【摘 要】
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水力侵蚀引起的土壤有机碳（soil organic carbon,SOC）动态变化对陆地、河流和海洋生态系统的碳循环有着巨大影响,但在区域尺度上侵蚀引起的SOC通量变化的影响因素还不够明确,针对水力侵蚀影响下区域SOC通量的估算方面还存在较大的不确定性。本研究以典型红壤丘陵区—江西省为研究对象,利用地形地貌、气象和土壤等数据,结合水土流失经验模型和土壤有机碳通量模型,定量估算江西省1995年到20
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水力侵蚀引起的土壤有机碳（soil organic carbon,SOC）动态变化对陆地、河流和海洋生态系统的碳循环有着巨大影响,但在区域尺度上侵蚀引起的SOC通量变化的影响因素还不够明确,针对水力侵蚀影响下区域SOC通量的估算方面还存在较大的不确定性。本研究以典型红壤丘陵区—江西省为研究对象,利用地形地貌、气象和土壤等数据,结合水土流失经验模型和土壤有机碳通量模型,定量估算江西省1995年到2015年五期土壤侵蚀模数及土壤有机碳横向迁移和垂直变化通量,并采用地学统计分析和地理探测器定量归因方法,分析土壤侵蚀的时空变化特征,探讨侵蚀驱动下SOC横向迁移和垂直通量变化特征,阐明其空间分异和时间演变规律,揭示土壤侵蚀影响下区域SOC通量变化的主要驱动因子。本文的主要研究结果如下:（1）土壤侵蚀时空变化特征分析。1995年至2015年,江西省年总侵蚀量从1072.42 Mt下降至707.68 Mt,平均侵蚀模数由715.31 t km-2 yr-1下降至472.00 t km-2 yr-1。江西省各年内中度及以上侵蚀等级仅占侵蚀总面积的5%左右,但其侵蚀量却占侵蚀总量的一半以上,表明江西省虽然大部分面积土壤侵蚀状况有了较大改善,但局部地区水土流失仍然严重。（2）侵蚀驱动下SOC通量时空变化规律研究。1995年到2015年来,江西省水力侵蚀引起的SOC横向迁移量在1.96 Mt C/yr～2.92Mt C/yr之间,导致大气中约有3.24±0.081 Mt C/yr的CO2通过动态替换被固定在土壤中,约0.13 Mt C/yr的SOC在侵蚀过程中矿化流失,最终净碳汇量为3.11±0.07 Mt C/yr,相当于中国陆地碳汇的1.22～1.67%。其中微度侵蚀引起的SOC横向迁移量约0.42 Mt C/yr,导致约2.37 Mt C/yr（76.21%）的净碳汇量,因此,需要将微度侵蚀驱动下的碳动态也纳入区域或全球碳循环估算中。（3）侵蚀驱动下SOC通量变化影响因素探索。研究结果显示,土地利用一直是影响江西省水力侵蚀的主要因素,对土壤侵蚀空间分异的影响在1995年到2015年间均超过20%;土地利用与坡度的交互协同作用对侵蚀的影响程度高达40%以上,与海拔的交互作用影响力逐年提高。侵蚀驱动下SOC的横向迁移主要受表层SOC含量和海拔因素的影响,影响力在45%以上,表层SOC含量、海拔和降水与其他因子相互协同作用共同影响SOC横向迁移的时空分布。净初级生产力（NPP）是侵蚀驱动下SOC垂直通量空间分异的主导影响因子,20年来贡献力在60%～90%之间,但近年来NPP的影响力逐渐降低,植被覆盖度与海拔、坡度的交互作用的解释力逐年增加。综上所述,红壤丘陵区水土流失面积整体呈逐渐下降趋势,水土流失形势趋于好转;水蚀影响下SOC横向迁移量和垂直碳通量逐年减少;土地利用通过影响土壤侵蚀强度从而间接影响SOC的横向迁移和垂直通量变化,表层SOC含量、海拔、坡度和NPP直接影响侵蚀驱动下SOC的通量变化。研究结果可为红壤丘陵区的土壤退化防治和实现红壤资源可持续利用提供重要科学依据。
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