亚热带和黄土高原区耕作土壤有机碳对全球气候变化的响应.pdfVIP

维普资讯 第 l9卷第 1期 地球科学进展 V01．19 No．1 2004年2月 ADVANCE IN EARTH SCIENCES Feb．。2004 文章编号：1001-8166(2004)01-0131-07 亚热带和黄土高原区耕作土壤有机碳 对全球气候变化的响应崔 吴金水，童成立，刘守龙 (中国科学院亚热带农业生态研究所，湖南 长沙 410125) 摘 要：采用计算机模拟方法研究了我国亚热带和黄土高原地区耕作土壤有机碳状况及其对全球 气候变化的响应。结果表明，在新鲜有机质输入相 同的情况下，亚热带地区的耕作土壤 (0～20 cm)有机碳积累量比北温带地区大约低5O％，黄土高原地区的耕作土壤有机碳积 累量略高于北温 带。预测到2050年气温升高1．5～312，而其它条件不变的情况下，亚热带地区和黄土高原地区的 耕作土壤有机碳积累水平将分别下降5．6％ ～10．9％和3．6％～9．4％。在保证化肥使用量不变的 同时增加有机肥投入，亚热带地区的稻作土壤和黄土高原地区的旱作土壤的有机碳含量都表现出 逐步增加的趋势，且大于同期因气温升高所造成的不利影响。 关 键 词：土壤有机碳；全球气候变化；模拟与预测 中图分类号：S153．621 文献标识码：A 个巨大的碳库，而且活跃地参与全球碳循环 引。 0 前 言 很多研究认为陆地生态系统既可能是全球 CO 循 全球气候变化引起的生态环境问题是人类面临 环的 “汇”，也可能是 “源”，主要取决于土壤碳库的 的最为严重的挑战之一，对我国生态环境的影响也 变化 J。据估计，在过去 150年间土地开垦使陆地 越来越严峻，如我国北方干旱化加剧等问题。国际 生态系统有机碳储量 (主要来源于土壤)每年减少 上普遍认为．100年来所出现的全球气候变暖现象与 1．1～1．9Pg，大约占CO2排放总量的20％ m’¨J。 自工业革命以来大气微量成分特别是 CO 浓度的 曹明奎等 利用陆地生物地球化学模型(CEVSA) 升高有密切的关系 1‘，。预计到21世纪中期，大气 模拟了陆地生态系统碳循环对全球气候变化的动态 CO浓度将比工业革命前的280mg／kg升高大约 1 响应，认为陆地碳流动对大气 CO 浓度增加和气候 倍[31。 变化有明显的影响。但也有研究表明，全球陆地生 陆地生态系统碳储量的大幅度下降也起了不可 态系统在2O世纪8O年代后 已成为一个重要的碳 忽视的作用 ¨’引。土壤是联接大气圈、水圈、生物圈 汇¨ 。发生这种变化的重要因素是8O年代以来北 和岩石圈的纽带，有机质积累(主要依赖碳的积累) 半球土地利用和管理状况的改善增强了陆地生态系 对土壤的各种理化性状、生物过程和土壤肥力具有 统的固碳量 ¨引。因此，研究土壤有机碳的演变对于 深刻的影响。据估计，全球土壤 (表层 lm)有机碳 正确掌握陆地生态系统碳的动态变化有着极其重要 积累总量约为 1500～2oooPg(1Pg=10 g)，相 意义。 当于大气中碳总量的2～3倍 J。土壤不仅是一 本文应用 自主建立的土壤碳氮循环计算机模拟 收稿 日期：2002—12—12：修回日期：2003-06一l8． ·基金项 目：国家杰出青年科学基金项 目“土壤有机质循环与优化管理”(编号；国家自然科学基金重点项 目“我国亚热带典 型稻田生态系统碳循环过程与模拟”(编号；国家重点基础研究发展规划项 目“陆地生态系统碳循环动力学机 制与