当前的世界环境

介绍

近几个世纪以来，大气中CO₂已经增加到380ppm，主要是由于人类活动。¹¹植树造林对减少CO起着非常重要的作用₂通过土壤碳封存。¹⁰碳存在于所有生物体中，是地球上生命的主要组成部分。它以二氧化碳(CO .)的形式存在于土壤有机质、动植物、地质沉积物、大气中₂)，并溶于海水中。

有必要确定和利用不同类型的土地利用系统来减少大气中的CO₂集中和提高林业和农林复合系统的碳储量。人工林、作物、森林(或树木)在碳循环中的重要性是众所周知的¹⁹和Forestsa大碳。通过利用不同的土地利用和陆地覆盖系统，提高地球植被的碳储存能力，如森林，造林，造林系统，造成的陆地覆盖系统存在挑战。^4.农林复合系统在目前处于农业的地区非常重要。农民依靠农地作为收入来源，并依赖将粮食生产与环境服务联系起来的要求。^8.

虽然原始自然生态系统表征了Asmajor植被和土壤C水槽，但在欠发达和发展中国家的欠发达和发展中，这已经损失了很大程度上。这些降级地区如沟壑土地不太可能转化为天然绿色覆盖。需要将这些储存的生物质土地使用（如山沟土地）递送到富含碳的园艺种植园，林业，农业店和药用植物植物不同的山沟管理模块。最近，过去重大重视农业系统的管理，以减轻气候变化通过碳封存。¹³与大多数其他技术相比，建立和处理多年生植被以增加碳汇是廉价的，而且这些做法对环境和健康的风险最小。多年生植被比一年生植被更有效，因为它分配到地下的碳含量更高，通常延长生长季节，¹³因此，即使在未来，也会增加系统的C隔离潜力。^15,12.

在印度的所有可用土地中，大约3.97米位于峡谷之下，这是严重退化的土地形式。保护附近的生产性土地是必要的，以防止过度开发和管理不善。峡谷地土壤中养分和水分的缺乏严重影响了该地区的植被。该地区在夏季和冬季都经历了极端的天气条件，降雨量少，这使得该地区的农业无利可图。在这种条件下，峡谷农民需要有效的营养和水管理技术来实现可持续生产和生计。

不同土地利用方式的影响有助于在退化土地中固碳、改善地下水位、土地生产力、小气候和农民的生计选择。不同的土地利用模式有助于恢复中央邦峡谷地带的生态状况。²土壤肥力，降解土壤的土壤肥力，结构和水持能力将通过改善生产率和盈利能力来提高土壤碳封存。山沟的绿化也有助于保护土壤并增加水可用性侵蚀的牙龈。进行本研究以评估不同模块的谷鸟类植物生物质和碳封存电位。

材料和方法

目前的研究是在M. P. Morena区Aisah村的大学试验场进行的，该试验场靠近Chambal河的河岸，离大学总部约80公里。项目区位置在Latitude 26^0.北纬40分40.84^0.东经06′29.21度，海拔高度150至240米。

土壤深度30 ~ > ~ 120 cm，质地为砂质粘壤土。莫雷纳地区的地理位置是中央高地道路。田地的坡度大多在0.1%至8.0%之间(极平缓至平缓)。严重到非常严重的侵蚀问题是突出的，因为该地区在雨季大部分未开垦。土壤几乎具有中等到低的持水能力。

本研究旨在估算饥饿小流域不同土地利用方式下的固碳潜力。这项实验开始于2011-12年。五模块M₁-多元化种植制度，M₂- Agri-horti模块，M_3.-Horti Pastoral模块，M_4.- Silvi-Medicinal Module, M_5.-Silvi-Pastoral是为Chambal峡谷的可持续管理而开发的。试验田的部分地面梯田和清洁布局布置在15个60 x 70米的街区中，每个街区容纳三个复制的五个模块。试验地总建筑面积为20.475公顷。种植几何结构包括两个主要地块，面积为4200米²每个地块种植300株植物。6种果树(Drumstick, Aonla, Ber，番石榴，番荔枝和石榴)和10种silvi-medicinal (Neem, Arjuna, Mahua, Gugul, Karanj, Babool, Teak, Siras, Khamer, Seasham)被移植到30 x 30 x 45厘米的坑中。

