周文婷，黃毅斌，王義祥，鐘珍梅，翁伯琦

(1.福建師范大學地理科學學院，福建 福州 350007； 2.福建省農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所，福建 福州 350013)

隨著全球氣候變化研究的不斷深入，對全球氣候變暖形成原因的理解也產(chǎn)生了一些分歧：一部分人認為人類改造自然的活動是全球氣候變暖的主要原因[1]；另一部分人認為全球氣候變暖是氣候周期性變化的結果，太陽活動和火山活動是引起變化的主要原因，而人類活動不是決定性原因[2-4]。但不論主要原因是什么，人類活動對整個地球系統(tǒng)產(chǎn)生的巨大影響不容忽視，人類活動排放出以CO2為主的溫室氣體引起了全球碳循環(huán)的變化，進而影響到全球氣候的變化。碳循環(huán)研究在此種局勢下顯示出極為重要的意義。

根據(jù)Falkowski等[5]的研究結果，陸地生態(tài)系統(tǒng)蓄積了總量大約為2 000 Gt(1 Gt=1×1015g)的碳，盡管相較于巖石圈>6×107Gt和海洋3.84×104Gt的碳量十分微弱，但是人類主要的生產(chǎn)生活空間位于陸地上，其行為直接影響陸地生態(tài)系統(tǒng)，使得這部分碳儲量的變化體現(xiàn)出非同一般的可變性和極為顯著的重要性。土壤碳庫是溫室氣體重要的釋放源，也是重要的吸收匯[6]。人類活動的強烈影響，導致全球碳循環(huán)中的最大不確定性主要來自陸地生態(tài)系統(tǒng)。陸地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)過程可以解釋為：植物通過光合作用使大氣中的CO2形成有機物并固定在體內(nèi)，而后，一部分有機物通過植物的呼吸作用和土壤及枯枝落葉層中有機質(zhì)的降解返還大氣。這一個循環(huán)過程就形成了大氣-陸地植被-土壤-大氣整個陸地生態(tài)系統(tǒng)的碳循環(huán)[7]。

在人類活動中，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對陸地生態(tài)系統(tǒng)有著巨大的影響，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)不僅改變了原有的土地利用方式，原有植被種類，甚至土壤類型，且對原有碳循環(huán)產(chǎn)生了極為重要的影響。1850-1990年期間，土地利用變化造成的CO2排放量約為124 Gt，而其中貢獻最大的是農(nóng)業(yè)的擴張。在農(nóng)業(yè)活動中，耕地所造成的總凈通量約占68%，牧草占13%，遷移農(nóng)業(yè)占4%[8]。人類活動已經(jīng)強烈改變了原有的全球碳循環(huán)模式[8]。

1 農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)碳源？碳匯？

農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)是碳匯還是碳源，這是首先需要回答的問題。

農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)既可以是碳匯，也可以是碳源。農(nóng)業(yè)碳排放主要源于農(nóng)業(yè)廢棄物、家畜腸道發(fā)酵、家畜糞便管理、農(nóng)業(yè)能源利用、稻田以及生物燃燒。而農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的碳主要固定在作物和土壤中。農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中，農(nóng)田管理措施、土壤性質(zhì)是影響土壤有機碳固定、轉(zhuǎn)化及釋放的主要因素，同時還受土地利用方式、植物品種、氣候變化等多種因素影響[6]。不同的農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)因自身特點呈現(xiàn)出不同的碳通量，同一農(nóng)業(yè)系統(tǒng)因管理方式或利用方式不同，甚至可以由碳源(匯)轉(zhuǎn)變?yōu)樘紖R(源)。如趙成義[9]利用田間試驗數(shù)據(jù)及地面調(diào)查數(shù)據(jù)對綠洲農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)進行研究，發(fā)現(xiàn)玉米(Zeaymays)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)對CO2的固碳量最大，24 h固定量可達38.47 g·m-2，就年固碳量來看，綠洲玉米生態(tài)系統(tǒng)可達141.66 t CO2·hm-2·a-1，遠高于小麥(Triticumaestivum)生態(tài)系統(tǒng)的122.60 t CO2·hm-2·a-1和棉花(Gossypiumspp.)生態(tài)系統(tǒng)的50.39 t CO2·hm-2·a-1；高山草地對CO2也有凈固定能力，24 h固定量可達11.52 g·m-2；而云杉(Piceaasperata)林地對CO2有凈釋放能力，24 h釋放量為4.22 g·m-2。

