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其他项目 |
| 中国陆地生态系统土壤碳蓄积量 |
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负责人：王绍强
来源: 中科院地理科学与资源研究所知识创新主干科学计划
实施时间: 2001―2005
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主持人：王绍强，副研究员，中国科学院地理科学与资源研究所，北京安外大屯路3号，64889666（O），64889399（Fax）
参加人: 李克让、李家永、黄玫、陶波、陈庆美
主持单位：中国科学院地理科学与资源研究所
研究项目的关键词（Key Word）：中国、土壤碳循环、土壤碳蓄积、土地利用/土地覆被变化、模型
研究经费：70万 人民币
研究目标：
通过采用空间采样理论，设计合理的土壤采样调查计划，并收集大量的土壤剖面样地的相关资料，形成中国陆地生态系统土壤有机碳蓄积量估算的研究技术体系，建立中国陆地土壤有机碳蓄积数据信息系统。通过空间对地观测实验和空间分析理论研究，解决土壤有机碳估算的尺度转换问题，提高中国陆地土壤有机碳蓄积总量的估算精度，了解植被-土壤-大气之间的相互作用，分析土壤有机碳库蓄积量变化的控制因素和机制，深入探讨人类活动和气候变化对土壤有机蓄积过程的影响。
主要研究内容：
综合实验观测和分析现有的我国典型陆地生态系统类型土壤有机碳数据，利用可靠方法推算中国陆地生态系统土壤有机碳蓄积量。重视土壤有机碳估算方法及其空间分异规律研究，提供更多的与土地利用有关的碳平衡不确定性的评价，特别是农业、城市扩张、沙漠化、林业活动等，重视农业植被生物量与土壤有机碳的研究。加强土壤有机碳与土壤养分循环如氮循环与可持续发展适用性研究；加强土壤有机碳与水体、温室气体排放等关系的研究。引进国外先进模型模拟我国现状土壤碳蓄积量和碳通量，预测未来20-100年气候变化、CO2浓度增加和人类活动对土壤碳库的影响。解决碳库估算中的不确定性问题，加强数据的综合集成，并考虑随机扰动对陆地土壤有机碳库（洪水、干旱、沙尘暴、火灾、水土流失、沙漠化）的影响等问题。
专题一、中国陆地生态系统土壤有机碳蓄积
综合实验观测和分析现有的我国典型陆地生态系统类型土壤有机碳数据，利用可靠方法推算森林、湿地、草原和农业生态系统的土壤碳蓄积，并探讨其空间分布格局。重视土壤有机碳估算方法研究，提供更多的与土地利用有关的碳平衡不确定性的评价，特别是农业、沙漠化、林业活动等的研究。
专题二、土壤有机碳蓄积估算中的不确定性分析
土壤碳库估计中的不确定性与土壤实测调查数据不充分有关，在土壤取样和分析方法、计算方法、土壤参数估计方法(例如土壤容重、质地、植物根量等)、土壤分类方法、土壤厚度和面积估算等方面存在种种差异。本研究项目着重解决土壤碳库估算中的不确定性、空间尺度转换、数据的综合集成、随机扰动对陆地土壤碳库（洪水、干旱、水土流失、沙漠化等）的影响等问题。
专题三、典型森林和湿地地区土壤有机碳蓄积
选择典型森林和湿地地区作为研究重点，充分考虑土壤碳蓄积的各个层面和空间尺度，详细制定区域土壤采样计划，通过密集型样点的分布，探讨土壤碳蓄积量和凋落物量的精确估算方法。进一步完善土壤有机碳的测定方法，加强植被生物量、凋落物和土壤有机碳储存空间分布动态变化的研究。
主要研究成果：
土壤碳库蓄积量是陆地三大碳库中最大的，但它的不确定性也是最大的。土壤有机碳的空间格局和总蓄积量对于土壤生产力、土壤水文特性和以碳为基础的温室气体的研究都是非常重要的数据，因而土壤有机碳蓄积量的统计成为联合国气候变化框架公约各签约国确定国家尺度的温室气体净排放通量工作中的一部分。各个国家相继开展了土壤普查工作，建立了大量的土壤剖面数据库，为精确地估算土壤碳蓄积量提供了良好的数据基础。目前国内外有关土壤有机碳蓄积量研究一般采用土壤类型法、植被类型法、生命带类型法和模型法等，由于不同的计算方法往往带来计算结果较大的差别，会造成相当大的累计误差，因而土壤有机碳蓄积量的估算方法就显得异常重要。
本项目工作进展如下：
建立和完善中国陆地土壤剖面数据库，收集和增加了13个省份约4000个土壤剖面数据，目前正在数字化中；
