我國農(nóng)業(yè)土壤有機碳庫及其演變研究

現(xiàn)在，國際社會正在努力控制世界氣候變化。旨在減緩溫室氣體排放的《京都議定書》已于2005年2月16日生效?！毒┒甲h定書》3.4款提出可以通過增加生態(tài)系統(tǒng)碳庫來補償經(jīng)濟發(fā)展中的碳排放。為此,美國于2003年發(fā)起碳收集領(lǐng)導(dǎo)人論壇,IPCC于2002年開始籌備全球碳捕獲與固定(CO2captureandsequestration)評估報告,目前已開始征求各國政府的意見。土壤是地球表層系統(tǒng)中最大而最活躍的碳庫之一(1550Pg),約為大氣圈和生物圈碳庫的2.5倍。美國土壤學(xué)會和美國農(nóng)業(yè)部分別將土壤碳收集(soilCsequestration)列為基礎(chǔ)研究前沿領(lǐng)域。歐盟和美國、加拿大、法國及FAO自2002年紛紛出臺國家級綜合研究項目分析農(nóng)業(yè)土壤的固碳潛力及其實現(xiàn)的途徑,以作為控制制定CO2排放清單及CO2減排配額的依據(jù)。我國政府自2002年開始向國際社會承諾控制全球氣候變化的義務(wù),2003年加入碳收集領(lǐng)導(dǎo)人論壇,并著手從國家層面上實施緩解氣候變化的措施,并啟動了“氣候變化國家評估報告”項目。全球變化與我國可持續(xù)發(fā)展一直是我國地球科學(xué)和環(huán)境科學(xué)研究的兩個突出主題,并在服務(wù)于國家利益和推動國際全球變化研究上努力開展具有我國特色的研究。本文試圖從我國全球變化和糧食生產(chǎn)安全兩個角度討論加強我國農(nóng)業(yè)(耕作)土壤有機碳演變研究的重要性,分析該領(lǐng)域存在的主要問題,提出未來發(fā)展趨勢與有待加強研究的科學(xué)問題以及政策建議。1我國農(nóng)業(yè)系統(tǒng)土壤碳庫構(gòu)成由于工業(yè)CO2排放日益加劇,而目前又還沒找到有效的替代技術(shù)途徑,尋求將能源消耗中排放的碳在農(nóng)業(yè)中重新收集與固定成為國際上共同努力的趨勢。全球農(nóng)業(yè)利用的土壤覆蓋面積是4961Mhm2,耕地為1369Mhm2,耕地占全球陸地面積的10.5%。在全球陸地生態(tài)系統(tǒng)碳庫中只有農(nóng)業(yè)土壤碳庫是強烈人為干擾而又可以在較短的時間尺度上可以調(diào)節(jié)的碳庫。近5年來,國際科學(xué)界出現(xiàn)了對農(nóng)業(yè)土壤碳固定與收集的重視,研究十分興盛。有較多資料顯示,西方國家由于實行保護性耕作和少免耕,最近時期的農(nóng)業(yè)土壤碳庫呈穩(wěn)定和增長的趨勢,可以在較顯著的水平上抵消其碳排放。據(jù)估計,全球農(nóng)業(yè)土壤固碳潛力為20Pg,在最近25年內(nèi)其速率平均可達(0.9±0.3)Pg/a,歐盟15國農(nóng)業(yè)土壤的碳收集潛力為90～120TgC/a,美國為107TgC/a。全球農(nóng)業(yè)土壤的碳收集潛力差不多是全球每年大氣CO2總量的增加值的1/4～1/3。因此,從農(nóng)業(yè)經(jīng)營管理上來說,保持農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展并發(fā)揮農(nóng)業(yè)土壤的碳收集能力,對于全球糧食供應(yīng)與緩解氣候變化趨勢具有雙重的積極意義。為此,國外科學(xué)家提出農(nóng)業(yè)土壤碳收集是經(jīng)濟和環(huán)境雙贏戰(zhàn)略或者唯一在氣候控制努力上沒有遺憾的技術(shù)。美國科學(xué)家業(yè)已證明的其森林生態(tài)系統(tǒng)(土壤)、草地生態(tài)系統(tǒng)(土壤)和農(nóng)業(yè)土壤中存在的碳收集效應(yīng)是布什政府提出以碳收集抵消其全球最高的碳排放的主要依據(jù)。根據(jù)方精云最近的研究,我國自然植被系統(tǒng)的生物量碳庫不到7Pg,其中面積為農(nóng)業(yè)耕地面積的3倍以上的草地系統(tǒng)的生物量碳庫僅1.15Pg。