專(zhuān)利名稱：一種提高果園碳固存的豆科牧草的套種的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)固碳減排技術(shù)領(lǐng)域，具體來(lái)說(shuō)是涉及一種用于提高果園 生態(tài)系統(tǒng)的碳吸收和固定的豆科牧草的套種。
背景技術(shù)：
碳固存是指二氧化碳的捕獲、分離、存貯或再利用。大氣CO2體積分?jǐn)?shù)已經(jīng)從1850 年的285X 10_6上升到1996年的365X 10_6。導(dǎo)致大氣CO2體積分?jǐn)?shù)增加有3個(gè)主要人為 因素化石燃料燃燒，水泥生產(chǎn)，土地利用和耕作變化。其中土地利用和耕作變化是人類(lèi)影 響陸地生態(tài)系統(tǒng)碳過(guò)程的重要方面。在大部分情況下，自然土地轉(zhuǎn)化為耕地將會(huì)導(dǎo)致土壤 有機(jī)碳(soilorganiccarbomSOC)的迅速下降。世界各國(guó)學(xué)者對(duì)不同耕作制度和管理措施 對(duì)耕地碳固存的影響進(jìn)行了大量的觀測(cè)實(shí)驗(yàn)。在此基礎(chǔ)上研究全球耕地碳固存的潛力和措 施，對(duì)于了解人類(lèi)活動(dòng)導(dǎo)致的溫室氣體的源與匯的強(qiáng)度，并采取積極的措施減緩溫室效應(yīng) 具有重要的意義。要實(shí)現(xiàn)土壤固碳主要是通過(guò)提高SOC含量來(lái)修復(fù)和改善土壤質(zhì)量。土壤質(zhì)量是 指，在生態(tài)系統(tǒng)邊界范圍內(nèi)，維持生態(tài)生產(chǎn)力和環(huán)境質(zhì)量、提高植物和動(dòng)物健康等功能的能 力。它指的是土壤支持作物生長(zhǎng)，而不造成土壤退化與危害環(huán)境的能力或適宜性。土壤質(zhì) 量與土壤緩沖能力和溫室效應(yīng)密切相關(guān)。土壤緩沖能力是指，土壤在受到外界干擾后其自 身的修復(fù)能力。緩沖能力強(qiáng)的土壤一般都具有較高的土壤質(zhì)量。SOC含量下降會(huì)降低土壤 的緩沖能力、惡化土壤質(zhì)量、減少生物生產(chǎn)力和土壤的環(huán)境凈化能力。相反，提高SOC含量 能改善土壤團(tuán)聚結(jié)構(gòu)、植物的吸水能力、離子交換能力、土壤生物多樣性和土壤質(zhì)量。土壤 質(zhì)量和緩沖能力的下降，將溫室氣體(CO2、n2O等)從土壤釋放到大氣中，從而加大了溫室效 應(yīng)的潛力。該過(guò)程通過(guò)破壞土壤團(tuán)聚結(jié)構(gòu)致使地表板結(jié)、滲透率降低、地表徑流加大，從而 加速了土壤侵蝕。土壤侵蝕是導(dǎo)致有效根深降低、根區(qū)營(yíng)養(yǎng)元素和水的不平衡以及生產(chǎn)力 下降的主要退化過(guò)程。土壤侵蝕導(dǎo)致SOC和粘粒含量下降，侵蝕沉積傳輸?shù)奶贾杏?0%作 為CO2被釋放的大氣中。SOC動(dòng)態(tài)與土地利用歷史和管理措施有關(guān)。天然林和草地轉(zhuǎn)化為 農(nóng)業(yè)以及隨后的耕作和相關(guān)活動(dòng)是導(dǎo)致SOC喪失的主要原因。人類(lèi)活動(dòng)加速了 SOC的損 失，這包括耕作，生物質(zhì)燃燒、殘落物移除、灌溉、低肥料投入、缺乏或較低的有機(jī)改良、夏季 休耕、沒(méi)有或很少在輪作循環(huán)中采用覆被作物等。也有的農(nóng)業(yè)活動(dòng)可以導(dǎo)致SOC含量的增 力口，從而增加耕作土壤碳固存，這主要包括保護(hù)性耕作，鹽化土壤的修復(fù)，修復(fù)退化土地，灌 溉和水管理，經(jīng)常采用覆被作物來(lái)改善耕作制度、自由使用有機(jī)改良和采用BMPs等。強(qiáng)化 農(nóng)業(yè)活動(dòng)、采用BMPs及將邊緣和退化土地進(jìn)行修復(fù)，是一種改善食物安全和提高環(huán)境質(zhì)量 的有效措施。目前，碳截存技術(shù)已在世界范圍內(nèi)不同程度地得以利用，并有望成為人類(lèi)減少二 氧化碳排放，應(yīng)對(duì)全球氣候變化所采取的主要措施。