水土流失引發的CO2通量控制方法研究

《水土流失引發的CO2通量控制方法研究》是依託武漢大學，由岳遙擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：水土流失引發的CO2通量控制方法研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：岳遙
• 依託單位：武漢大學

項目摘要

水土流失不僅帶來土地退化、非點源污染等負面環境效應，而且引發了可觀的CO2通量，影響全球碳循環。由於水土流失既有可能帶來CO2吸收效應，也有可能造成CO2排放效應，如何協調水土保持和CO2固定兩大目標成為當前利用水土保措施控制CO2通量的主要難點。本課題首先引入富集係數，以修正現有的CO2通量計算方法；其次改進水土保持影響下的CO2通量控制效益模型，以計算典型水土保持措施對CO2通量的影響；最後構造碳通量特徵向量並引入向量運算的概念，以解決水土保持和CO2固定兩大目標的協調問題，最終建立具有不同CO2通量特徵的地塊單元與各類水土保持措施的匹配方法。該研究不僅能夠深化對水土流失和人類水土保持活動在碳循環中作用機制的認識，而且對新時期水土保持規劃的實踐也具有指導意義。

結題摘要

水土流失在造成生態退化、面源污染的同時，還會引發CO2吸收-排放通量，進而影響全球碳循環的過程和氣候變化的進程。圍繞該問題，以往構建了計算模型，將土層劃分為緩性碳庫和惰性碳庫模擬水土流失引發的CO2通量。然而，由於土壤有機碳礦化速率沿土層深度方向不斷衰減，簡單的雙土層模型估算CO2通量的不確定性較大。鑒於此，本項目提出了全剖面一體化土壤碳庫模型，實現了對各種尺度下流域碳通量的精確評估，並基於此研究了富集效應對碳通量的影響；採用2010年以來的土壤數據、氣候數據、有機碳輸入和周轉數據，評估了全國水土流失和有機碳淨流失的重點區域；研究了氣候因子和人類活動因子對水、沙、碳通量的影響，最後明確了各類水土保持措施對水土流失-碳通量雙目標調控的效用。 研究表明，全剖面一體化土壤碳庫模型可以更精確地模擬水土流失過程中產生的CO2通量；富集效應造成的有機碳垂向分布不斷均化造成了CO2通量的顯著下降；2010年以來，中國的水土流失強度整體上在中度以下，但遼西丘陵區、魯西南低山丘陵區，以及長江上游區域的土壤侵蝕仍較為嚴重，黃土高原的侵蝕強度則明顯下降；綜合考慮CO2吸收強度，發現長江上游區域亦是有機碳淨流失控制的重點區域；氣候因子和人類活動因子對水、沙、碳通量均有重要影響，其中，長江流域和黃河流域的人類活動對徑流均化效應的貢獻較大，珠江流域中氣候因子占主導；徑流均化和人類活動則進一步導致了輸沙量的顯著減少；部分區域降雨的集中化分布同時增加了水土流失量和土壤有機碳淨流失量；梯田和等高耕作可以減少50-80%的水土流失量，減少53-82%的有機碳淨流失量；保護性耕作措施和免耕可以減少50-70%的水土流失量，減少34-55%的有機碳淨流失量。