最近20年來自然植被系統(tǒng)生物量固碳僅達20Tg/a。這與西方國家森林和草地的固碳規(guī)模相比很微弱,遠遠不能滿足我國工業(yè)發(fā)展中碳減排的固碳壓力。相反,1億多公頃的耕地,生物量固碳年均達10Tg,相當(dāng)于4億多公頃自然植被面積的一半1。因此,我國農(nóng)業(yè)在固碳上具有更大的潛力與容量,農(nóng)業(yè)及其耕地土壤的有機碳固定勢必成為我國CO2減排壓力下碳匯的最重要去向。表1的資料也明顯表明了農(nóng)業(yè)土壤的固碳潛力。我國耕地面積為130Mhm2左右,約占我國國土面積的1/8,以占全球耕地的不到9%的耕地養(yǎng)活了占全球1/5的人口,我國農(nóng)業(yè)一直擔(dān)負(fù)著保障不斷增長的人口的糧食安全的重任,但我國農(nóng)業(yè)經(jīng)營所帶來的對陸地生態(tài)系統(tǒng)土壤碳庫的影響一直受到國際科學(xué)界的嚴(yán)重關(guān)注。我國土壤的總有機碳庫的最近估計接近80～90Pg。就人為活動影響最顯著和活躍的表層土壤碳庫來說,全國總計38～39Pg。農(nóng)業(yè)土壤約占5Pg(表1)。就碳密度來說,我國土壤總體上低于世界平均值,遠低于歐洲國家(表2)。從土壤有機碳的儲存和固定潛力來說,我國農(nóng)業(yè)系統(tǒng)看來也是脆弱的系統(tǒng)。對于農(nóng)業(yè)利用下土壤碳庫的變化一直是農(nóng)業(yè)與全球變化關(guān)系的研究內(nèi)容。國外科學(xué)家采用時空尺度轉(zhuǎn)換和生態(tài)系統(tǒng)模型對全球和區(qū)域的土壤碳庫變化作過估計。目前一般認(rèn)為,人類活動下全球土壤碳庫的總消減達到土壤原碳庫的5%左右,IPCC估計全球土壤碳庫的歷史損失量為55Pg。國外科學(xué)家對我國土壤碳庫的歷史變化問題甚為關(guān)注,Lal提出我國土壤碳庫的最近時期損失為3.5Pg(包括沙漠化的2Pg)。Lindert等根據(jù)我國農(nóng)業(yè)歷史資料和1960年前文獻上的土壤踏勘資料提出我國廣大地區(qū)土壤存在土壤碳庫嚴(yán)重?fù)p失;而Li等根據(jù)DNDC模型計算結(jié)果提出我國1950年以來土壤碳庫存在持續(xù)消減,1970年以來這種損失達到70Tg/a的規(guī)模。這些結(jié)果發(fā)表后被Lal在有關(guān)研究和綜述論文中引用,在國際全球變化研究領(lǐng)域已產(chǎn)生重要影響。然而,這些損失資料沒有很足夠的實測資料和模型研究資料予以對比。Wu等發(fā)表的論文提出我國自然土壤開墾為耕地后的總有機碳庫損失為7～8Pg。最近,Song等提出我國自然土壤開墾后耕地土壤表層有機碳庫的總損失約為2Pg。這種損失在華北、東北和西南地區(qū)達到60%以上(表3),這與全球變化的區(qū)域響應(yīng)和生態(tài)環(huán)境脆弱性的梯度相吻合。我國農(nóng)業(yè)耕作土壤在高強度集約化利用和高化學(xué)投入下的有機碳庫損失一方面可能是目前我國耕作土壤普遍有機質(zhì)含量較低的原因,另一方面可能對全球土壤的有機碳損失與向大氣的CO2釋放有重要的影響。盡管國外科學(xué)家認(rèn)為土壤碳庫一直是我國農(nóng)業(yè)的環(huán)境問題,最近20多年來我國農(nóng)業(yè)土壤中較普遍地出現(xiàn)了碳的固定趨勢。這從我國土壤肥力的長期觀測和不同時段的土壤有機碳含量的變化資料的分析中可以認(rèn)識到(表4)。由于農(nóng)田管理與培育技術(shù)的進步和推廣,作物高產(chǎn)使根系生物量歸還土壤增加,加上秸稈還田的數(shù)量和面積的增加,土壤總體上呈不斷上升趨勢。并且,在許多長期試驗中農(nóng)業(yè)土壤中有機碳庫增加還未達到飽和限。因而這段時間內(nèi)農(nóng)業(yè)土壤中有機碳儲量是增加的,十年尺度內(nèi)都可以觀察到土壤有機碳增加的現(xiàn)象。