估算了土壤有机碳含量，²¹利用碳分析仪对不同模块下的生物量进行了估算。同样可用氮、^20.可用的磷,¹⁶可用的钾¹⁴并估算了土壤团聚体百分比(> 500µm)。²²该活动涉及测量来自不同模块的树木参数，以获得单树权重，量化模块的总林分生物量，并最终估计每公顷生物量的林分生物量。测量树木的各项参数，包括;直径(胸径)、树干高、树高和冠径/宽。

生物质的估计

几乎不可能通过破坏性取样来测量一个地区的全部生物量。某种形式的异速生长用来计算不同植物的生物量，以获得可测量的特性，如茎直径。采用胸高直径大于或等于2 cm DBH的植物进行植被地上生物量估算。

植物的生物量碳

在热带气候下种植的树木，特别是在农用林业中，有助于隔离大气中的CO₂大约@ 50磅一氧化碳₂树^－1年^－1．大多数条件可能会影响植物的碳固存速率，即它们的生长特性、树木的木材密度和植物种植的地方的生长条件。碳封存在早期最高，在20到50年之间。¹为了计算某一植物的生物量碳储量，通过对植物年龄的划分，得到了该植物的年生物量固碳速率。该过程包括:

树的总(绿)重。

树的干重。

碳在树中的重量。

树木吸收的二氧化碳的重量。

的重量有限公司₂每年都被锁在树上

总(绿)植物重量

根据所使用的公式计算一种植物的重量¹

W =植物的重量（克），d =茎（cm）的直径，h =植物的高度（仪表）。

如果D < 11then，

w = 0.25d.²h .................................................................. ...... ......（eq.1）

如果D > 11,

W = 0.15 d²H ........................................................................... ( Eq。2)

所给出的两个方程可以代表所有植物种类方程的平均值。系数(例如0.25)发生变化，D²H可以根据植物种类的不同提高到刚好高于或低于指数。根系重量约占树木地上部重量的20%。因此，要计算植物的总绿重，就要用树木的地上重乘以120%。

树的干重¹⁹

要确定树的干重，用植株的重量乘以72.5%。这是在计算中考虑了所有物种，平均树木干物质72.5%和水分27.5%。

树中的碳重量

树木的总体积通常包含50%的平均碳。¹⁸因此，植株中碳的重量是植株干重的50%。

的重量有限公司₂存储在树中

CO.₂有1分子碳和2分子氧。碳的原子量是12.001115，而氧的原子量是15.9994。因此估算出CO的重量₂是,C + 2 * O = 43.999915;和公司吗₂:C比为43.999915/12.001115=3.6663。

因此，CO的重量₂通过乘以3.6663，估计出在工厂中的储存量。CO的重量₂= CO的重量₂储存在植物/植物时代。

结果与讨论

不同模块中的生物质量碳

由于植物的生物量是随着年龄的增长而发展的，因此将收获时间推迟到成熟期可能有助于形成巨大的碳汇。计算2012-13、2013-14、2014-2015、2015-16、2016-17年各模块的生物量碳。生物量碳以Horti-Pastoral模块(M_3.)，其次是Silvi-Pastoral模块(M_5.)、Agri-Horti模块(M₂)、Silvi- Medicinal Module (M_4.)和多种种植制度(M₁)，而园艺模块(M_3.)，其次是多种种植制度(M₁)、Agri-Horti模块(M₂)， Silvi-Pastoral模块(M_5.)和Silvi-Medicinal Module (M_4.)在2012 - 13所示。模块M中生物量碳变化最大，为89%_5.紧随其后的是M_3.在美国，为84%_4.M₂．(图1)。农林业与农田的混合是加强土壤固碳的一个有前途的选择。农林复合系统中的树木组分由于生长速度快、生产力高，可以成为重要的大气碳汇。^9.

