旱地有機(jī)碳情景分析模擬的尺度效應(yīng)及其影響因素研究.pdf

1、基于土壤數(shù)據(jù)庫的動(dòng)態(tài)模型預(yù)測(cè)未來氣候變化和農(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hm2旱地作為研究區(qū)，模擬2010-2039

2、年根據(jù)IPCC規(guī)定和常見的24種未來氣候變化和農(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、1:25萬、1:50萬、1:100萬、1:400萬和1:1000萬）的土壤有機(jī)碳變化，并用數(shù)據(jù)最詳細(xì)的1:5萬模擬值定量化其他尺度的模擬誤差，結(jié)果可為未來氣候變化和農(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1:5萬數(shù)據(jù)庫下情景分析結(jié)果表明，蘇北旱地整個(gè)地區(qū)在

3、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-2y-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59~1317 kg C hm-2y-1之間，固碳總量變化范圍在6.93~155.11

4、Tg C之間。從不同土類來看，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47~1356 kg C hm-2y-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 C hm-2y-1和-3 kg C hm-2y-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 h

5、m-2y-1之間，固碳總量介于0.02~1.71 Tg C之間?？梢?，在IPCC中規(guī)定和常見的24種未來氣候變化和農(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1:25萬~1:1000萬數(shù)據(jù)庫下情景分析結(jié)果表明，不同分辨率土壤數(shù)據(jù)庫對(duì)未來氣候變化、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

6、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1:5萬相對(duì)偏差大小排序?yàn)?:50萬>1:25萬>1000萬>100萬>400萬。從土類上看，棕壤、鹽土和褐土在1:100萬~1:1000萬尺度下年均固碳速率與1:5萬相對(duì)偏差較大。不同分辨率土壤數(shù)據(jù)庫對(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.

7、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

8、%、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)模擬的主要因素來看，不同分辨率土壤數(shù)據(jù)庫對(duì)模型模擬結(jié)果的影響均達(dá)到極顯著相關(guān)，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S