草地退化对土壤有机碳储量估算影响——以内蒙古草地为例

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草地土壤有机碳是陆地生态系统碳循环的重要组成部分,草地退化强度和退化时间对其影响较大。本文选择东北亚温带草原的典型代表—内蒙古草地作为研究对象,利用遥感影像获得近30年来内蒙古草地面积以及植被覆盖度的时空变化,以此来分析内蒙古草地退化情况;利用内蒙古草甸草原、典型草原和荒漠草原长期生态监测资料以及从文献中收集的不同放牧强度下相关数据对CENTURY模型进行参数校正,确定适合不同草地类型、不同放牧强度的土壤有机碳模拟方案,对内蒙古草地土壤有机碳储量进行估算,并探讨草地退化对土壤有机碳的影响;根据国际碳交易价格和当前草地管理成本设计不同管理目标的草地管护方式,包括草地经济发展情景、环境保护情景和兼顾经济发展和环境保护的中间情景,并模拟不同情景下内蒙古草地土壤有机碳的变化。主要结论如下:  30年来内蒙古草地面积呈现逐渐减少趋势,草地面积由1980s的53.81万km2减少到2010s的49.96万km2,面积减少区域主要分布在科尔沁草原区、呼伦贝尔草原的东部、阿拉善高原的中西部地区。近30年来,内蒙古植被覆盖度总体呈现先升高后降低的变化趋势,内蒙古约有33%草地表现为覆盖度明显降低,这些草地主要集中分布在内蒙古东北部大兴安岭山地草原区以及南麓的低山草地区。  草地退化指数分析显示,由1980s的1.38逐渐增加到2010s的1.47,表明草地退化趋势明显,其中未退化草地和轻度退化草地面积在逐渐减少,而中度退化和重度退化草地面积逐渐增加。内蒙古科尔沁草原、鄂尔多斯高原区、河套平原以及阿拉善等地区草地退化最为明显。  内蒙古草地0-20cm表层土壤有机碳密度在过去30年间呈现先增加后减少的变化趋势,土壤平均有机碳密度在1980s为2.955 kg/m2,到2000s土壤有机碳密度达到最大值为2.989 kg/m2,到2010s降低为2.842 kg/m2。就不同草地类型土壤有机碳密度变化趋势来看,草甸草原、荒漠草原土壤有机碳降低而典型草原土壤有机碳略有上升。1980s以来,内蒙古草地生态系统土壤有机碳储量一直处于降低趋势,由1980s的1.59Pg下降为2010s的1.42Pg,其中草甸草原和典型草原土壤有机碳储量分别减少了0.06Pg和0.117Pg,而荒漠草原土壤有机碳储量增加了0.007Pg。草地退化强度增加以及草地面积减少是内蒙古草地土壤有机碳变化的主要原因,随着退化强度增加草甸草原、典型草原和荒漠草原的土壤有机碳密度均有减少的趋势。  不同的草地管理活动影响内蒙古草地生态系统土壤的固碳能力,经济发展情景下土壤有机碳储量呈现降低趋势,而在兼顾经济发展和环境保护中间情景和环境保护情景下土壤有机碳均有增加趋势。在仅考虑收益最大化的经济发展情景下内蒙古草地土壤有机碳储量仅为0.834Pg,其中草甸草原、典型草原和荒漠草原土壤有机碳储量分别占32.37%、54.92%和12.71%。在兼顾经济发展和环境保护的中间情景下内蒙古草地土壤有机碳储量为1.585Pg,草甸草原、典型草原和荒漠草原土壤有机碳储量分别为0.455 Pg、0.93 Pg和0.2 Pg。在环境保护情景下内蒙古土壤有机碳储量高达1.874 Pg,其中草甸草原、典型草原和荒漠草原土壤有机碳储量高于经济发展情景和中间情景,且远高于内蒙古实际碳储量。  
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