图1:不同峡谷管理模块的生物量碳。 点击这里查看图

不同树木/植物、草和作物的生物量碳

在2012-13至2016-17年间，平均生物量碳最高的是果树，其次是森林植物、药用植物、农作物、林木和草类植物(图2)。这基本上是由于与其他植物、作物和草类相比，最高的生长速度和生物量产量增加了生物量碳产量。^7.在乔木下有明显的差异。植物早期的生物量碳速率较低。同样，6^th在所有模块下观察到的研究年份可能是由于我们使用胸径(DBH)来估计地上生物量的事实Eq (1）．然而，在总共16棵树中，10棵树每年的生物量c储量是一致的，随着时间的推移，碳储量较低。各模块鼓槌的c -存储量随龄期的增加而不断增加。的数据表明，在退化土地上种植速生植物是一种有效的固碳选择。^5.番石榴、石榴、麻花、番荔枝和瓜瓜的C-storage模式在研究结束时表现为生长速度非常慢，生物量碳积累量最小。

图2:不同类型的树、草和作物产生的平均生物量碳。 点击这里查看图

土壤中的碳螯合

最后第六年的结果表明,土壤有机碳含量有显著的富集表1中给出在不同管理模块从最初的有机碳水平只是现在来到了0.30 - 0.35% 0.11 - 0.12%在表层土壤不同的管理模块。在第一年，M最大₁和M_5.而森林-畜牧模块(M_5.)随着时间的增加。由于树木年龄的增加，这个值将在未来的时间里增加许多倍。有机碳在不同模块下的持续累积，可能是由于植物、作物和草屑通过凋落物的掉落，以植物、作物和草屑的形式提供有机物质，自然地融入土壤，增加了有机碳水平。¹⁷

土壤特性

在试验结束时(2017年)，不同模块记录了土壤理化性质相对于初始状态(2012年)的变化(表2)。土壤呈微碱性，pH和EC随时间变化不大。研究结束时，各模块土壤pH略有下降，EC略有增加。在不同种植模式下，各模块有机碳的累积均显著高于初始状态(0.09%)和最大值(0.38%)₁）.土壤养分状况发生了明显的变化，特别是速效氮的变化。速效氮呈增加趋势，速效钾也呈增加趋势₁)和减少(M_4.)的值。在所有模块下，有效磷随时间而降低。由于人工林覆盖减少了土壤侵蚀并结合了土壤颗粒，所有模块下的团聚体百分比(>500µm)都有所增加。建立不同树种模块后，有必要进一步研究土壤性质随时间的变化，以了解土壤有机质和养分有效性变化的机制^3.这反过来将有助于制定有效的长期战略，以保持土壤质量和肥力。^6.

表1:不同模块下土壤固碳量。

表2:初始状态下不同模块下土壤性质的变化。

结论

山沟区可能是最严重和最易感的生态系统之一，具有严重的现场和缺失的影响。通过种植土壤健康管理的各种树种种植以及增加农民的生计选择来管理山沟。

地上部生物量碳累积量以园牧模式最高，其次为农荷模式和林牧模式。昌巴尔高度退化地土壤有机碳在所有管理模块中均较初始水平有所增加，在多样化种植系统模块中有机碳含量最高，为0.09%至0.38%。

峡谷区管理对提高土壤固碳能力具有重要意义，有助于减缓气候变化的影响。通过种植园艺、农林、牧用植物对沟谷的管理对生物多样性、土壤保持和土壤碳汇具有积极的影响。

确认

作者感谢Niche卓越地区，Rvskvv，Gwalior，Madhya Pradesh India。作者还感谢教育，印度农业研究委员会，新德里为他们的资金支持和设施进行了学习期间。

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