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农业实践对碳排放和土壤健康的影响

Marija Galic ^{[1][1] 1}，Darija Bilandzija ²，Aleksandra Percin ³，Ivana Sestak ⁴，Milan Mesic ⁵，Mihaela Blazinkov ⁶，Zeljka Zgorelec ^7[2]

¹萨格勒布大学农学院农学系，Svetosimunska街25号，

克罗地亚Zagreb 10000电子邮件：mcacic@agr.hr

²萨格勒布大学农学院普通农学系，克罗地亚Svetosimunska街25，10000 Zagreb，电子邮件：dbilandzija@agr.hr

³萨格勒布大学农业学院农学系，Svetosimunska街25号，

克罗地亚萨格勒布10000 电子邮件：apercin@agr.hr

⁴萨格勒布大学农业学院农学系，Svetosimunska街25号，

克罗地亚萨格勒布10000电子邮件：isestak@agr.hr

⁵一般农学，农学部，萨格勒布大学系，Svetosimunska街25号，

克罗地亚萨格勒布10000电子邮件：mmesic@agr.hr

⁶ Slavonski Brod学院，博士。Mile Budaka 1，35 000克罗地亚Slavonski Brod电子邮件：Mihaela.Blazinkov@vusb.hr

⁷萨格勒布大学农学院普通农学系，Svetosimunska街25，10000克罗地亚萨格勒布，电子邮件：zzgorelec@agr.hr

引用为：Galic，M.，Bilandzija，D.，Percin，A.，Sestak，I.，Mesic，M.，Blazinkov，M.，Zgorelec，Z.，农业影响

碳排放和土壤健康的实践，可持续发展。开发。能源水环境。syst。，7（3），pp 539-552，2019，DOI：https://doi.org/10.13044/j.sdewes.d7.0271

摘要

农业部门是温室气体排放的来源，直接影响全球气候变化问题，在世界和克罗地亚的温室气体排放总量中约占11％。不规范和不负责任的农业做法，例如过度耕作和不当施肥，通常会导致土壤碳损失和增加向大气中的二氧化碳排放。这项实地研究提供了结果，说明耕作过程中农业实践如何影响土壤中的二氧化碳排放，固碳和土壤质量。现场实验是在温带大陆性气候下在Stagnosol地区进行的。 四种研究的处理方法是：有机肥，矿物肥，对照处理和黑休耕。在裸土上记录的二氧化碳排放量最低，而在有机肥处理中记录的二氧化碳排放量最高。肥料，矿物肥料和钙化的应用对某些土壤化学特性和每日二氧化碳通量产生了重大影响。

关键词

土壤呼吸，产量，土壤通量，矿物和有机肥，土壤质量。

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介绍

农业生态系统的影响可以在直接影响全球气候变化问题的温室气体（GHG）的生产和消费中发挥重要作用[1]。在温室气体中，二氧化碳（CO ₂）是导致区域和全球变暖的最重要因素之一[2]。农业土壤可以作为温室气体的源或汇[3]。因此，在土壤呼吸的过程中，一部分CO ₂从土壤中释放出来。土壤呼吸或土壤CO ₂通量是生态系统碳收支最重要的组成部分之一，它由有机物分解和矿化，根部呼吸作用以及根际或动物呼吸作用组成[4]。大气与地面源之间总碳交换的25％归因于全球每年的土壤排放量[5]。大量研究表明，许多因素，例如过度的耕作和灌溉习惯，大量肥料的使用，土壤通气和微生物过程，会导致土壤通入大气的碳通量（C-CO ₂）排放增加，碳（有机物）消耗de尽。在土壤中的含量[6]。另外，CO _2的产生土壤中的氮与土壤温度和土壤水分密切相关[7]。当土壤温度升高时，有机物分解，氧化，微生物活性和碳矿化过程加速，导致 土壤中C-CO ₂排放量增加[8]。土壤温度是控制碳循环中主要过程的重要因素[2]。土壤水分也会影响CO ₂ 生产，分布和微生物活性[9]。众所周知，矿物肥料和肥料的施用对土壤肥力具有相似且非常大的影响。氮肥是常规和综合种植系统中用来大大提高植物生产力的常用农艺方法之一[10]。一些研究表明，氮肥的施用降低了土壤中C-CO _2的排放速率和整个季节的累积排放量[11]，而其他研究表明，施肥对土壤中的碳固存没有直接影响[12]。因此，最佳的C：N比在可持续土壤管理中具有很高的重要性[13]。

关于土壤形成是一个极其缓慢的过程，可以将其视为不可再生资源。气候变化及其后果不仅影响人类，还影响土壤在将来提供其生态系统服务的可能性。土壤是我们应对气候变化的主要因素，这一点非常重要，它是仅次于海洋和沉积岩石的第三大碳基础。克罗地亚共和国是UNFCCC公约的签署国，有义务使用政府间气候变化专门委员会（IPCC）和土地使用，土地来撰写国家清单报告（NIR）

使用变更和林业（LULUCF）准则。克罗地亚共和国政府根据《联合国气候变化框架公约》从克罗地亚共和国起草了几份国家报告，其中使用了用于温室气体计算的不同通用系数，因此主要研究目标是获得我们自己的国家数据。根据《京都议定书》，欧盟已在应对气候变化方面发挥了领导作用，并设定了到2050年将温室气体排放量减少80％的目标，克罗地亚共和国显示了实现欧洲减少温室气体目标的可能性。尽管许多关于土壤CO _2的研究排放在世界范围内进行，世界文献提供了有关测量位置，土壤类型，气候，土地利用和管理等方面相互矛盾的结果的见解。在土壤呼吸的主题上，目标是在Pannonian西部农业子地区的实际农业气候条件下从农业土壤中获取并获得温室气体的真实数据。此外，本研究的主要目的是确定冬小麦（Triticum aestivum L.）植被中的矿物和有机施肥以及农业生态因素对C-CO _{2的影响。} 分布的Stagnosol的碳排放和固碳，并确定对土壤质量的影响[pH，电导率（EC），有机质（OM），有效磷（AP），有效钾（AK），总氮（TN）和总氮细菌和真菌的数量]。

