from precision evaluation experiment处理相关系数r相对误差E均方根误差SET0.8948－0.48% 2.85%NT0.92867.60%12.96%TS0.9443－7.30%9.88%NTS0.9774－4.10% 6.41%9期马玉芳等：不同耕作措施下土壤有机碳含量的模拟研究1549图1土壤有机碳实测值与DNDC模拟值的对比Fig.1The SOC values simulated with DNDC model and measured on four treatments2.2土壤有机碳对土壤性状与耕作方式的敏感性分析农田土壤有机碳的含量与变化是在自然和人为因素共同作用下的结果，人类活动能够对土壤有机碳的积累起到干扰、延缓或加速的作用［13］。
此外，不同土壤初始有机质含量，或不同土壤质地条件下，土壤有机碳的积累也有较大差异［14］。
本研究采用模型模拟的方法，在该区域传统耕作方式的基础上，改变土壤或耕作管理条件组成敏感因子变更系列，包括土壤质地（ST）、初始SOC含量（IS）、秸秆还田率（CR）、化肥施用量（FT）、有机肥施用量（MN）、灌溉指数（IR）等，并设置了一系列变更系数，来分析各因子对该地区土壤碳氮储量的影响程度。
该区域土壤为中壤土，试验初始（2001）年测得有机质为13.15g/kg，pH值为8.3，土壤容重为1.29g/m3。
