农田土壤固碳潜力的计量研究

大气CO2等温室气体浓度升高引起的气候变化是目前备受关注的全球性环境问题。农田土壤有机碳库是陆地生态系统中最活跃的碳库，对减缓气候变化和保障粮食安全具有双重意义。研究农田土壤固碳潜力亦已成为国际科学界的热点。但由于研究目的和计量方法的不同，目前对我国农田土壤固碳潜力的估计还存在很大不确定性。本项目拟采用Meta-分析、实验研究和模型模拟的方法，综合考虑气候、土壤和农业管理措施的影响，建立基于农田土壤固碳生物潜力和物理化学潜力的我国农田土壤固碳潜力计量方法，并以华东区为例，估算区域农田土壤固碳潜力和时限。项目创新之处在于建立综合气候、土壤和农业管理措施的农田土壤固碳潜力计量方法。研究结果有助于理解我国未来增加农田土壤碳汇的可能空间，为制定合理的土壤碳管理措施及温室气体减排的环境外交提供依据。

农田土壤有机碳库是陆地生态系统中最活跃的碳库，对减缓气候变化和保障粮食安全具有双重意义。但由于研究目的和计量方法的不同，目前对我国农田土壤固碳潜力的估计还存在很大不确定性。本项目采用Meta-分析、实验研究和模型模拟的方法，综合考虑气候、土壤和农业管理措施的影响，估算国家和区域农田土壤固碳潜力和时限。结果表明，全国农田0-30 cm土壤有机碳密度的现存水平和饱和水平分别为37.4和56.8 Mg C ha-1，碳贮量分别为5.2 Pg C和7.9 Pg C。中国农田未来固碳空间为2.7 Pg C，碳密度为19.4 Mg C ha-1。较旱耕土而言，水稻土的有机碳现存水平和饱和水平均较高。未来华北、黄土高原和长江流域具有较大的固碳空间。基于农田土壤碳周转模型、土壤碳饱和模型和基于外源碳转化系数的中国农田土壤固碳潜力一致。不同粒级的土壤碳温度敏感性实验表明：砂粒(>50 μm), 粉粒 (2-50 μm) 和黏粒 (<2 μm)的CO2排放随温度升高而增加。单位碳含量的砂粒比粉粒和黏粒释放更多的CO2。土壤颗粒CO2排放的温度敏感性Q10随着温度的增加而呈现指数下降，且按黏粒>粉粒>砂粒顺序递减。本研究结果揭示：较砂质土而言，粘质或壤质土的有机碳对未来气候变化更敏感。在增温条件下，同样质地的土壤，北部或温带地区的土壤有机碳比亚热带和热带区域更脆弱。