20世紀80年代以前，我國農(nóng)業(yè)土壤有機碳總體上以釋放為主，進入20世紀80年代中期以來，我國土壤有機碳總體上出現(xiàn)了穩(wěn)定和增加的趨勢。田云和張俊飚[10]將1995-2010年的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)碳排量、碳匯量進行測算，發(fā)現(xiàn)中國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)均表現(xiàn)為碳匯功能；總體上中國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)碳排量、碳匯量和凈碳匯量均保持上升態(tài)勢。得此結果，一方面是由于農(nóng)業(yè)經(jīng)濟向多元化發(fā)展，高產(chǎn)高效和保護性農(nóng)業(yè)技術得到推廣應用；另一方面是由于全國范圍的區(qū)域農(nóng)業(yè)開發(fā)計劃的實施，土壤得到保持和培肥，土壤有機碳得以積累[11]。盡管目前中國農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)尚能夠發(fā)揮其較好的碳匯功能，但是根據(jù)多位學者估算,中國的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)年碳排放量仍不容樂觀。目前，中國的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)碳排量呈增加趨勢，且東部地區(qū)>中部地區(qū)>西部地區(qū)(表1)。

2 農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)主要影響因素

2.1農(nóng)業(yè)管理方式 與常規(guī)耕作方式相比，免耕少耕措施對土壤有機碳庫增加和微生物量碳變化有顯著影響，已有眾多研究表明，免耕少耕可顯著增加土壤有機碳含量。王小彬等[15]對旱地農(nóng)田不同耕作系統(tǒng)進行對比，得出傳統(tǒng)的耕作下，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中包括耕作、施肥、農(nóng)藥和灌溉等投入可成為重要的溫室氣體排放“源”，直接或間接影響系統(tǒng)的能耗和土壤碳循環(huán)及有機質(zhì)分解，在此過程中排放和釋放CO2，旱地農(nóng)田為碳源，而少耕和免耕的農(nóng)田呈現(xiàn)為碳匯，且免耕農(nóng)田碳匯效應大于少耕農(nóng)田。傳統(tǒng)的耕作方式破壞土壤的團聚體結構，使土壤有機碳失去保護暴露出來；耕作中表層的土壤充分混合，干濕交替的頻度和強度增加，土壤的通氣性及孔性變好，土壤水分及其溫度狀況均得到一定改善，微生物活性提高，加速土壤有機碳的分解[16]。有研究者指出，免耕是否有利于增加土壤碳截存，依賴于實施免耕措施的時間長短。對傳統(tǒng)耕作的農(nóng)田實行免耕，在剛開始實行階段，不僅不會提高地壤碳截存，甚至會引起土壤碳截存的降低，如果長期實施免耕措施，則會有利于增加土壤碳截存[17]。在棄用地上種植一些四季常綠的植物，將產(chǎn)生額外的環(huán)境效益，再采用少耕免耕的農(nóng)業(yè)措施，將大大提高棄用地對大氣中CO2的固定[16]。Hollinger等[18]研究了免耕條件下美國西部地區(qū)玉米和大豆(Glycinemax)輪作農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的碳平衡，結果表明，在田間尺度上，玉米和大豆地均表現(xiàn)為碳匯，每年的凈吸收量分別為576和33 g·m-2。研究者在美國、加拿大、中國等地區(qū)進行試驗發(fā)現(xiàn)，不同地區(qū)、不同土壤類型以及不同開墾年限，開墾對土壤有機碳含量產(chǎn)生的影響不同，有機質(zhì)含量下降變化幅度在10%～60%，可使原有系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為碳源，或碳源效益加深[19-20]。

