科普 | 农田生态系统碳源和碳汇之间“碳”动力
农田生态系统碳库包括作物碳库和农田土壤碳库，是维系社会系统粮食安全和工业原材料、调节大气 CO2的重要组成部分。表征农田生态系统碳源／汇的相关概念较多且容易混淆，我们做一个简单梳理，农田生态系统和社会经济系统、大气 CO2之间碳循环相关逻辑如图 1 所示。农田农作物碳库，主要包括经济产量和秸秆，反映农作物在生长、收获和收割过程中对大气碳库的固定和排放。农田土壤碳库是土壤有机质、微生物活动和根系生长共同作用的结果。二者组成的农田生态系统与大气系统、社会经济系统进行复杂的碳交换过程。施肥、耕作、收割等农田管理加剧了农田生态系统与其他系统的碳交换过程，使之变得更复杂。
农田生态系统碳循环示意图
绿色箭头表示从固碳来源，灰色箭头表示碳损失，农田生态系统及子系统内绿色流入量和灰色流出量的差值为碳汇量
农田总初级生产力（Gross Primary Production, GPP）是指农作物在一定时间段内生产的全部有机物的总量，表征进入农田生态系统的初始能量和物质，是陆地碳通量中的重要组成部分。农作物生物量(Crop Biomass,CB)是指单位时间单位面积内有机物质干重总量，含地上和地下生物量。农作物净初级生产力(Net primary Production, NPP)是农作物光合作用产生的有机质减去呼吸作用，反映农作物通过光合作用固定大气 CO2的能力，是表征农田生态系统固碳能力和生态系统生产力的重要指标。农田土壤有机碳(Soil Organic Carbon, SOC)是土壤碳库的重要组成部分，是由腐殖质、动植物残体和微生物体组成的含碳有机化合物。
农田系统中，植物根系、凋落物及人为归还使得农作物的部分碳再次归还到土壤中。农田土壤固碳潜力(Carbon Sequestration Potential, CSP)是农田土壤在立地环境条件下最大稳定碳库存，受到气候变化、人类活动和土壤特性等共同影响。
基于农田生态系统中碳交换过程中相关概念，研究中常用农田净生态系统生产 力 (Net Ecosystem Productivity ,NEP) 或 净 生 态 系 统 碳 交 换 量 (NetEcosystem Exchange, NEE)衡量区域尺度生态系统碳源／汇情况。NEP 是一定时间内农田生态系统 GPP 减去农田生态系统呼吸（含自养呼吸和异养呼吸），即农田 NPP 减去异养呼吸。NEP 代表从大气到农田生态系统的净碳通量，为正值表明该生态系统在一定时间内对 CO2的吸收量大于排放量，该生态系统是碳汇，反之则为碳源。NEE 指生态系统呼吸减去 NPP，和 NEP 大小相反。
由上述概念可知，在农田生态系统中，农作物碳汇等于农作物生物量减去人类收获和其他用途的消耗，由于农作物收获期短，粮食和秸秆大多被消费和消耗掉，很难作为碳固定下来，研究者普遍认为农作物的碳汇为零。因此，农田土壤是农田生态系统重要的碳源，也是主要的碳汇，农田土壤碳汇等于有机碳投入减去土壤呼吸和肥料分解排放的碳。
兰州大学草地农业科技学院
刘金荣，拓锋，杨崇鉴
相关知识
【双碳科普小知识】碳源和碳汇是什么？
科普动画丨碳源、碳汇是什么？碳又是怎么循环的呢？
森林：碳汇与碳源
碳汇＋碳源＝0，这样就是碳中和，森林碳汇＜0，碳源＞0，森林碳汇龙头600963
科普 | 农田生态系统是怎样固碳的？
草坪生态系统中碳汇与碳源的研究进展
中国农业系统碳汇功能
试论草原碳源与碳汇的对立统一关系及草原碳汇的作用
广州市水稻作物生态系统碳汇功能
【研究】森林到底是碳源还是碳汇？
网址: 科普 | 农田生态系统碳源和碳汇之间“碳”动力 https://m.huajiangbk.com/newsview2446707.html
| 上一篇: 集中补给加剧土壤碳泄漏和地下水碳 |
下一篇: 谁破坏、谁修复、谁赔偿！我市探索 |