農(nóng)業(yè)是溫室氣體的重要排放源。由 于土地利用方式變化每年向大氣排放1.6X1015g，是僅次于化石燃料燃燒的第二大來(lái)源 (Houghton, 1995)。如何在提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平的同時(shí)，有效地控制農(nóng)業(yè)溫室氣體排放已成為迫切解決的科學(xué)問(wèn)題。同時(shí)，由于農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)受人為干擾影響較強(qiáng)，所以其土壤碳截獲更 容易受到人為調(diào)節(jié)。采取有效的農(nóng)業(yè)管理措施可改變農(nóng)業(yè)土壤碳庫(kù)的狀況，有效增加土壤 碳匯量。比如，采取保護(hù)性耕作，采用免耕、壟耕、少耕、覆蓋、秸稈還田等耕作方式，可以通 過(guò)降低土壤呼吸速率或者增加土壤碳的輸入，從而增加土壤的碳固定。但上述耕作方式多 適用于農(nóng)田土壤固碳，或就地取材方便，或適宜結(jié)合其他農(nóng)田農(nóng)藝措施。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種提高果園碳固存的豆科牧草的套種及應(yīng)用，有效地控 制了農(nóng)業(yè)溫室氣體排放，提高了果園生態(tài)系統(tǒng)的碳吸收和固定。本發(fā)明的豆科牧草在果園的套種，是通過(guò)篩選適宜在南方種植的高木質(zhì)素含量的 豆科牧草在果園進(jìn)行套種。所述豆科牧草為豆科決明屬牧草品種。所述套種的具體步驟如下
4 5月份(17°C 23°C)，清除果園雜草，在果樹(shù)下開(kāi)挖5 IOcm深的播種溝，套種豆 科牧草圓葉決明，每畝播種量0. 5kg種子，讓圓葉決明在果園生長(zhǎng)并完成生育期。果園綠肥覆蓋是一項(xiàng)實(shí)用、高效的果園土壤管理方法，其可提高土壤有機(jī)質(zhì)含量、 防止水土流失、提高土壤肥力、調(diào)節(jié)果園小氣候以及改善果實(shí)品質(zhì)的作用；尤其通過(guò)利用豆 科牧草的生物固氮作用和合理的覆蓋，還可為果樹(shù)和牧草的生長(zhǎng)提供所需的氮源。選用木質(zhì)素含量較高，C/N比值較寬的豆科綠肥，可為果樹(shù)生長(zhǎng)提供一定的有效 氮，且分解慢，殘留碳量高。通過(guò)豆科牧草圓葉決明的套種，增加了植物有機(jī)殘?bào)w向土壤 的輸入量來(lái)提高土壤有機(jī)碳貯量，0 20cm 土壤的有機(jī)碳總量比不套種決明的土壤提高 37.25%。植物殘?bào)w的有機(jī)C可分為兩個(gè)組分，即易分解組分(如糖類(lèi)、淀粉等)與難分解 組分(如木質(zhì)素等)。易分解部分經(jīng)過(guò)再次翻耕等農(nóng)作，或經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間分解，又以二氧化碳等 形式揮發(fā)到大氣中。本發(fā)明采用了高木質(zhì)素含量的牧草品種圓葉決明套種(其C/N為38. 8， 木質(zhì)素含量17 % 24. 6 %，顯著高于其它豆科綠肥(C/N<28. 5，木質(zhì)素含量< 15%)和禾本科 綠肥(木質(zhì)素含量13%左右)，降低了土壤有機(jī)碳的礦化速率，提高了土壤中不易分解的有 機(jī)碳組分，果園土壤中胡敏酸和富里酸總量比常規(guī)管理提高了 153. 78%和6. 76%，進(jìn)而增 加了果園土壤有機(jī)碳的固存量。本發(fā)明的顯著優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明通過(guò)篩選出適宜在南方種植的高木質(zhì)素含量的豆科牧 草圓葉決明在果園的套種，提高系統(tǒng)的光合固碳量，進(jìn)而改變凋落物碳的輸入量、土壤結(jié)構(gòu) 和環(huán)境條件，影響土壤有機(jī)碳的貯量、組分和殘留，實(shí)現(xiàn)提高果園土壤的碳固存。本發(fā)明的 方法簡(jiǎn)單易行，時(shí)間短，效果顯著。