表1 中國農(nóng)業(yè)碳排放量Table 1 Agricultural carbon emissions in china

化肥的使用能改變土壤有機碳含量。有研究認為，長期施用農(nóng)業(yè)化肥有利于土壤有機碳含量增加[21]。尤其在有機質(zhì)含量較低的土壤上，施用足量化肥對提高土壤有機碳含量具有極為顯著的作用，同時也認為化肥對土壤有機碳的影響有一定的限度[22]。但也有研究認為，農(nóng)作物施用化肥與農(nóng)業(yè)土壤有機碳間存在顯著的負相關[23]。只有化肥與有機肥配合施用才有利于土壤有機碳含量的增加[24]。

不同的農(nóng)業(yè)管理措施會使土地有不同的固碳潛力，已有多位學者進行了估算(表2)。對多種農(nóng)業(yè)管理措施的固碳潛力進行比較，其中合理施肥的固碳作用最大，其次是構建農(nóng)林復合系統(tǒng)與施糞肥；而免耕、保護性耕作和作物還田的固碳作用不明顯。因此，人類進行農(nóng)事活動時，可多選擇合理施肥、構建農(nóng)林復合系統(tǒng)、種草、輪作等相對固碳作用較強的農(nóng)業(yè)管理措施，以更好地發(fā)揮農(nóng)業(yè)碳匯功能。

表2 不同管理措施下的農(nóng)業(yè)固碳潛力Table 2 Estimation of potentials for agricultural carbon sequestration by different management practices

2.2土地利用方式 根據(jù)IPCC估算，由于土地利用變化引起的CO2排放量能夠達到人類活動引起的總排放量的1/3[35]，通過土地利用方式的轉(zhuǎn)變將會增加1.6×1015g的碳排放[36]。土地利用形式變化是除了石油燃燒之外引起大氣 CO2濃度升高最為重要的因素，其中主要是農(nóng)業(yè)用地面積(耕地和牧場)的擴大和森林面積的減少。這一土地利用的變化不但會降低地上植被碳截存，還會引起地下土壤碳截存的下降；林地或草地轉(zhuǎn)變?yōu)楦夭坏珪鹜寥烙袡C碳的下降，而且經(jīng)過多年的種植后，土壤中的有機碳仍然不能恢復到土地利用前的水平[23]。孟靜娟等[37]將水田修整為橘園后，最初幾年土壤的固碳能力明顯降低，而這是由于當土地利用方式變化時，受到人為擾動，土壤呼吸和有機碳分解速率加快，土壤的緩性碳庫與惰性碳庫會降低，相對的碳匯能力下降。

林地和草地向農(nóng)田轉(zhuǎn)化是目前農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中較主要的土地利用變化方式，這種改變會造成地表有機質(zhì)的侵蝕，增加有機碳的損失。研究表明，在農(nóng)牧交錯區(qū)大量天然草地被開墾為農(nóng)田時，會加速有機質(zhì)分解，使0-50 cm土層有機質(zhì)含量大大降低[38]。而生態(tài)系統(tǒng)的恢復、保護與管理實踐可以儲存、維持和增大土壤碳截存[39]，通過對果園土地的生草處理，每年可增加3 400.0 kg·hm-2的有機碳儲量[40]；Kroodsma和Field[41]將稻田改種葡萄(Vitisvinifera)及其他果樹，經(jīng)過多年生長后，發(fā)現(xiàn)碳匯分別增加了23.0%及54.4%。

