采样深度和计算方法影响保护性耕作土壤碳氮储量的评估结果

为探讨不同年限耕作措施下土壤有机碳(SOC)和全氮(TN)在土壤剖面中的分布和累积特征,了解采样深度和计算方法对SOC和TN储量评估结果的影响,基于山东桓台(5a)和河北栾城(17a)耕作定位试验,设置翻耕(CT)、旋耕(RT)和免耕(NT)三个处理(秸秆均还田),分析土壤剖面中(桓台60cm;栾城50cm)土壤容重(ρb)、SOC和TN浓度的分布特征,并比较不同土层深度下“固定深度法(FD)”和“等效重量法(ESM)”所计算SOC和TN储量的差异。结果表明,连续多年保护性耕作后,NT处理较CT促进了SOC和TN储量在表层积累,增加了SOC和TN浓度的层化比率(SR)值。在山东桓台试验点,NT处理较CT显著增加了0-5cm土层SOC和TN储量(P<0.05),增幅分别为29%和30%,而整个土壤剖面(0-60cm)的碳氮储量分别降低8%和10%。河北栾城试验点,0-10cm土层NT和RT处理较CT分别增加SOC储量10%和14%,但在≥20cm剖面中不同耕作处理之间的碳氮储量无显著差异。由于各处理之间ρb的差异,传统FD法高估了山东桓台免耕处理SOC和TN储量,但低估了河北栾城碳氮储量。因此,为准确评估不同耕作措施下土壤碳氮固持效应,推荐在“深层采样”(≥30cm)策略基础上,利用ESM法计算其储量。保护性耕作对改善土壤质量有积极作用,但其通过土壤碳截留以缓解气候变化的潜力不应该被高估。