先后到长白山、天山、千烟洲、鹤山、鼎湖山、鸡公山进行森林土壤调查和采样工作，进一步完善土壤有机碳的测定方法，共实地采集典型剖面55个，包括156个样品。
初步总结了土壤碳氮模型的进展、模型中的复杂性、参数化问题及未来研究动向。土壤碳氮模型的完善是离不开对土壤碳氮过程本身与气候、环境、土地利用等相关因素的认识，还必须考虑时空尺度转换问题。未来土壤碳氮模型将进一步向实时动态过程、可视化、三维、虚拟现实等方向的综合发展，以帮助人类更全面地了解土壤碳氮过程，为解决全球变化带来的土壤碳氮循环问题提供强有力的重要工具。
依据全国第二次土壤普查数据分析全国六大区的土壤有机碳氮蓄积统计特征，在我国六大区中，土壤有机碳氮平均密度最高的是西南地区，达到19.07kg/m3、2202.9g/m3，最低的是华北地区，仅为9.00 kg/m2、894.8g/m3，其次最高的是东北地区从实测的C/N比数据统计结果来看，我国六大区土壤平均有机C/N比集中分布在10附近。我国六大区土壤有机碳氮蓄积量与年均温度都存在比较弱的负相关关系，采用年均温度、降水量和海拔高度与土壤有机碳氮蓄积量的相关关系反映气候环境因素对碳氮蓄积的影响存在极大的不确定性。
对中国土壤碳蓄积量的计算方法和估算误差进行了比较研究。分析了土壤有机碳蓄积量估算及误差分析方法：一般采用土壤类型法、植被类型法、生命带类型法、相关关系法和模型法等计算土壤有机碳蓄积量。根据中国第二次土壤普查数据，采用土壤类型法和两种碳密度方法估算了中国陆地土壤有机碳氮蓄积量，评价了估算的不确定性。中国陆地土壤有机碳蓄积量范围大致在615.191211.37108t之间，平均值为913.28108t，误差范围为298.09108t。估算的中国陆地土壤有机氮蓄积量为82.88±33.93108t，土壤有机氮密度为944.4g/m3。
细致地分析了内蒙古自治区土壤有机碳密度，土壤有机氮密度和碳氮比(C/N)，分析了土壤有机碳氮密度与温度和年均降水量的相关关系。
已经出版的论文：
1.Wang Shaoqiang, Tian Hanqin, Liu Jiyuan. 2003. Pattern and Change of Soil Organic Carbon Storage in China: 1960s ? 1980s. Tellus, (In press).
2.Wang Shaoqiang, Xu Jun, Zhou Chenghu, He Canfei. 2002. Using remote sensing to estimate the change of carbon storage: A case study in the estuary of Yellow River delta. International Journal of Remote Sensing, 23(8): 1565～1580.
3.李克让, 王绍强, 曹明奎. 2002. 中国陆地植被和土壤碳贮量. 中国科学(D) (In Press).
4.王绍强 刘纪远. 2002. 土壤碳储量变化的影响因素分析. 地球科学进展, 17(4): 528-534.
5.王绍强 许 ? 周成虎. 2001. 土地覆被变化对陆地碳循环的影响. 遥感学报, 5(2): 142～148.
6.王绍强 朱松丽 周成虎. 2001. 中国土壤土层厚度的空间变异性特征. 地理研究, 20(2): 161～169.
7.Wang Shaoqiang, Zhou Chenghu, Li kerang, Zhu Songli, Huang Fanghong. 2001. Study on Spatial Distribution Character Analysis of the Soil Organic Carbon Reservoir in China. Journal of Geographical Sciences, 11(1): 3～13.
8.王绍强 周成虎 李克让 朱松丽 黄方红. 2000. 中国土壤有机碳库及空间特征分析. 地理学报: 55(5): 533～544.
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