2.3全球變暖 有研究指出陸地生態(tài)系統(tǒng)在溫暖時期多表現(xiàn)為碳源，而在冷涼時期多表現(xiàn)為碳匯，研究者指出隨著溫度升高，火災和呼吸作用釋放的CO2要遠遠高于植物的凈初級生產(chǎn)量的增加[42-43]。在目前大氣CO2濃度下，C3植物光合作用沒有達到飽和，CO2濃度增加能夠提高光合作用水分利用效率，延長季節(jié)性干旱生態(tài)系統(tǒng)植被生長期，增加C3和C4植物凈初級生產(chǎn)量[5,44-45]。溫度升高和溫室氣體增加可提高光合效率和干物質(zhì)積累，光合產(chǎn)物向根際輸出量比例增大，從而將導致土壤有機碳輸入量增加。眾多研究表明，CO2濃度升高，更多的碳將貯存于地下。大氣CO2濃度升高也將影響土壤有機碳的分解過程。大氣CO2濃度升高，植被的群落結構發(fā)生變化，植物地上部分生物量增加，使進入土壤的凋落物數(shù)量增加。CO2濃度升高，植物的光合特性改變，葉片的化學成分也會發(fā)生一定變化，如非結構性碳水化合物含量增加，次生代謝物如酚類含量增加。這些將影響凋落物的成分及其在土壤中的降解速率[6]。CO2濃度升高后，易分解水溶性碳輸入土壤量增大，抑制了植物殘體和原有土壤有機質(zhì)的降解，從而促進土壤有機物的累積[46]。隨著全球變暖，一些地區(qū)降水會持續(xù)增加，降水和濕度增加不僅能夠給植物根系提供更多水分，而且額外的濕度使植物的氣孔張開的更大，讓更多的CO2進入植物體，使光合作用過程更為迅速。但情況如果相反，許多碳匯功能將迅速消失[44]。

也有相反的研究結果，北溫帶和溫帶歐洲陸地植被生長期在一段研究時間內(nèi)有所延長，增加了生產(chǎn)量和碳儲量，但CO2通量測定卻沒有發(fā)現(xiàn)這些生態(tài)系統(tǒng)有明顯的響應成為凈碳匯[47]。在溫度升高的環(huán)境下，微生物異養(yǎng)呼吸增強，會抵消因CO2濃度增加引起植物凈初級生產(chǎn)量增加的量，甚至超過這一部分的量[5]。溫室氣體增加，全球變暖，土壤溫度上升，將促進土壤有機質(zhì)的分解，因此，有學者認為土壤總有機質(zhì)含量保持恒定不變[48-49]。

綜合上述研究，全球變暖對于農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)主要碳循環(huán)過程和植被、土壤碳庫、凋落物的影響是必然的，但是在氣候變暖條件下，農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)究竟表現(xiàn)為碳源或碳匯功能尚存在很大爭議。

3 農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)研究方法——模型模擬

隨著人們對農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)過程的不斷深入研究，應用于農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的碳循環(huán)模型逐漸發(fā)展起來。模型方法能夠綜合氣候、大氣和人類活動等諸多因素，綜合分析碳循環(huán)的動態(tài)變化過程及其反饋關系；能夠跨越時空尺度范圍，分析過去和預測未來的農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)碳源/碳匯分布特征。因此，模型方法日益成為農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)研究中運用最多的方法。

目前農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)研究模型有10余種，較為成熟的有RothC、CENTURY、DNDC和CASA。這些模型以氣象、土壤、土地利用和農(nóng)田管理等為驅(qū)動條件，對土壤有機質(zhì)的產(chǎn)生、分解和轉(zhuǎn)化等過程進行數(shù)字模擬。

RothC模型是在英國洛桑試驗站長期試驗的基礎上建立的土壤有機碳周轉(zhuǎn)模型。該模型將有機碳庫分為易分解植物殘體、難分解植物殘體、微生物生物量、腐殖化有機質(zhì)和惰性有機質(zhì)。此模型僅與土壤過程有關，不含植物生長的子模型，不計算作物地上生物量歸還到土壤中的有機碳數(shù)量。主要考慮的參數(shù)包括土壤溫度、濕度、粘粒含量、植被覆蓋、有機物料類型及有機碳投入量等。RothC模型結構簡單，所需參數(shù)比較容易獲得，通?？梢暂^好模擬耕層土壤有機碳的動態(tài)[50]。

