氮输入对中国东北地区土壤碳蓄积的影响

• 作者: 张远东 李洁 郭瑞 钟秀丽 闫慧敏 顾峰雪 黄玫
• 来源期刊: 生态学报
• 关键词: 氮沉降 施肥 土壤碳蓄积 东北 CEVSA2模型
• 年，卷（期）: 2016,（17）
• 所属期刊栏目: 研究论文
• 页码范围: 5379-5390
• 页数: 12页
• 语种: 中文
• DOI: 10.5846/stxb201502260389

摘要

由于人类活动的干扰,通过沉降和施肥形式进入陆地生态系统的氮素持续增加,中国已经成为继欧洲和北美之后的第三大氮沉降区,同时也是最大的化肥消费国.氮输入与陆地生态系统生物地球化学循环的一系列过程都相互联系,碳循环及其格局也受到氮输入的影响.土壤有机碳库在全球碳循环中具有重要作用,氮输入能否或在多大程度上对土壤碳库产生影响已经成为全球变化和氮沉降研究中不可回避的问题.东北地区是世界三大黑土带之一,土壤碳的变化不仅对于土壤肥力维持具有重要意义,而且对区域碳收支具有重要影响.利用生态系统过程模型——CEVSA2模型,基于我国能源消费、施氮数据和降水数据生成了一套中国大气氮沉降的时空网格数据,结合大气CO2浓度、气候、土地覆被、土壤类型和质地的时空数据,模拟评估了1961-2010年氮输入对中国东北地区土壤碳蓄积的影响.结果表明:(1)1961-2010年东北地区的平均氮沉降速率为1.00gNm-2 a-1,年增长率为0.047 gN m-2 a-1.东北农田总氮输入速率达到5.78 gN m-2 a-1,从20世纪80年代开始显著增加.(2)氮输入促进了东北地区土壤碳的蓄积,东北陆地生态系统的土壤碳密度平均增加了135 gC/m2,50a氮输入共增加土壤碳蓄积0.16 PgC.(3)氮输入引起的东北地区土壤碳蓄积量的变化呈现出东高西低、南高北低的空间格局,辽河平原、松嫩平原和三江平原的土壤碳密度增加量超过了300 gC/m2.(4)不同植被类型下的土壤碳密度对氮输入的响应存在较大差异,农田土壤碳密度平均增加了230 gC/m2,森林、灌丛和草地则分别增加了76、169 gC/m2和89 gC/m2.氮输入的空间差异和不同植被类型对氮输入响应的差异共同决定了东北地区土壤碳增加量的空间格局.通过本研究阐明了氮输入对东北农田土壤碳蓄积的影响,从而为农田生态系统的固碳减排和农田土壤碳氮管理提供了决策依据.