具體實(shí)施例方式4 5月份，清除果園雜草，在果樹(shù)下開(kāi)挖5 IOcm深的播種溝，套種豆科牧草圓 葉決明，每畝播種量0.5kg種子，讓圓葉決明在果園生長(zhǎng)并完成生育期。以下通過(guò)本發(fā)明的兩個(gè)實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明，但是本發(fā)明不僅限于此。實(shí)施例1
果園套種圓葉決明3年后，土壤有機(jī)碳總量(0 20cm)比對(duì)照(不套種決明的土壤)提 高37. 25%，土壤有機(jī)碳胡敏酸和富里酸的總量也分別提高153. 78%和6. 76% (如表1所示)。 表1果園套種圓葉決明與不套種對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)的影響
實(shí)施例2
經(jīng)過(guò)10年時(shí)間清耕和果園套種圓葉決明兩種管理模式果園土壤有機(jī)碳密度分別 提高了 10. 7%和34. 5%，果園套種圓葉決明的生草模式比清耕模式更利于土壤有機(jī)碳的 積累，其土壤碳年變化量是清耕模式的3. 2倍。果園套種圓葉決明模式土壤固碳速率為 714. 52kgC hnT2 a-1 (如表 2 所示)。
表2清耕模式與套種圓葉決明模式的比較
實(shí)施例2
紅壤果園套種圓葉決明能較好改良土壤，全面提高土壤理化性狀(見(jiàn)表3)，種植圓 葉決明3年后，土壤各項(xiàng)理化性狀均得到較大的改善，尤其是有機(jī)碳含量增加74% ；土壤有 機(jī)碳固定量的年增加比例為15. 59%，顯著高于其它發(fā)明技術(shù)。

表3果園套種圓葉決明的土壤理化性狀
本發(fā)明的顯著優(yōu)點(diǎn)是果園套種圓葉決明可增強(qiáng)土壤的固碳能力，提高有機(jī)碳的穩(wěn)定 性，并在防止和減少水土流失方面效果十分明顯。
權(quán)利要求
一種豆科牧草在果園的套種，其特征在于篩選高木質(zhì)素含量的豆科牧草在果園進(jìn)行套種；所述高木質(zhì)素含量為17％～24.6％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的豆科牧草在果園的套種，其特征在于所述豆科牧草為豆科 決明屬牧草品種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的豆科牧草在果園的套種，其特征在于所述套種的具體步驟 如下4 5月份，清除果園雜草，在果樹(shù)下開(kāi)挖5 IOcm深的播種溝，套種豆科牧草圓葉決 明，每畝播種量0. 5kg 0. 8kg種子，讓圓葉決明在果園生長(zhǎng)并完成生育期。
4.一種如權(quán)利要求1、2或3所述的豆科牧草在果園的套種用于提高果園土壤的碳固存。
全文摘要
本發(fā)明提供一種提高果園碳固持的豆科牧草及其利用技術(shù)，屬于農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)固碳減排技術(shù)領(lǐng)域，解決現(xiàn)有技術(shù)中果園二氧化碳排放較高的問(wèn)題。本發(fā)明篩選高木質(zhì)素含量的豆科牧草在果園進(jìn)行套種；所述高木質(zhì)素含量為17％～24.6％，在果園中一次播種多年利用，通過(guò)牧草的生長(zhǎng)和光合作用吸收二氧化碳，并轉(zhuǎn)化為有機(jī)碳和土壤有機(jī)質(zhì)，從而提高果園生態(tài)系統(tǒng)二氧化碳的吸收和固持，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的固碳減排效果。
文檔編號(hào)A01G1/00GK101869037SQ201010212559
公開(kāi)日2010年10月27日 申請(qǐng)日期2010年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月30日
發(fā)明者應(yīng)朝陽(yáng), 王義祥, 羅旭輝, 翁伯琦, 黃毅斌 申請(qǐng)人:福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所