CENTURY模型是評價農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)土壤有機碳演變最為有效的工具之一，起初用于模擬草地生態(tài)系統(tǒng)的碳、氮、磷、硫等元素的長期演變過程，之后加以改進擴展到森林、稀樹草原、農(nóng)田等生態(tài)系統(tǒng)中。CENTURY模型主要輸入?yún)?shù)包括月平均最高氣溫，月平均最低氣溫，月降水量，作物木質(zhì)素含量，作物氮、磷、硫等元素含量，土壤質(zhì)地，大氣及土壤的氮輸入以及初始土壤碳、氮、磷、硫的含量。正確而有效地確定參數(shù)，從而使CENTURY模型運行有效，是整個模型應用過程中的關鍵。就農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)而言， CENTURY模型需要以下參數(shù)：作物參數(shù)、耕作方式參數(shù)、施肥參數(shù)、收獲參數(shù)、有機肥參數(shù)和地點參數(shù)[51]。

DNDC(反硝化-分解)模型是以模擬農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中碳氮循環(huán)為目的的生物地球化學模型。該模型由6個子模型構成，分別描述了土壤有機質(zhì)的產(chǎn)生、分解和轉(zhuǎn)化過程，最后給出土壤有機碳各組分動態(tài)含量和CO2、CH4、N2、NO和N2O等溫室氣體通量。該模型由區(qū)域性輸入數(shù)據(jù)庫來支持，所輸入數(shù)據(jù)主要分為兩大部分，一部分直接與地理坐標有關，如地形、氣候、植被類型和土壤類型；另一部分與地理坐標沒有直接關系，如農(nóng)作物生理特征、耕作制度、施肥和土壤理化性質(zhì)等。該模型基本設計思路是在驗證點位模型的基礎上根據(jù)各區(qū)域農(nóng)作制度不同特點來編制運行DNDC區(qū)域模型GIS數(shù)據(jù)庫，并在數(shù)據(jù)庫支持下運行模型[52]。

CASA(Carnegie-Ames-Stanford Approach)模型是一種整合遙感參數(shù)和生理生態(tài)參數(shù)的一個陸地生態(tài)系統(tǒng)碳通量模型，該模型所需參數(shù)少，模擬值精度高，已廣泛應用于大尺度陸地生態(tài)系統(tǒng)植被凈初級生產(chǎn)力和碳通量的研究中。該模型是通過計算植被層吸收的入射光合有效輻射和植被將其轉(zhuǎn)化為植物有機碳的效率從而得到植被凈初級生產(chǎn)力。該模型中，植被凈初級生產(chǎn)力主要由植被吸收的光合有效輻射和光能轉(zhuǎn)化率兩個變量決定[53]。

中國農(nóng)業(yè)植被凈初級生產(chǎn)力模型(Crop-C)，是一個具有普適性的模型，它以稻麥作物凈初級生產(chǎn)力模型為基本框架，其模擬對象為占我國農(nóng)作物總播種面積2/3的水稻、小麥、玉米、棉花、油菜(Brassicanapus)和大豆。此模型主要包括兩大功能模塊：光合作用和呼吸作用；土壤-作物系統(tǒng)氮素運移。光合作用和呼吸作用綜合考慮了環(huán)境因子和氮素的影響，土壤-作物系統(tǒng)氮素運移包括了作物氮素吸收、土壤氮礦化和化肥氮釋放。經(jīng)模型分析得出，氣候變暖將降低作物凈初級生產(chǎn)力。該模型關鍵輸入?yún)?shù)包括輻射、溫度、降水、大氣CO2濃度、土壤全氮含量和施氮量。關鍵參數(shù)的微小偏差會導致結果的明顯差異，且主要輸入?yún)?shù)響應的敏感性依次為溫度>光合有效輻射>大氣CO2濃度>土壤全氮含量>施氮量>降水[54]。

4 農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)研究存在問題與展望

4.1強化農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)的多機制多層次相關分析 農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)既是碳源又是碳匯，不同的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)以及不同的管理利用方式等因素都會使該農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)在碳源碳匯之間轉(zhuǎn)換。目前對農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)影響因素的研究多側重于對單因素的考慮，對多因素考慮尚存在缺陷，且對多種因素間的聯(lián)系及其聯(lián)系過程沒有充分認識。全球變暖對農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)碳效應的影響仍然存在很大爭議，溫室氣體增加和溫度上升與碳通量正負相關性仍未能解決[7]。未來可從氣候條件、經(jīng)營管理方式、植物生長特點及土壤碳素轉(zhuǎn)化等其它影響因素綜合分析，從而得出更加全面合理的碳循環(huán)結論。

