本文關(guān)鍵詞：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碳影響研究

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【摘要】：農(nóng)田土壤有機碳容易受到強烈人為干擾并可在較短時間內(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(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(jié)果可為我國黃淮海地區(qū)早地應(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。蘇北早地各土類未來30年平均固碳速率大小排序為：潮土(372 kg C hm-2 y-1紫色土(367 kg C hm-2y-1)鹽土(345kg C hm-2y-1)褐土(344 kg Chm-2y-1)砂姜黑土(333 kg C hm-2y-1)棕壤(324 kgC hm-2y-1)石質(zhì)土(210kg C hm-2y-1)石灰土(175 kg C hm-2 y-1)、其中,石灰土和石質(zhì)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(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碳較低有關(guān)。2、溫度、降雨、CO2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(373kg C hm-2y-1)氮沉降濃度增加1.0倍(365kg C hm-2y-1)CO2濃度升高2.0倍(364kg C hm-2y-1)CO2濃度升高1.0倍(360kg C hm-2y-1)降雨量減少20%(359 kgC hm-2y-1)CO2濃度升高0.5倍(357kg C hm2y-1)常規(guī)處理(355kg C hm-2y-1)氮沉降濃度減少一半(348kg C hm-2y-1)降雨量增加20%(345kg C hm-2y-1)溫度升高2℃(326kg C hm-2y-1)溫度升高4℃(291 kg C hm-2y-1) 。總體來看,未來30年蘇北早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℃有機碳年均積累速率均在降低。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、3/.39Tg C、34.69 Tg C和33.64TgC,年均有機碳增幅變化范圍分別在：74-649 kg C hm-2 y-1、 63-643kg C hm-2 y-1、92-536 kg C hm-2 y-1和84-518kg C hm-2y-1之間,年均固碳速率分別為332kg C hm-2y-1、 318 kg C hm-2 y-1、 295 kg C hm-2 y-1和286 kg C hm-2y-1。總體來看,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的影響因素分析結(jié)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(guān)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(fù)相關(guān)關(guān)系(p0.01),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(p0.01),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碳對蘇北旱地年均固碳速率的變異解釋均較高,分別在27.6%-39.2%和22.8%-31.5%之間,而容重和pH值對年均固碳速率影響均較小。因此,在以后該地區(qū)的有機碳模擬中首先保證黏粒含量和初始有機碳的輸入精度,以提高模擬結(jié)果的準(zhǔn)確度是非常必要的。
【學(xué)位授予單位】：福建農(nóng)林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：S153.6

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本文編號：1302160