基于1-5萬土壤數據庫的未來氣候變化對蘇北旱地有機碳影響研究.pdf

1、農田土壤有機碳容易受到強烈人為干擾并可在較短時間內進行調節(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據庫模擬2010-2039年IPCC報告中規(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碳的變化規(guī)律，研究結果可為我國黃淮海地區(qū)旱地應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。主要研究結果如下：
　　1、2010-2039年常規(guī)處理情景模擬結果表明，蘇北旱地保持當前的農業(yè)管理和近30年的氣象資料不變，未來呈

3、現(xiàn)強烈的“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為：潮土（372 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）>石質土（210 kg C hm-2y-1）>石灰土（175 kg C hm-2y-1）。其中，石灰土和石質土的初始有機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肥的施用量有關；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碳較低有關。
　　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，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?？傮w來看，未來30年蘇北旱地土壤有機碳在4種不同溫度和降雨量情景組合處于“碳匯”狀態(tài)，但其有機碳年積累速率均呈下降趨勢，且在T2P2情景下年均有機碳積累速率最低。
　　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、的影響因素分析結果來看，初始有機碳和黏粒含量是蘇北旱地土壤年均有機碳的最主要的影響因素。Pearson簡單相關分析中，不同氣候情景下初始有機碳含量與年均固碳速率呈較強的負相關關系（p＜0.01)，相關系數在-0.478～-0.562之間，而黏粒含量與年均固碳速率呈正相關關系（p＜0.01)，相關系數在0.199～0.325；進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碳對蘇北旱地年均固碳速率的變異解釋均較高，分別在27.