4.2強化農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)研究的長時間大尺度的觀測研究 陸地生態(tài)系統(tǒng)中碳匯/源的時空變化尚未確定。缺乏對不同生態(tài)系統(tǒng)的結構、養(yǎng)分循環(huán)、水循環(huán)、能量利用、植物光合量、植物呼吸量、土壤呼吸量、土壤碳含量和土壤氮含量的長期觀測數(shù)據(jù)，無法進行長時間大尺度的研究。缺乏對生物地球化學過程和物理氣候過程之間耦合的研究[55]。由于全球及長時間大尺度的農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)研究存在相當大的不確定性，而遙感觀測技術恰好能夠提供大尺度范圍和長時間的檢測、定量化的調(diào)查，因此，可通過定量化的大尺度農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)研究以準確地評估農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)碳匯/碳源的時間和空間分布格局。

4.3強化農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)研究的統(tǒng)一監(jiān)測方法和網(wǎng)絡連接 目前有關農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的碳循環(huán)研究多相對獨立且實驗技術差異較大，因此較難將大范圍的碳通量及碳儲量進行完整對比與綜合評估。有必要建立統(tǒng)一的觀測方法與網(wǎng)絡連接，以保證資料數(shù)據(jù)的可比性和連續(xù)性。

4.4改進農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)的模型方法 目前碳循環(huán)研究運用較多的是模型方法，該方法應用時多采用一些定量化結果，而此結果多采用的是一些經(jīng)驗數(shù)據(jù)，具有很多不確定性，易造成模型模擬結果的差異性。該方法很難真實反映農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)變化的動態(tài)過程，因此農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)模型的建立，應更加注重過程機理的動態(tài)研究，加強其在多種機制影響下多層次綜觀考量的定量研究；且可將模型與遙感、GIS技術結合，模擬大尺度的農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)過程。

[1] 秦大河,陳振林,羅勇,等.氣候變化科學的最新認知[J].氣候變化研究進展,2007,3(2):63-73.

[2] 布萊恩特E.氣候過程和氣候變化[M].劉東生,等譯.北京:科學出版社,2004:1,18,19,122,130,158.

[3] Friis-Christensen E,Lassen K.Length of the solar activity closely associated with climate[J].Science,1991,254(5032):698-700.

[4] 楊學祥,陳殿友.火山活動與天文周期[J].地質(zhì)評論,1999,45(增刊):33-42.

[5] Falkowski P,Scholes R J,Boyle E,etal.The global carbon cycle:A test of our knowledge of earth as a system[J].Science,2000,290:291-296.

[6] 王樹濤,門明新,劉微,等.農(nóng)田土壤固碳作用對溫室氣體減排的影響[J].生態(tài)環(huán)境,2007,16(6):1775-1780.

[7] 陶波,葛全勝,李克讓,等.陸地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)研究進展[J].地理研究，2001,20(5):564-575.

[8] Houghton R A.The annual net flux of carbon to the atmosphere from changes in land use 1850～1990[J].Tellus,1999,51B:298-313.

[9] 趙成義.陸地不同生態(tài)系統(tǒng)土壤呼吸及土壤碳循環(huán)研究[D].北京:中國農(nóng)業(yè)科學院,2004.

[10] 田云,張俊飚.中國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)凈碳效應分異研究[J].自然資源學報，2013,28(8):1298-1309.

[11] 潘根興,李戀卿,張旭輝,等.中國土壤有機碳庫量與農(nóng)業(yè)土壤碳固定動態(tài)的若干問題[J].地球科學進展,2003,18(4):609-618.

[12] 李波,張俊飚,李海鵬.中國農(nóng)業(yè)碳排放時空特征及影響因素分解[J].中國人口·資源與環(huán)境,2011,21(8):80-86.

