當談到農田生態系統的溫室效應貢獻時，大家想到的往往是旱地氧化亞氮（N2O）和水田甲烷（CH4）排放，常常忽視了高水肥投入、輪作和秸稈還田等管理措施產生的農田固碳效應，綜合考慮碳循環和溫室氣體交換過程，農田到底是總的溫室氣體排放源還是吸收匯？

中國科學院大氣物理研究所地氣碳氮交換研究團隊在汾渭平原典型冬小麥-夏玉米輪作農田和棉花田上開展了兩週年溫室氣體（N2O、CH4和二氧化碳）地氣界面交換通量和淨生態系統碳收支觀測研究。對於一年兩熟的玉麥輪作農田，高的水肥投入促進淨生態系統生產力，高生產力和秸稈還田的管理措施使輪作農田成爲重要的碳匯，雖然水肥投入激發了N2O排放，但綜合考慮對大氣CH4的吸收和固碳作用，輪作農田總體表現爲溫室氣體吸收匯。對於一年一熟的棉花田，長達5個月的裸土休閒期，導致大量的二氧化碳排放，全年尺度表現爲顯著的碳排放源，吸收大氣CH4的負輻射強迫貢獻和排放N2O的正負輻射強迫貢獻大致相抵，因此單季棉花表現爲淨碳源和溫室氣體排放源。

在固碳方面，一年兩熟耕作制度明顯優於一年一熟耕作制度，因此汾渭平原傳統的糧食作物（一年兩熟）和纖維作物（一年一熟）輪作，有助於維持農田土壤碳庫平衡。

但是，兩方面因素會削弱輪作農田固碳和作爲溫室氣體吸收匯的功能：農化品生產和農業機械操作（水電消耗）過程的溫室氣體排放；氣象災害（風災、冰雹和乾旱）降低農田固碳能力，如第一個觀測週年，風災致玉米倒伏，顯著降低淨生態系統生產力，使玉麥輪作農田由碳匯變成碳源。

以上成果發表於環境科學與生態學期刊Science of the Total Environment。

論文信息：Chunyan Liu, Zhisheng Yao, Kai Wang, Xunhua Zheng, Baoguo Li, 2018, Net ecosystem carbon and greenhouse gas budgets in fiber and cereal cropping systems. Science of the Total Environment, 647: 895-904.

圖：汾渭平原玉麥輪作農田和棉田淨生態系統碳和溫室氣體收支

來源：中國科學院大氣物理研究所

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