江苏沿海垦区暗管排水农田轮作对土壤有机碳的影响模拟

作者：罗纨; 蔡思成; 李印娟; 张裕; 朱豪杰; 杨星; 王志寰; 侯苗

来源：农业工程学报, 2022, 38(18): 138-146.

• 排水
• 土壤
• 轮作
• 土壤有机碳
• 暗管排水
• 秸秆还田
• DNDC模型
• DRAINMOD模型

针对江苏沿海垦区地势平坦、降雨量大，农业生产易受涝渍灾害影响，而新开垦农田土壤贫瘠、有机质含量极低的问题，该研究基于江苏省东台市内省水科院农田暗管排水试验基地的气象、土壤、作物等数据，联合运用田间水文模型-DRAINMOD和土壤有机碳模型-DNDC(Denitrification-Decomposition Model)，研究了轮作和秸秆还田方式对暗管排水农田土壤有机碳（Soil Organic Carbon,SOC）累积过程的影响。结果显示：对于地下水位埋深较浅的沿海垦区，在DRAINMOD准确预测暗管排水农田地下水位动态的基础上，运用DNDC模型可以更好地预测土壤有机碳的累积过程；以2021年土壤有机碳含量（2.95 g/kg）为初始值，DNDC模型32 a长序列模拟发现，冬小麦-玉米轮作配施全量秸秆还田措施效果最佳，可提升耕层土壤有机碳含量至17.85g/kg；冬小麦-玉米-冬小麦-绿肥（紫花苜蓿）轮作配施全量秸秆还田措施可提升耕层土壤有机碳含量至16.12 g/kg，具有很好的固碳效果。与研究区现有明沟排水系统相比，暗管排水可快速降低地下水位，减少涝渍胁迫，作物产量提升3.90%，耕层固碳速率提升39.39%。暗管排水条件下，湿润年频繁降雨造成了土壤干湿交替变化，由此激发了高强度土壤的呼吸作用，导致了一定程度的SOC损失；建议采用农田控制排水措施来抑制过度排水，减少高强度土壤呼吸对SOC累积过程的不利影响。研究成果可为沿海垦区农田地力提升和农业碳中和提供参考。

• 单位
  扬州大学; 江苏省水利科学研究院