李忠佩等從農(nóng)田土壤有機質(zhì)平衡的實驗及計算出發(fā),論證了南方紅壤地區(qū)最近20年來大部分農(nóng)業(yè)土壤表現(xiàn)為有機質(zhì)的盈余,而東北黑土地區(qū)總體上仍表現(xiàn)為虧缺,華北平原區(qū)基本上穩(wěn)定或略有增長,從有機質(zhì)農(nóng)田角度提出我國低產(chǎn)農(nóng)田的碳庫增加規(guī)模為500Tg;在有機質(zhì)的增加中,化肥施用可能有積極的貢獻。一方面這可能是通過產(chǎn)量的提高而增加了土壤有機質(zhì)的輸入量,另一方面我國化肥以氮肥為主,耕作土壤中氮素水平普遍提高,相對于自然或森林生態(tài)系統(tǒng)中氮素對碳固定與收集的限制作用,農(nóng)田土壤中氮素積累使土壤生物可以固定更多的碳于有機質(zhì)。因此,在現(xiàn)階段,我國的高產(chǎn)高投入的農(nóng)業(yè)并不一定導(dǎo)致土壤有機碳的下降。在我國耕作土壤有機質(zhì)的變化中,有2點值得注意。其一,有機質(zhì)增長幅度在南方要高于北方,而東北仍表現(xiàn)為有機碳損失;其二,作為一種特殊的農(nóng)業(yè)土地利用方式,水稻土中有機質(zhì)積累明顯較旱地高,尤其是南方水稻土(表4)。水稻土作為一種特殊利用方式下形成的人為耕作土壤,其有機質(zhì)含量是所有耕作土中最高的。水稻土耕作層平均比旱地土壤多保持了9t/hm2的有機碳,按土壤普查當(dāng)時的面積算,全國因水稻土的經(jīng)營多固定了0.3Pg有機碳。一些田間實驗資料表明,我國水稻土的固碳速率介于0.1～2tC/(hm2·a),甚至超過北美森林土壤的固碳速率。在農(nóng)業(yè)土壤固碳潛力中,水稻土明顯占較高的份額。因此,中國的水稻生產(chǎn)經(jīng)營方式的農(nóng)業(yè)的碳匯效應(yīng)在全球農(nóng)業(yè)與碳循環(huán)中具有重要意義。2我國的耕地資源近年來,我國農(nóng)業(yè)面臨糧食安全的挑戰(zhàn)。我國糧食生產(chǎn)自1998年總產(chǎn)達到5400億kg以來,總產(chǎn)和單產(chǎn)出現(xiàn)持續(xù)滑坡。水稻、小麥播種面積急劇下降,玉米、大豆單產(chǎn)變率增大。總量減少、單產(chǎn)不穩(wěn)造成了國家和國際社會對我國未來16億人口的糧食安全的嚴(yán)重?fù)?dān)憂。同時,我國農(nóng)業(yè)還面臨著能否承擔(dān)固碳重任的挑戰(zhàn)。美國和歐洲農(nóng)業(yè)的目前的固碳水平為每年0.1Pg左右。然而,我國農(nóng)業(yè)發(fā)展中耕層土壤碳庫已損失了約2Pg(表3),我國耕地有機碳密度已低于世界平均水平30%。農(nóng)業(yè)能否有效固碳也構(gòu)成了國際社會對我國農(nóng)業(yè)環(huán)境安全的擔(dān)憂。在第236次香山科學(xué)會議“我國農(nóng)田土壤碳庫演變及發(fā)展趨勢”及“全國土壤肥力演變與持續(xù)利用”2討論會上,我國農(nóng)業(yè)科學(xué)家尤其是土肥科學(xué)家認(rèn)為,當(dāng)前我國糧食單產(chǎn)滑坡的重大原因之一是耕地地力的急劇衰退,這在總體上與我國經(jīng)濟發(fā)展中大規(guī)模、無序化占地有關(guān)。90年代初,全國每年占地150～200萬hm2。90年代末,平均每年占地300～400萬hm2,用于糧食生產(chǎn)的耕地面積每年減少80～100萬hm2。我國的城市、小城鎮(zhèn)、農(nóng)村等建設(shè)用地,平均每年分別在10萬hm2、3～5萬hm2和5萬hm2規(guī)模。這些建設(shè)用地中有60%屬于一、二等級的高質(zhì)量耕地。由于經(jīng)濟發(fā)展的不平衡,建設(shè)占地南方多于北方,沿海多于內(nèi)地,使我國耕地在整體質(zhì)量下降的同時,耕地(數(shù)量)生產(chǎn)力重心北移、西移,使我國糧食生產(chǎn)的生態(tài)環(huán)境風(fēng)險越來越嚴(yán)重!