流域水力侵蚀碳汇效应对土壤碳流失的平衡作用

作     者：王凌霞 聂小东 李嘉奇 刘窑军 王惠 李雅喆 李忠武 Wang L;Nie X;Li J;Liu Y;Wang H;Li Y;Li Z

作者机构：湖南师范大学地理科学学院长沙410081 湖南师范大学交叉科学研究院洞庭湖流域生态环境变化与固碳增汇湖南省重点实验室长沙410081 湖南大学环境科学与工程学院环境生物与控制教育部重点实验室(湖南大学)长沙410082 

出 版 物：《中国科学：地球科学》 (Scientia Sinica(Terrae))

年 卷 期：2024年第54卷第6期

页      面：2050-2064页

核心收录：

学科分类：082802[工学-农业水土工程] 090707[农学-水土保持与荒漠化防治] 0907[农学-林学] 08[工学] 0828[工学-农业工程] 09[农学] 0815[工学-水利工程] 

基　　金：国家自然科学基金项目(U19A2047) 湖南省自然科学基金项目(2023JJ20030)资助 

主　　题：水力侵蚀 泥沙输移 横向土壤碳流失 陆地-大气CO_(2)通量 洞庭湖流域 

摘      要：明确土壤碳循环过程及其主控因素,是估算和提升土壤固碳能力的重要前提.本文在流域尺度上探究了水力侵蚀在土壤碳循环中扮演的“源汇角色.通过耦合空间分布式泥沙输移模型与生物地球化学模型,提出了一种定量估算水力侵蚀驱动下土壤有机碳横向迁移和垂向通量的方法.将该耦合模型应用于洞庭湖流域,结果表明:1980~2020年间洞庭湖流域年均土壤侵蚀量为1.33×10^(8)t,呈先减后增的趋势.水力侵蚀驱动下,仅有12%发生迁移的有机碳最终流入河流系统,其余均随泥沙在流域陆上沉积并被埋藏.水力侵蚀造成的土壤有机碳横向流失量在1980年为8.86×10^(11)g C, 2020年为1.50×10^(11)g C,减少了83%.侵蚀过程中由于沉积泥沙的埋藏作用和土壤碳的动态置换,土壤有机碳垂向通量呈现5.54×10^(11)g C a^(-1)的净碳汇. 40年间土壤有机碳横向流失量减少及侵蚀引起净碳汇量增加源于大规模生态恢复工程的实施和耕作方式的改良,其对于减少水土流失和提高土壤碳储量具有重要意义.本研究提出的耦合模型可在大空间尺度和长时间段内对侵蚀引起的土壤碳动态过程进行空间显式模拟,为预测未来气候和土地利用变化下土壤碳储量提供科学支撑.