基于土壤數(shù)據(jù)庫(kù)的動(dòng)態(tài)模型預(yù)測(cè)未來(lái)氣候變化和農(nóng)田管理措施變化情景下農(nóng)田有機(jī)碳變化是實(shí)施農(nóng)業(yè)固碳的基礎(chǔ),對(duì)保持農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力至關(guān)重要。但目前使用不同制圖尺度土壤數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)旱地有機(jī)碳模擬的影響尚不清晰,一定程度上增加了農(nóng)業(yè)管理措施制定的風(fēng)險(xiǎn)性。為此,本研究利用著名的生物地球化學(xué)模型DNDC(DeNitrification and DeComposition),選擇隸屬黃淮海平原一部分的江蘇省北部390多萬(wàn)hm2旱地作為研究區(qū),模擬2010-2039年根據(jù)IPCC規(guī)定和常見(jiàn)的24種未來(lái)氣候變化和農(nóng)田管理措施改變情景下6種我國(guó)常用分辨率尺度(1:5 萬(wàn)、1:25 萬(wàn)、1:50 萬(wàn)、1:100 萬(wàn)、1:400 萬(wàn)和 1:1 000 萬(wàn))的土壤有機(jī)碳變化,并用數(shù)據(jù)最詳細(xì)的1:5萬(wàn)模擬值定量化其他尺度的模擬誤差,結(jié)果可為未來(lái)氣候變化和農(nóng)田管理措施改變下我國(guó)旱地土壤有機(jī)碳固碳潛力的準(zhǔn)確評(píng)估提供理論依據(jù)。主要研究結(jié)果如下:1、2010-2039年1:5萬(wàn)數(shù)據(jù)庫(kù)下情景分析結(jié)果表明,蘇北旱地整個(gè)地區(qū)在不同氣候因子和農(nóng)田管理措施下均呈"碳匯"效應(yīng)。其中,土壤有機(jī)碳固碳速率受氣候因子(氮沉降、溫度、降雨、CO2濃度)影響的變化幅度較小,固碳速率變化范圍在291～373 kg C hm-2 y-1之間,固碳總量變化范圍在34.25～43.98 Tg C之間;土壤有機(jī)碳固碳速率受農(nóng)田管理措施(氮肥、有機(jī)肥、秸稈還田率和推薦性施肥)影響較大,固碳速率變化介于59～1317kg C hm-2 y-1之間,固碳總量變化范圍在6.93～155.11 TgC之間。從不同土類來(lái)看,潮土、鹽土、褐土、紫色土、棕壤和砂姜黑土在不同氣候變化和農(nóng)田管理措施下均呈現(xiàn)"碳匯"效應(yīng),固碳速率變化范圍介于47～1356kg Chm-2 y-1之間,固碳總量范圍介于0.02～84.09 Tg C之間;而石灰土和石質(zhì)土在不施氮肥情景下呈弱"碳源"效應(yīng),固碳速率分別為-38 kg Cm-2 y-1和-3 kgChm-2 y-1,在其他氣候和農(nóng)田管理措施變化情景下固碳速率介于83～958 kg C hm y-1之間,固碳總量介于0.02～1.71 Tg C之間�？梢�(jiàn),在IPCC中規(guī)定和常見(jiàn)的24種未來(lái)氣候變化和農(nóng)田管理措施變化情景下,除不施氮肥情景下的石灰土和石質(zhì)土外,其他情景均有利于土壤固碳,同時(shí)也說(shuō)明采取適宜的農(nóng)田管理措施可提高土壤"碳匯"效應(yīng)。2、2010-2039年1:25萬(wàn)～1:1000萬(wàn)數(shù)據(jù)庫(kù)下情景分析結(jié)果表明,不同分辨率土壤數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)未來(lái)氣候變化、農(nóng)田管理措施改變的碳平衡估算影響很大。以數(shù)據(jù)最詳細(xì)的1:5萬(wàn)制圖尺度模擬結(jié)果為基準(zhǔn),整個(gè)地區(qū)各情景下的年均固碳速率和固碳總量的相對(duì)偏差變化范圍介于2.28%～22.73%之間,各尺度下模擬結(jié)果與1:5萬(wàn)相對(duì)偏差大小排序?yàn)?:50萬(wàn)1:25萬(wàn)1000萬(wàn)100萬(wàn)400萬(wàn)。從土類上看,棕壤、鹽土和褐土在1:100萬(wàn)～1:1000萬(wàn)尺度下年均固碳速率與1:5萬(wàn)相對(duì)偏差較大。不同分辨率土壤數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)農(nóng)田管理措施情景的影響程度比氣候變化小,前者的年均固碳速率和總量的相對(duì)偏差范圍分別在0.15%～62.48%和0.02%～60.83%之間,后者的年均固碳速率和總量的相對(duì)偏差范圍分別在0.07%～41.64%和0.01%～40.36%之間。從不同土類來(lái)看,各情景下受制圖尺度影響較大的是石灰土和石質(zhì)土,二者年均固碳速率相對(duì)偏差分別介于3.95%～1669.23%和2.76%～2500%之間,潮土、鹽土、褐土、棕壤、紫色土和砂姜黑土受制圖尺度的影響程度相對(duì)較小,這6種土類年均固碳速率的相對(duì)偏差分別在0%～62.14%、0.56%～72.34%、1.60%～67.31%、1.41%～61.03%、0.41%～95.83%和1.71%～88.70%之間。因此,在今后蘇北旱地固碳減排政策制定中,可根據(jù)各尺度偏差大小選擇合適的制圖尺度。3、從影響蘇北地區(qū)旱地氣候變化和農(nóng)田管理措施變化下土壤有機(jī)碳動(dòng)態(tài)模擬的主要因素來(lái)看,不同分辨率土壤數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)模型模擬結(jié)果的影響均達(dá)到極顯著相關(guān)(p0.001),導(dǎo)致尺度效應(yīng)極顯著相關(guān)的因素主要有土壤初始有機(jī)碳(SOC)、粘粒含量、容重和pH。其中,初始SOC和粘粒含量在大部分情景和制圖尺度下與固碳速率呈極顯著相關(guān)或顯著相關(guān)(p0.001),相關(guān)系數(shù)分別介于2.5%～66.20%和3.8%～38.40%之間,而土壤容重和pH對(duì)模擬結(jié)果的影響較小,且具有不穩(wěn)定性。因此,在今后的有機(jī)碳模擬研究中,為降低模擬結(jié)果的不確定性,在大區(qū)域尺度建立更為精確的土壤數(shù)據(jù)庫(kù)是非常必要的。
【學(xué)位單位】：福建農(nóng)林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2017
【中圖分類】：S153.6

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2815658