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土壤碳库的变化既涉及到全球碳循环，又涉及到土壤质量的演变，一直是国内外研究的热点领域。 迄今为止，研究黑土有机碳长期演变的方法:一是通过调查采集不同开垦年限的土壤样本，分析有机碳含量，进而描述土壤开垦后有机碳的演变规律，二是通过应用国外模型在黑土区调查获取参数模拟土壤有机碳动态演变趋势。本项研究在弄清CENTURY模型构建所需参数获取方法的基础上，充分利用中国科学院海伦农业生态实验站自1985年以来所设置的不同农业经营模式的长期定位试验及其田间管理档案资料，以及实验站水、土、气、生观测资料和研究成果，经测试、分析、加工、整理出模型所需的大量参数，进而模拟黑土农田土壤碳长期演变趋势，并进行验证，最终完成不同农业经营模式下的黑土农田土壤碳演变的模拟及趋势预测。研究表明: 试验地块开垦前土壤有机碳平均含量为58.00 g/kg，开垦后初期土壤有机碳下降速率很快，但随着开垦年限的增加土壤有机碳下降速率逐渐减缓。到1985年，耕层土壤有机碳的含量为34.00 g/kg左右，年均下降速率为8.91‰。1985年，该地块作为长期定位试验，设置了不同农业经营模式，土壤有机碳开始向不同方向演变: 移耕农业模式，即地上部秸秆籽实全部移出农田，仅留下作物残茬，不施任何肥料，定位试验20 a，耕层土壤有机碳由34.03 g/kg下降至30.19 g/kg，年下降速率为5.97‰，预测移耕农业模式100 a，即到2085年，土壤有机碳将减至24.31 g/kg，年下降速率为3.36‰。 有机农业模式，即作物残茬和系统内循环有机肥归还农田，不施任何化学肥料，土壤有机碳下降速率得到有效抑制，20 a定位试验，有机碳减缓下降至33.39 g/kg，年下降速率为0.95‰，下降速率比移耕农业减少5.0个千分点。预测该模式100 a，即到2085年，土壤有机碳将减至32.21 g/kg，年下降速率为0.55‰。 石油农业模式，由于投入大量化肥，该模式生产力有了极大提高，留给农田的作物残茬也有了较大增加，因此，土壤有机碳含量下降在一定程度上得以控制，单施化肥氮素模式和化肥氮素与磷素配合施用模式，定位试验20 a，土壤有机碳分别降至32.51 g/kg和32.88g/kg，年下降速率为2.28‰和1.72‰，远低于有机农业对土壤有机碳下降的抑制效果。预测两种石油模式100 a，即到2085年，土壤有机碳将分别减至29.68 g/kg和30.89 g/kg，下降速率为1.37‰和0.96‰。 有机—无机结合农业模式，在施用系统内循环有机肥的基础上，又配合施用化肥氮素或配合施用化肥氮磷。该模式生产力有了更大的提高，特别是有机肥配合化肥氮磷的施用，既能提高耕地的生产力，又能维持土壤有机质的平衡，阻控土壤有机碳的下降。定位试验20 a，有机碳含量基本持平，有机肥与氮磷配合呈现增加土壤有机碳的趋势。预测该模式100 a，即到2085年，土壤有机碳将增加至34.41 g/kg，年增长速率为0.11‰。 秸秆还田农业模式是增加土壤有机碳的有效途径。以每年公顷投放粉碎秸秆4500 kg，20 a后，土壤有机碳含量由33.35 g/kg增加到34.00 g/kg，年增加速率为0.97‰。 弃耕农田任其植被演替，土壤有机碳含量恢复很快，20 a后土壤有机碳由34.03 g/kg增加至36.63 g/kg，预测到2085年，土壤有机碳将增加到46.46 g/kg，年增加速率为3.12‰。 上述研究指明了黑土农田有机碳的培育途径:尽最大可能增加农业生态系统中有机质向土壤库中的归还量，其主要措施是作物残茬、凋落物还田，秸秆还田和施用有机肥，再配合施用化肥氮磷，持续提高耕地生产力而又阻控土壤有机碳的下降。 本项研究结果为黑土区土壤碳库固定CO2的能力和黑土耕地肥力的定向培育提供了有价值的参考依据。