基于1-5萬土壤數(shù)據(jù)庫的未來氣候變化對蘇北旱地有機(jī)碳影響研究.pdf

1、農(nóng)田土壤有機(jī)碳容易受到強(qiáng)烈人為干擾并可在較短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)，對大氣CO2具有“源”和“匯”的雙重功能，它的碳收支研究對于實(shí)行“固碳減排”政策和履行《巴黎協(xié)定》公約具有重要意義。旱地占我國農(nóng)田總面積的70％以上，在固定大氣CO2方面發(fā)揮著重要的作用。本研究以模擬生物地球化學(xué)過程較為成熟的DNDC（DeNitrification and DeComposition）模型為例，選擇屬于黃淮海平原的一部分——江蘇北部（簡稱“蘇北地區(qū)”）29個縣

2、（市）390多萬 hm2旱地作為研究區(qū)，利用該地區(qū)最新建立的高精度1:5萬大比例尺土壤數(shù)據(jù)庫模擬2010-2039年IPCC報(bào)告中規(guī)定和常見的多種氣候變化情景分析，并分析未來不同氣候變化處理下旱地土壤有機(jī)碳的變化規(guī)律，研究結(jié)果可為我國黃淮海地區(qū)旱地應(yīng)對未來氣候變化和制定合理的固碳減排措施提供理論依據(jù)。主要研究結(jié)果如下：
　　1、2010-2039年常規(guī)處理情景模擬結(jié)果表明，蘇北旱地保持當(dāng)前的農(nóng)業(yè)管理和近30年的氣象資料不變，未來呈

3、現(xiàn)強(qiáng)烈的“碳匯”作用，固碳總量為41.76 Tg，年均增幅在50-780 kg C hm-2之間，平均固碳速率為355 kg C hm-2y-1。蘇北旱地各土類未來30年平均固碳速率大小排序?yàn)椋撼蓖粒?72 kg C hm-2y-1）>紫色土（367 kg C hm-2y-1）>鹽土（345 kg C hm-2y-1）>褐土（344 kg C hm-2y-1）>砂姜黑土（333 kg C hm-2y-1）>棕壤（324 kg C hm-

4、2y-1）>石質(zhì)土（210 kg C hm-2y-1）>石灰土（175 kg C hm-2y-1）。其中，石灰土和石質(zhì)土的初始有機(jī)碳含量對年均固碳速率影響最大，變異解釋度在84.1%-97.9%；鹽土和潮土年均固碳速率受黏粒含量影響較大，變異解釋度為30.9%-47.3%；棕壤和紫色土年均固碳速率較高主要與較大的氮肥和有機(jī)肥的施用量有關(guān)；褐土和砂姜黑土年均固碳速率較高主要與黏粒含量較高和初始有機(jī)碳較低有關(guān)。
　　2、溫度、降雨、C

5、O2以及氮沉降10種氣候情景下蘇北旱地2010-2039年的土壤有機(jī)碳年均固碳速率大小為：氮沉降濃度增加2.0倍（373 kg C hm-2y-1）>氮沉降濃度增加1.0倍（365 kg C hm-2y-1）>CO2濃度升高2.0倍（364 kg C hm-2y-1）>CO2濃度升高1.0倍（360 kg C hm-2y-1）>降雨量減少20%（359 kg C hm-2y-1）>CO2濃度升高0.5倍（357 kg C hm-2y-1

6、）>常規(guī)處理（355 kg C hm-2y-1）>氮沉降濃度減少一半（348 kg C hm-2y-1）>降雨量增加20%（345 kg C hm-2y-1）>溫度升高2℃（326 kg C hm-2y-1）>溫度升高4℃（291 kg C hm-2y-1）?？傮w來看，未來30年蘇北旱地在不同氣候變化情景下均呈“碳匯”效應(yīng)，但與常規(guī)處理相比，氮沉降濃度減少一半、降雨量增加20%、溫度升高2℃和溫度升高4℃有機(jī)碳年均積累速率均在降低。

7、r>　　3、T1P1（溫度升高2℃降雨減少20%）、T1P2（溫度升高2℃降雨增加20%）、T2P1（溫度升高4℃降雨減少20%）和T2P2（溫度升高4℃降雨增加20%）4種情景下土壤有機(jī)碳固碳總量分別為：39.10 Tg C、37.39 Tg C、34.69 Tg C和33.64 Tg C，年均有機(jī)碳增幅變化范圍分別在：74-649 kg C hm-2y-1、63-643kg C hm-2y-1、92-536 kg C hm-2y-1

8、和84-518 kg C hm-2y-1之間，年均固碳速率分別為：332 kg C hm-2y-1、318 kg C hm-2y-1、295 kg C hm-2y-1和286 kg C hm-2y-1。總體來看，未來30年蘇北旱地土壤有機(jī)碳在4種不同溫度和降雨量情景組合處于“碳匯”狀態(tài)，但其有機(jī)碳年積累速率均呈下降趨勢，且在T2P2情景下年均有機(jī)碳積累速率最低。
　　4、從不同氣候情景下2010-2039年蘇北旱地土壤年均固碳速率

9、的影響因素分析結(jié)果來看，初始有機(jī)碳和黏粒含量是蘇北旱地土壤年均有機(jī)碳的最主要的影響因素。Pearson簡單相關(guān)分析中，不同氣候情景下初始有機(jī)碳含量與年均固碳速率呈較強(qiáng)的負(fù)相關(guān)關(guān)系（p＜0.01)，相關(guān)系數(shù)在-0.478～-0.562之間，而黏粒含量與年均固碳速率呈正相關(guān)關(guān)系（p＜0.01)，相關(guān)系數(shù)在0.199～0.325；進(jìn)一步多元線性回歸分析表明，不同氣候情景下黏粒含量和初始有機(jī)碳對蘇北旱地年均固碳速率的變異解釋均較高，分別在27.