因此,我國耕地地力建設(shè)、培育和更新將是保持我國糧食生產(chǎn)持續(xù)發(fā)展的長期任務(wù)。不過,在區(qū)域和農(nóng)田尺度來說,地力貢獻率在單位面積的耕地糧食生產(chǎn)能力中仍然占主要因素。在南方,地力在單產(chǎn)中占50%～60%;北方約占50%～65%,北方地力因素更大。15年以上的長期試驗表明,旱作物對地力的依賴還高于水稻。從我國農(nóng)業(yè)發(fā)展的歷史和國家土壤肥力長期監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)的試驗資料可以充分認(rèn)識到,糧食生產(chǎn)的根本是耕地,中心是地力,關(guān)鍵是有機質(zhì)(碳)。事實上,我國耕地資源的兩個基本特征是耕地資源貧乏以及耕地土壤有機碳缺少。我國人均耕地面積接近FAO規(guī)定的0.053hm2/人的警戒線。就土壤有機碳含量而言,南方一般在0.8%～1.2%,華北在0.5%～0.8%,東北約在1%～1.5%,西北絕大多數(shù)在0.5%以下。我國耕地平均有機碳含量低于世界平均值30%以上,低于歐洲50%以上。從碳密度來說,世界平均為121tC/hm2,蔡祖聰、Zhou等,Wu等對我國全部土壤的報道值介于80～105tC/hm2。全球表層土壤的有機碳密度約為50tC/hm2,據(jù)我們最近的估計,我國自然土壤為57tC/hm2,耕作土壤僅30tC/hm2,低于世界平均值較大幅度。所以說,我國是土壤碳密度低的國家,也是表層碳密度低的國家。這是耕地資源生產(chǎn)力的基本特點。土壤有機質(zhì)是耕地地力的最重要的性狀之一,被認(rèn)為是土壤質(zhì)量和功能的核心,在全球生態(tài)系統(tǒng)價值評價中被認(rèn)為是僅次于淡水的重要自然資源。確實,在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中,土壤有機質(zhì)是至關(guān)重要的決定因子。對于我國一些糧食主產(chǎn)區(qū)來說,平產(chǎn)年平均糧食單產(chǎn)水平與其耕地土壤的平均有機質(zhì)水平有密切的關(guān)系(圖1)。在北方旱作區(qū),0.1%的有機質(zhì)相當(dāng)于0.8t/hm2的糧食生產(chǎn)地力。而南方稻區(qū),0.1%的有機質(zhì)相當(dāng)于0.6t/hm2的糧食生產(chǎn)地力。同時,我國耕地肥力監(jiān)測網(wǎng)的長期觀測資料表明,糧食作物的單產(chǎn)的年際變率也受土壤有機質(zhì)水平制約(表5)。平均說來,提高土壤有機質(zhì)0.1%,可以提高10%～20%的穩(wěn)產(chǎn)性。最近數(shù)年來我國東北、華北和西南等地區(qū)糧食生產(chǎn)的不穩(wěn)定加劇,也可能與這些地區(qū)有機碳急劇損失而下降有關(guān)(比較表3)。從各地近15年來的年際試驗資料看,耕地土壤固碳對于提高和穩(wěn)定糧食生產(chǎn)力具有舉足輕重的意義。我國南方的長期試驗表明,耕地有機碳的增長(固碳)都促進了糧食作物單產(chǎn)的提高和穩(wěn)定(圖2)。因此,農(nóng)業(yè)土壤固碳與糧食生產(chǎn)的安全保障的目標(biāo)是一致的。我國農(nóng)業(yè)可以在高產(chǎn)和穩(wěn)產(chǎn)的目標(biāo)下為國家固碳和溫室氣體減排做出貢獻。也就是說,農(nóng)業(yè)土壤固碳對于國家目標(biāo)來說無疑是雙贏的戰(zhàn)略選擇。3農(nóng)業(yè)土壤碳庫系統(tǒng)資料的缺乏農(nóng)業(yè)土壤碳庫及其演變研究有兩個層面的問題:其一是土壤碳庫的國際外交層面的問題,即目前農(nóng)業(yè)土壤碳匯潛力及其技術(shù)條件已成為國際環(huán)境談判籌碼;另一個是提高土壤有機質(zhì)水平、培育和提高耕地生產(chǎn)力的問。為應(yīng)對我國環(huán)境外交和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展和糧食安全保障的挑戰(zhàn),亟待重視和推進農(nóng)業(yè)土壤碳庫演變與碳收集能力的研究。