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土壤有机碳(SOC)不仅是气候变化的敏感指示物,而且在陆地碳循环中起着重要作用。区域土地利用变化对土壤有机碳储量的影响,是生态环境效应评价的核心问题。近年来,焉耆盆地大量旱地在气候变化背景下被长期撂荒,严重改变了农业生态系统碳汇功能。焉耆盆地是新疆典型的干旱区绿洲盆地,同时也是天山南坡绿洲农业发展的核心示范区。目前,焉耆盆地的经济主要依靠第一产业,农耕土壤的质量严重的影响着焉耆盆地的经济发展。因此为评价焉耆盆地在气候变化下潜在土地利用变化对土壤有机碳储量的影响,本文利用点位定点试验和野外区域试验调查,并采用DNDC模型(DeNitrification-DeComposition model)、Arc GIS和两个全球气候模式(BCC-CSM 1.1和CCSM4)及三个代表性浓度路径(RCP2.6、RCP4.5和RCP8.5)预测的温度和降水,估算了当前焉耆盆地旱地土壤有机碳储量(SOCS),并模拟了未来80年间(2019—2100年)不同气候情景下旱地及旱地撂荒以后的土壤有机碳储量动态变化。这将对预估旱地碳储量对气候变化的响应,减少气候变化对旱地影响的不确定性具有重要的科学指导意义;同时可为加强生态管理、促进环境的改善和今后气候变化下增加农田土壤有机碳和农田土壤管理提供数据支持和科学依据。研究结果如下:(1)DNDC模型在焉耆盆地适用性良好,可以进行土壤有机碳储量的模拟。DNDC模型在新疆焉耆盆地模型评价结果为:模拟值与观测值的均方根误差(RMSE)在1.1%—2.5%之间,平均绝对误差(MAE)在0.01—0.02之间,相关性在92.75%—99.45%,模型效率(ME)在96.02%—99.45%。(2)焉耆盆地2018年旱地土壤有机碳储量为1.32 Tg C,且在不同土壤类型下土壤有机碳储量差异较大。焉耆盆地旱地土壤有机碳密度最高为25000—30000 kg C/hm~2,主要分布在焉耆盆地中部;最低为10000—15000 kg C/hm~2,主要分布在焉耆县和博湖县。在不同土壤类型下,沼泽土(干旱期,人工开荒种植玉米)平均土壤有机碳密度最高,为25400 kg C/hm~2;石质土平均有机碳密度最小,为13260 kg C/hm~2。(3)在不同气候情景下,2019—2100年,旱地土壤有机碳储量均明显降低。且低排放情景下降幅较小,在高排放情景下降幅较大。在不同土壤类型下差异显著,且相比2018年有所下降。2100年旱地不同土壤类型下土壤有机碳储量相比2018年下降幅度和旱地总土壤有机碳储量在不同气候情景下的变化幅度一致,即在RCP2.6、RCP4.5和RCP8.5下,不同土类SOCS到2100年相比2018年分别下降6%—9.17%、11.02%—15.07%和16%—23%。(4)在不同气候模式下,研究区到2100年,现有旱地撂荒以后,将使土壤有机碳储量急剧下降,且在高排放下降幅度明显高于低排放。旱地撂荒以后,在低排放下降高达9.17%,在高排放RCP8.5下降高达23%。且CCSM4(RCP8.5)情景预测最多减少14.79?10~7 kg C,BCC-CSM 1.1(RCP2.6)情景预测最少减少4.29?10~7 kg C。(5)在不同气候情景下,与旱地相比,在旱地撂荒后的三个时段(2040s、2070s、2100s),土壤有机碳储量均表现为旱地土壤有机碳储量更高,且在不同时段,降幅不尽相同。在2040s,BCC-CSM 1.1(RCP8.5)情景下最大降幅为3.43%,CCSM4(RCP4.5)情景下最小降幅为2.02%;在2070s,与旱地土壤有机碳储量相比,在CCSM4(RCP4.5)情景下降幅最小达到0.8%,降幅最大达到7.55%(RCP2.6);在2100s,撂荒地SOCS相比旱地下降2.84%—15.54%,在BCC-CSM 1.1(RCP8.5)情景下观察到最大降幅15.54%,在BCC-CSM 1.1(RCP2.6)情景下出现最小降幅2.84%。(6)在不同气候情景下,到2100年模拟研究区旱地撂荒后,将使土壤有机碳储量急剧下降,撂荒地相比旱地土壤有机碳储量减少10.77?10~6 kg C—34.26?10~6 kg C,不同土壤类型土壤有机碳储量都表现为在旱地下土壤有机碳储量更高,旱地更有利于土壤有机碳的储存。