辽宁省农田土壤有机碳动态变化及固碳潜力估算

【摘要】：土壤碳库是全球碳循环的重要组成部分,在全球碳收支中占主导地位。农田土壤长期受到人类干预,与自然土壤相比,其与大气之间的碳交换强度更大。土壤碳源汇的研究已经成为当今土壤学领域的热点。因此本研究在总结前人研究基础上,通过大量历史资料的收集、试验数据的整理结合GIS方法研究了辽宁省土壤有机碳动态演变、储量及固碳潜力估算,对于提高农田碳储量、确立土壤培肥目标、减缓温室效应意义重大。研究结果表明： (1)辽宁省农田土壤有机碳平均含量在近25年里降低了2.3g/kg,在空间上表现出中部至东部地区有所下降,而南部沿海和西部地区略有上升；从地统计学的角度分析可以看出,1980年与2005年土壤有机碳均属中等空间自相关,分析两期的变程数据,20多年来,其分布的均一性减弱,在小范围内的变异加强,整体分布趋向复杂。 (2)辽宁省农田耕层土壤有机碳平均密度下降了0.37kg/m2,空间上中西部低山丘陵区和南部部分沿海一带表现出有机碳密度的升高,增幅主要集中在0.69kg/m2以内,有机碳密度降低的地区主要集中在中部平原至东部山区之间；第二次土壤普查(1980年)时期lm深度土体有机碳平均密度9.27 kg/m2,总体分布趋势为由中部平原东部山地西部丘陵；1980年时农田耕层有机碳库总量为97.65 Tg,2005年则为112.15 Tg,总量增加了14.5Tg,这主要与耕地面积(25年间增加了34万hm2)以及容重(25年间增加了0.08g/cm3)的变化有关；1980年1m深度土体有机碳储量为313.52 Tg。 (3)用CENTURY模型可以较好的模拟土壤有机碳的动态变化；不同阶段的农田管理措施对土壤有机碳的演变影响较大,但总体表现出缓慢降低的趋势；自2005年开始至未来100a内,农田耕层土壤有机碳储量将由112.15Tg下降至104.68Tg。 (4)通过已经建立的基于长期定位试验的农田固碳潜力模型估算辽宁省的固碳潜力,结果表明：辽宁省SOCP空间分异明显,整体表现为由东北向西南方向下降的趋势；辽宁省农田饱和状态的有机碳密度均值估计为4.74 kg/m2,辽宁省农田土壤碳汇密度为2.08 kg/m2,从固碳潜力来看,辽宁省的农田土壤有机碳增长潜力呈现出由西部地区向东部山区升高的趋势,西部地区的农田土壤有机碳密度增长潜力仅为东部山区的一半；通过改进农田管理措施,可望在27～99年达到此饱和水平,以2005年的SOC储量水平为参照,辽宁省农田土壤碳增汇潜力约为85.80Tg。