土壤中既有数量巨大的有机碳,也具有巨大的固碳潜力。土壤的一些轻微的变化,也能影响大气中碳素浓度的变化,其中耕地作为更容易受人类活动影响的土壤,研究耕地土壤有机碳现状以及其变化特性,有助于促进土壤有机碳的积累,缓解全球气候变暖进程。选择黄淮海农业区作为研究区域,旱地作为研究对象。黄淮海农业区是我国重要的粮油生产基地,其中旱地占黄淮海农业区面积的71.23%。旱地是黄淮海农业区最主要的土地利用类型,研究黄淮海农业区旱地的土壤有机碳现状及变化特性,可为研究区域的土壤管理以及土地利用等决策提供有效的参考资料。研究基于1:100万的土地利用图和1:100万的土壤数据库叠加得到黄淮海农业区旱地土壤图斑,以旱地土壤图斑作为模拟的基本单元。收集黄淮海农业区的气象,农业管理,作物生长等资料,以及用于点位模拟和区域模拟所需的数据。对模型进行参数初始化,为模拟做好准备工作。进行点位模拟和区域模拟,在模拟结果合格以后,基于CENTURY模型模拟1985-2015年黄淮海农业区的旱地土壤有机碳演变。研究得到一下结论:(1)模型的点位验证得到,四个点位验证的模拟效率ME在0.25-0.39的范围内,相对误差E≤±10%,线性拟合的R2在0.610-0.728的范围内,可以知道蒙城、邢台、获嘉以及济南四个点位的实测数据同模型模拟数据的拟合良好,区域验证的相关系数r为0.29,区域验证的结果可接受。由此可知CENTURY模型适用于研究区域的拟合。(2)黄淮海农业区的旱地土壤有机碳整体上呈出上升的趋势,具体表现为2015年黄淮海农业区的旱地土壤有机碳储量为956.27 Tg,相对1985年增长了106.04 Tg,增长率为3.42 Tg a-l。黄淮海农业区的土壤有机碳密度由1985年的27.40 Mg C hm-2 增加到 30.81 Mg C hm-2,增长率为 0.11 Mg C hm-2 a-1。(3)黄淮海农业区的旱地土壤有机碳密度空间分布表现为燕山太行山山麓平原农业区和黄淮平原农业区的土壤有机碳密度较高,而山东丘陵农林区以及冀鲁豫低洼平原农业区的土壤有机碳密度较低。土壤有机碳变化的空间分布主要表现为:△SOCD>10 Mg C hm-2的土壤主要分布在冀鲁豫低洼平原农业区。△SOCD在0-5 Mg C hm-2范围内的土壤则主要分布在山东丘陵农林区和黄淮平原农业区。△ SOCD在5-10 Mg C hm-2范围内的土壤则主要分布在燕山太行山山麓平原农业区。土壤有机碳密度下降的土壤在黄淮海农业区有零星的分布,但主要集中在燕山太行山山麓平原农业区的东部地区。(4)黄淮海农业区的旱地土壤按土类分类可分为20种,其中潮土、褐土、粗骨土、棕壤、砂姜黑土、新积土以及黄褐土,共占黄淮海农业区旱地土壤面积的99%左右,其余的土类所占面积不足1%。研究主要的七种土类土壤有机碳储量及密度演变,得到2015年的土壤有机碳密度按高低顺序排列为:潮土>褐土>黄褐土>新积土>砂姜黑土>粗骨土>棕壤。主要的七种土类土壤有机碳密度都呈现出上升的趋势,其中黄褐土的增长速率最大,由1985年的24.23 Mg Chm-2增加到 30.42 Mg C hm-2,增长率0.20 Mg C hm-2 a-1。由于潮土的土壤有机碳密度最大,且其占旱地土壤面积的55.17%,可知道潮土对黄淮海农业区的土壤有机碳储量占主要作用。(5)黄淮海农业区范围内,无论是大区、省域、市域还是县域的尺度上,其土壤有机碳密度的变异性都属于中等变异。大区,省域、市域以及县域的土壤有机碳密度变异系数排序为:大区>省域>市域>县域。相对1985年,2015年各尺度上的变异系数都呈现出减小的趋势。(6)在坡度,年降水量,土壤pH值,土壤容重4个因素中,黄淮海农业区土壤有机碳同年降水量的相关性最大,相关系数为-0.479,表现为中等强度的负相关。图20表9参187