[13] 楊鈞.中國農(nóng)業(yè)碳排放的地區(qū)差異和影響因素分析[J].河南農(nóng)業(yè)大學學報,2012,46(3):336-342.

[14] 李國志,李宗植,周明.碳排放與農(nóng)業(yè)經(jīng)濟增長關系實證分析[J].農(nóng)業(yè)經(jīng)濟與管理,2011(4):32-39.

[15] 王小彬,王燕,代快,等.旱地農(nóng)田不同耕作系統(tǒng)的能量/碳平衡[J].生態(tài)學報,2011,31(16):4638-4652.

[16] 盛婧,趙德華,陳留根.農(nóng)業(yè)生產(chǎn)措施對土壤碳庫的影響[J].生態(tài)環(huán)境,2006,15(2):386-390.

[17] Six J,Ogle S M,Breidt F J,etal.The potential to mitigate global warming with no-tillage management is only realized when practised in the long term[J].Global Change Biology,2004,10:155-160.

[18] Hollinger S E,Bernacchi C J,Meyers T P.Carbon budget of mature no-till ecosystem in north central region of the United States[J].Agricultural and Forest Meteorology,2005,130:59-69.

[19] Eck H V,Stewart B A.Effects of long-term cropping on chemical aspects of soil quality[J].Joumal of Sustainable Agriculture,1998,12(2/3):5-20.

[20] 梁文舉,聞大中,李維光,等.開墾對農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)土壤有機碳動態(tài)變化的影響[J].農(nóng)業(yè)系統(tǒng)科學與綜合研究,2000,16(4):241-244.

[21] 曾駿,郭天文,包興國,等.長期施肥對土壤有機碳和無機碳的影響[J].中國土壤與肥料,2008(2):11-14.

[22] 林治安,趙秉強,袁亮,等.長期定位施肥對土壤養(yǎng)分與作物產(chǎn)量的影響[J].中國農(nóng)業(yè)科學,2009,42(8):2808-2819.

[23] Russell A E,Laird D A,Parkin T B,etal.Impact of nitrogen fertilization and cropping system on carbon sequestration in Midwestern Mollisols[J].Soil Science Society of America Journal,2005,69:413-422.

[24] Wu T Y,Schoenau J J,Li F M,etal.Influence of cultivation and fertilization on total organic carbon and carbon fractions in soils from the Loess Plateau of China[J].Soil and Tillage Research,2004,77:59-68.

[25] Batjes N H.Mitigation of atmospheric CO2concentrations by irrcreased carbon sequestration in the soil[J].Biological Fertility Soils,1998,27:230-235.

[26] Wang X K,Lu F,Han B,etal.Carbon seqestration by cropland soil in China:Potential and feasibility[J].Earth and Environmental Science,2009,6:242-247.

[27] 陳泮勤,王效科,王禮茂.中國陸地生態(tài)系統(tǒng)碳收支與增匯對策[M].北京:科學出版社,2008:198-199,236-244.

[28] 郭然,王效科,逯非,等.中國草地土壤生態(tài)系統(tǒng)固碳現(xiàn)狀和潛力[J].生態(tài)學報,2008,28(2):862-867.

[29] 逯非,王效科,韓冰,等.中國農(nóng)田施用化學氮肥的固碳潛力及其有效性評價[J].應用生態(tài)學報,2008,19(10):2239-2250.

[30] 韓冰,王效科,逯非,等.中國農(nóng)田土壤生態(tài)系統(tǒng)固碳現(xiàn)狀和潛力[J].生態(tài)學報,2008,28(2):612-619.

[31] Edward J,Paul R P,Kevin C.Soil organic matter:Its importmance in sustainable agriculture and carbon dioxide fluxes[J].Advances in Agronomy,2009,101:1-57.

[32] Watson R,Noble I R,Bolin B,etal.Land Use,Land-Use Change,and Forestry[M].Cambridge,UK:Cambridge University Press,2000.

[33] Wang S,Wilkes A,Zhang Z,etal.Management and land use change effects on soil carbon in northern China’s grasslands:A synthesis[J].Agriculture,Ecosystems & Environment,2011,142:329-340.

