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我国典型农耕区土壤固碳潜力研究

杨柯  
【摘要】:农田土壤固碳不仅可以减缓大气中CO2浓度升高,还可以改善土壤质量,防止土壤侵蚀,是实现减排增汇,保证国家粮食安全的双赢策略。目前我国农田土壤固碳潜力的定量评估工作尚处在起步阶段,很多问题亟待解决。缺乏面积性,系统的土壤碳含量野外实测数据是主要制约瓶颈。农田土壤有机碳对于气温、降水、土壤理化性质、植被覆盖、用地改变、耕作管理措施等影响因素的响应是评估土壤碳库动态变化的重要参数,因此土壤呼吸及其对于相关影响因素响应的研究对于评估农田土壤固碳潜力具有重要意义。本文基于全国多目标区域地球化学调查大数据(1999-今)、全国第二次土壤普查(1979-1985年)数据库、其他GIS数据(土壤类型、用地变化、植被种类、气象数据等)资料整理,计算了我国典型农耕区土壤碳库储量、空间分布模式、动态变化情况,分析了未来气候变化情景下土壤碳库可能的变化趋势;结合土壤呼吸野外实际采样分析数据,估算了典型农田土壤生态系统碳循环和碳收支状况,以及对于未来气候变化升温预期、不同农田管理措施的响应;以前述两点为依托,探索利用“地球化学背景值法”估算典型农耕区土壤的固碳潜力。主要结论如下:(1)对典型农耕区147.47万km2的土壤无机碳、有机碳实测数据的统计显示,我国农耕区0-20 cm、0-100 cm和0-180 cm厚的土壤总碳库分别为6.2 Pg C、29.5 Pg C和40.3 Pg C,其中有机碳库分别为4.3 Pg C、14.3Pg C和22.8 Pg C,无机碳库分别为1.9 Pg C、15.1Pg C和17.5 Pg C;(2)过去20多年来,我国东北平原区土壤有机碳密度明显减少,而华北、华东、华中农田区土壤有机碳密度明显增加,华南地区土壤有机碳密度增加和减少地区相互交错。(3)沼泽土、草甸土、黑土、褐土、潮土和红壤耕地的碳释放速率分别为3.44、2.72、2.18、2.15、1.61和1.92 g C m-2 d-1;自然荒地为3.40、2.97、4.24、1.87、3.03和2.92 g C m-2d-1;土壤异养呼吸为1.36、1.25、0.94、1.73、1.04和1.15 g C m-2 d-1。温度是影响土壤呼吸速率的主要因素,秸秆还田这项措施的固碳潜力高达80.05 Tg C。(4)利用地球化学背景法,估算9省多目标区域地球化学调查覆盖区内面积为380556km2的0-100 cm耕地土壤中的固碳潜力为1296.34 Tg C,相当于我国2010年固体化石燃料燃烧释放碳总量的79.13%,这对削减固体化石燃料燃烧释放CO2具有重要的意义。


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