這種研究應(yīng)在宏觀上解決不同區(qū)域土壤在其自然條件和人為活動綜合作用下碳庫動態(tài)問題;從微觀上解決人為活動對不同利用方式下土壤有機碳庫動態(tài)的影響機理等一系列科學(xué)問題。但與國際上比較,我國在農(nóng)業(yè)土壤碳庫演變研究上還存在如下的主要差距:(1)關(guān)于農(nóng)業(yè)土壤碳庫演變與碳循環(huán)研究尚未得到的足夠重視和支持。在未找到控制工業(yè)CO2排放的替代技術(shù)前的最近20～30年間,土壤固定大氣CO2的容量與潛力成為減緩大氣CO2濃度升高的關(guān)鍵。美國、歐盟、FAO正在或已經(jīng)開展一系列的資料收集、數(shù)據(jù)對比與庫量平衡及其碳收集技術(shù)與經(jīng)濟評價等國內(nèi)國際重大研究合作計劃,以評估和預(yù)測(農(nóng)業(yè))土壤的固碳潛力與容量、速率和時效性。這些研究將在IPCC碳收集評估報告中占有重要的依據(jù)與參考地位。我國2001年的工業(yè)CO2排放為1Pg/a,僅次于美國(1.84Pg/a),預(yù)計在2025年會超過美國達到2Pg/a,因而我國面臨著減排的巨大壓力。我國政府正在積極應(yīng)對國際社會在全球變化上的控制努力,著手實施國家固碳工程。但農(nóng)業(yè)作為我國占1/8的土地利用形式,關(guān)于我國農(nóng)業(yè)土壤碳庫及其碳收集能力的國家資料還很少。目前僅有美國科學(xué)家對我國農(nóng)業(yè)土壤的固碳潛力的估計資料。這與國際社會的需求和國家控制全球氣候變化的努力的需求還很不適應(yīng)。對我國農(nóng)業(yè)土壤碳庫演變與碳收集潛力的認(rèn)識不能依靠國外科學(xué)家的已有研究來套用,我們需要從我國的特殊土地利用方式和管理特點出發(fā),研究提出我國農(nóng)業(yè)的固碳潛力估計,闡明最近20年來農(nóng)業(yè)固碳的規(guī)模及其在抵消我國工業(yè)發(fā)展中CO2排放上的作用,并提出符合我國農(nóng)業(yè)特點和需求的固碳目標(biāo)和途徑的方案。(2)系統(tǒng)資料的缺乏,長期觀測與試驗網(wǎng)絡(luò)的不完善。國外科學(xué)家在對全球已有的農(nóng)業(yè)土壤長期試驗資料進行總結(jié),試圖對各種不同的農(nóng)業(yè)管理與培肥措施對土壤碳的效應(yīng)進行對比與評估,以提出農(nóng)業(yè)土壤可行的碳增匯規(guī)模與可以實現(xiàn)的技術(shù)途徑選擇,在引用的數(shù)百個試驗資料中沒有中國資料,這可能造成在國際評估報告中不能正確反映我國農(nóng)業(yè)的碳匯效應(yīng)與可行碳收集潛力的貢獻。這與我國作為大國、作為發(fā)展中的農(nóng)業(yè)大國的地位與在控制全球變化的國際努力中我國的應(yīng)盡義務(wù)十分不相適應(yīng)。我國不同農(nóng)區(qū)農(nóng)業(yè)土壤與地力的長期觀測、監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)起步較晚,90年代初在原國家計委的支持下建立了9大基地,但目前存在著技術(shù)裝備差、研究水平低、維持難的問題,需要在新的農(nóng)業(yè)發(fā)展的要求下進一步完善基地網(wǎng)絡(luò)、更新觀測裝備與設(shè)備、充實技術(shù)力量,發(fā)展成為共享型的農(nóng)業(yè)土壤碳基礎(chǔ)研究平臺。(3)研究集成不夠,模型開發(fā)落后。盡管我國土壤學(xué)界對于分布于不同區(qū)域和在不同利用方式下的農(nóng)業(yè)土壤碳庫及其演變已有一些研究,但在廣度和深度上與國家需求還遠遠不夠,與國外相關(guān)研究相比還存在明顯差距。尤其是多學(xué)科、多界面和多尺度的研究很少,以致于農(nóng)業(yè)土壤碳庫與碳循環(huán)研究的系統(tǒng)資料積累不多,集成的重大成果缺少。