[34] Smith P,Powlson D S,Glendining M J,etal.Potential for carbon sequestration in European soils:Preliminary estimates for five scenarios using results from longterm experiments[J].Global Change Biology,1997,3:67-69.

[35] IPCC.Climate change:The IPCC scientific assessment[A].Houghton J T,Meira Filho L J,Callader B A,etal.Intergovernmental Panel on Climate Change[M]. Cambridge,UK:Cambridge University Press,1990.

[36] Paustian K,Cole V B.CO2mitigation by agriculture:An overview[J].Climate Change,1988,40:135-162.

[37] 孟靜娟,史學軍,潘劍君,等.農(nóng)業(yè)利用方式對土壤有機碳庫大小及周轉(zhuǎn)的影響研究[J].水土保持學報,2009,2(6):144-148.

[38] 徐敏云,李培廣,謝帆,等.土地利用和管理方式對農(nóng)牧交錯帶土壤碳密度的影響[J].農(nóng)業(yè)工程學報,2011,27(7):320-325.

[39] 李克讓.土地利用變化和溫室氣體凈排放與陸地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)[M].北京:氣象出版社.2002:1-310.

[40] 王義祥,吳志丹,翁伯琦,等.翻耕和生草對果園土壤碳排放的影響[J].中國農(nóng)業(yè)氣象,2010,31(增1):20-22.

[41] Kroodsma D A,Field C B.Carbon sequestration in California agriculture,1980-2000[J].Ecological Applications,2006,16(5)：1975-1985.

[42] Schimel D S,House J I,Hibbard K A,etal.Recent patterns and mechanisms of carbon exchange by terrestrial ecosystems [J].Nature,2001,414:169-172.

[43] Yang X,Wang M X,Huang Y.The climatic-induced net carbon sink by terrestrial biosphere over 1901-1995[J].Advances in Atmospheric Sciences,2001,18(6):1192-1206.

[44] Chapin F SⅢ,Maston P A,Mooney H A.Principles of Terrestrial Ecosystem Ecology[M].New York:Springer-verlag Berlin Heidelberg,2002:1-544

[45] Christian K?orner.Biosphere responses to CO2-enrichment[J].Ecological Application,2000,10(6):1590-1619.

[46] Goudriaan J.Plant growth in response to CO2enrichment at two levels of nitrogen and phosphorus supply:I.Dry matter,leaf area,anddevelopment[J].Netherlands Journal of Agricultural Science,1983,31:157-169.

[47] Houghton R A.Terrestrial carbon sinks uncertain explanations[J].Biologist,2002,49(4):155-160.

[48] Schlesinger W H.Evidance from chronosequences studies for a low carbon-storage potential of soils[J].Nature,1990,348:232-234.

[49] Wood C W,Torbert H A,Rogers H H,etal.Free-air CO2enrichment effects on soil carbon and nitrogen[J].Agricultural and Forest Meteorology,1994,70:103-116.

[50] Coleman K,Jenkinson D S.A model for the turnover of carbon in soi.L：Model description and windows users guide [M].Harpenden:Lawes Agricultural Trust,1999:1-43

[51] Parton W J,Rasmussen P E .Long-term effects of crop management in wheat-fallow:II.CENTURY model simulations[J].Soil Science Society of America Journal,1994,58:530-536.

[52] 李長生.生物地球化學的概念與方法——DNDC模型的發(fā)展[J].第四紀研究,2001,21(2):89-99.

[53] Potter C S,Randerson J T,Field C B,etal.Terrestrial ecosystem production:A process model based on global satellite and surface data [J].Global Biogeochemical Cycle,1993,7(4):811-841.

[54] 黃耀,王彧,張穩(wěn),等.王平中國農(nóng)業(yè)植被凈初級生產(chǎn)力模擬(Ⅰ)——模型的建立與靈敏度分析[J].自然資源學報,2006,21(5):790-801.

[55] 李玉強,趙哈林,陳銀萍.陸地生態(tài)系統(tǒng)碳源與碳匯及其影響機制研究進展[J].生態(tài)學雜志,2005,24(1):37-42.