中国沼泽湿地土壤有机碳储量估算研究

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湿地是处于“水-陆”交互地带的复杂生态系统,作为二氧化碳(CO2)和甲烷(CH4)等温室气体固定与释放的重要场所,其高效的碳储存效率在土壤-大气圈的碳生物地球化学循环过程中扮演着重要角色。调查显示,湿地面积仅占全球陆地总面积的6%-8%,但碳储量约占全球有机碳库的三分之一。目前,全球气温升高等环境问题日益突出,湿地土壤不仅影响着全球碳收支平衡,也调控着全球气候变化。因此,湿地土壤有机碳储量的准确估算对温室效应的预测起到巨大的作用。《气候变化国家评估报告》一书指出,沼泽湿地碳累积资料的缺乏导致我国对温室气体减排途径和管理对策的确立缺少参考值。因此,深入开展沼泽湿地碳储量及其对全球变化的响应研究,是目前沼泽湿地生态环境保护、管理、开发和利用等领域亟需解决的科学和社会问题。因此,本研究以文献数据、书籍数据和实测数据为基础(共计样点1383个),参考已发表的相关数学模拟方程,通过建立沼泽湿地土壤容重和有机碳含量之间的关系模型,精确估算我国沼泽湿地土壤有机碳储量。同时,探讨了我国沼泽湿地土壤有机碳含量的空间-垂直分异规律,采用冗余分析(Redundancy analysis,RDA)、通径分析(Path analysis,PA)和结构方程模型等多元统计分析法,识别了影响沼泽湿地土壤有机碳含量的主控环境因子。通过比较相关研究结果,分析了本研究建立估算模型的精确性和实用性以及实验结果的可信度。综上,本研究的主要结论总结如下:(1)我国沼泽湿地土壤有机碳总储量约为9.945 Pg;(2)我国沼泽湿地土壤有机碳储量空间分布不均,主要集中于青藏高原、东北和西北地区,共计占我国沼泽湿地土壤有机碳总储量的99.11%;东北湿地区、西南湿地区和青藏高原湿地区,单位体积土壤有机碳密度较高;(3)除东南和南部湿地区外,土壤有机碳含量随深度加深呈降低趋势;(4)我国陆地尺度内,纬度和海拔引起的温度和降水差异是影响沼泽湿地土壤有机碳含量的主控气候因子。对东北湿地区和青藏高原湿地区而言,pH和海拔的差异分别是影响沼泽湿地土壤有机碳含量的主控环境因子。
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