系統(tǒng)資料的缺乏,限制了自主模型的開發(fā)與應(yīng)用。而國外現(xiàn)有的關(guān)于農(nóng)業(yè)土壤的碳庫變化的模型如CQESTR模型、Century模型、Rothamsted模型和DNDC模型往往不適合我國農(nóng)業(yè)的實際,模擬計算結(jié)果常常出現(xiàn)較大偏差。在第236次關(guān)于農(nóng)業(yè)土壤碳庫演變的香山會議上,我國科學(xué)家深切感到在借鑒國外已有模型的經(jīng)驗基礎(chǔ)上,自主研究開發(fā)我國農(nóng)業(yè)土壤碳庫動態(tài)模型的緊迫性。當(dāng)前,國際上土壤碳庫與全球變化的研究十分活躍。目前的主要發(fā)展趨勢是以地球系統(tǒng)科學(xué)理論為指導(dǎo),地球生物學(xué)(Geobiology)等新興學(xué)科不斷引入,圍繞大氣CO2濃度上升和全球氣候變化的焦點問題,進行以全球系統(tǒng)各圈層間物質(zhì)傳輸與交換為中心的土壤與陸地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)的觀測與研究。一個明顯的特點是研究的綜合性與學(xué)科交叉性,體現(xiàn)在地球表層地質(zhì)過程、陸地和生態(tài)系統(tǒng)中水文過程和養(yǎng)分過程與碳循環(huán)的關(guān)系的整體行為,以及人為利用與管理、土地覆蓋變化對陸地碳循環(huán)的影響,研究和揭示人類利用對這些碳循環(huán)過程的影響及其動力學(xué)。從農(nóng)業(yè)和農(nóng)田的角度,世界各國科學(xué)家主要關(guān)心的問題是:農(nóng)業(yè)耕作利用土壤的碳庫份額及其對全球氣候變化的影響;農(nóng)業(yè)利用下土壤碳動態(tài)(速率、時間尺度與驅(qū)動因子);農(nóng)田土壤碳循環(huán)過程的特點及其人類活動與管理措施的調(diào)節(jié)效應(yīng)等。我國農(nóng)業(yè)面臨高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)與生態(tài)環(huán)境保護的雙重挑戰(zhàn),為了我國農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展,農(nóng)田土壤碳循環(huán)研究不僅必須回答我國農(nóng)業(yè)土壤碳庫在我國陸地碳循環(huán)中的份額及其對于全球碳循環(huán)的貢獻與對大氣CO2的固定效應(yīng),而且必須回答農(nóng)業(yè)碳庫演變與農(nóng)業(yè)高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的關(guān)系,在穩(wěn)定農(nóng)業(yè)生產(chǎn)保護生態(tài)環(huán)境中如何促進固碳;必須看到,我國高產(chǎn)高投入和高度集約化的農(nóng)業(yè)利用與國外尤其是發(fā)達國家的農(nóng)業(yè)有很大差別,在碳循環(huán)研究上要充分考慮我國農(nóng)業(yè)的這種特殊性。在今后較長的一段時期,我國需要加強對農(nóng)業(yè)與農(nóng)田土壤碳循環(huán)研究,特別是如下的一些重要科學(xué)問題:①農(nóng)田土壤碳庫及其活性與全球變化的關(guān)系;②高產(chǎn)和集約化農(nóng)田中養(yǎng)分動態(tài)與碳循環(huán)特點;③高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)中持續(xù)固碳的機理、措施與碳的穩(wěn)定性;④農(nóng)田土壤中碳庫增加下溫室氣體排放的綜合效應(yīng)。從國家層面需要加強和支持如下一些科學(xué)研究和技術(shù)研發(fā)工作:(1)第二次土壤普查以來我國農(nóng)業(yè)發(fā)展中土壤碳庫演變的