材料和方法

在克罗地亚中部的Popovaca（N 45 ^° 3321.42 ，E 16 ^° 3144.62）建立了采用四种不同处理方法的野外实验。它始于1996年，其目的是在现有条件下建立最佳施肥方法，该施肥方法会对产量产生积极影响，而不会对环境（水）产生不利影响；后来（2011年），该方法扩展到土壤C-的研究。 CO ₂通量测量。在调查年度（2016年），试验田的农作物是冬小麦（Triticum aestivum L。– Srpanjka品种），于2015年11月12^日播种并于9^日收获。 2016年7月。冬小麦单产通过重量法测定[14]。土壤类型分为平原的，深的，分散排水的拟g（Stagnosol）[15]和分散的Stagnosols [16]。每种试验处理的尺寸为30times;130 m ^2，包括空白。处理之间的距离为每侧2 m，以及4次重复之间。用磷（P），钾（K）的施肥是均匀为II和III处理（120公斤公顷^-1 P和180公斤公顷^-1为K）。15^日2015年11月，进行了土壤耕作和整地（深度25-30厘米），冬小麦[30％氮（N） 100％K和100％P]的NPK = 7:20:30基本施肥，并播种了冬小麦。氮气补给物上的两个日期进行，首先在11^个中的25％N的量和4中的第二2016年3月^第在使用KAN 45％N（25％ 20％）的量2016年4月。2016年7月9^日收获了冬小麦。研究的四种 处理方法是：

• （C）对照处理–不施肥；
• （OF）有机肥– 40 t ha ^-1的固体农家混合粪肥 P K；bull; （MF）矿物肥料– 300千克公顷^-1 N P K；
• （BF）黑色小休–无植被。

土壤采样与分析

在2016年（4月–茎伸长期和6月–谷粒形成期），在0-30 cm深度的冬小麦植被期进行了两次土壤化学和微生物分析。根据HRN ISO11464 [17]协议，对每种处理进行四次重复的平均土壤采样，然后进行空气干燥，研磨，筛分（lt;2 mm）和均质化。根据改良的HRN ISO 10390 [18]（1：2.5的土壤在1 mol L ^-1中的悬浮液）通过电位测定法确定pHKCl）。OM的含量通过湿式燃烧法（亚硫酸盐氧化法）测定[19]。AP和AK用乳酸铵（AL）溶液萃取[20]，并分别通过分光光度法和火焰光度法进行检测[21]。土壤中的总氮通过干燃烧法测定[22]。根据[23]确定土壤EC。在土壤水分处于自然状态下采样后，立即对用于微生物分析的样品进行了分析。真菌和细菌的总数通过稀释法确定[24]。

实验现场的气候条件

为了解释参考期1961-1990年和研究期2015年11月至2016年11月的试验场中的气候条件，使用了位于锡萨克（Sisak）的克罗地亚气象水文部门主要气象站的官方气象数据[25]。 。Lang的降雨因子和Walter气候图描述了实验现场的气候条件。朗的降雨系数是用年降水量（毫米）除以平均温度（°C）得出的[26]。根据Gracanin的气候分类[27]进行了用于解释Lang降雨因子的气候分类。瓦尔特（Walter）气候数据图表示长期测量过程中平均每月气温与降雨量之间的关系，该关系提供了当地的摘要 气候[28]。

根据Thornthwaite的方法计算土壤水分平衡，确定潜在的蒸散量，实际的蒸散量，水分亏缺和水分过剩。Thornthwaite的方法基本上是平均每月潜在蒸散量与平均每月温度之间的经验关系，其中假设风和湿度的值是一致的[29]。

二氧化碳排放量测量和农业生态因素

在以下月份的植被年度（2015/2016）期间，在以下月份的十个月中进行了10次土壤CO ₂浓度和农业气候条件的测量：11月，12月，4月，5月，6月，7月2日，8月，9月和11月。所有治疗重复三遍。用来测量土壤通量的最常用方法是箱式系统[30]。在这项研究中，土壤的CO ₂ 浓度也通过封闭的静态室法测量，如Bilandzija等人所述。[2]。在密闭室之前测量初始CO ₂浓度。孵育时间为30分钟，之后 测量CO ₂浓度。原位CO ₂浓度测量（ppm）通过便携式红外CO ₂检测器（GasAlertMicro5 IR，2011）进行。根据CO ₂浓度随时间的增加来计算土壤CO _2的流出量[30]。

由于 土壤中的CO ₂排放量受到水分含量和气温的间接影响，因此需要有关农业生态条件的可靠数据[31]。 因此， 据报道，CO ₂通量的季节性变化遵循季节温度趋势[32]。因此，在每次测量过程中，都使用适当的仪器（Testo 511和Testo 610，2011年）测量了空气温度[°C]，相对空气湿度[％]和空气压力[hPa]。此外，土壤温度[°C]，土壤水分[％]和电导率[mS / m]是通过仪器（IMKO HD2-探针Trime，Pico64，2011）在每个室附近10 cm的深度处测量的。表1准确列出了上述仪器。

表1.仪器精度

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