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青田县位于浙江省南部山区,地势以低山、丘陵为主。该县常年以梯田耕作方式进行农业生产,作物秸秆基本不还田,土壤有机质含量偏低,酸化加重,土壤养分不平衡,障碍因子增多,板结度增加,耕作层变浅,土壤肥力降低明显,是我国潜力很大的丘陵山区梯田的典型代表。因此,研究该县土壤有机碳储量的变化趋势,及其农田管理措施对土壤碳循环规律的长期影响效应,不仅可以为土壤固碳能力和土壤质量的提高及作物产量的增加提供科学依据,也为气候变化的缓解,科学减排措施的制定提供技术支撑,同时有助于实现青田县农业可持续发展的长远目的,最终达到“双赢”的目标。本研究在青田县农业局提供的资料数据的基础上,验证了DNDC模型在青田丘陵农业区应用的可行性,利用该模型估算了青田县域水稻土有机碳储量,并对有机碳储量变化进行了预测,得出以下主要结论: (1) DNDC区域模拟的数据库包括地理信息系统(GIS)数据和通用资料数据,为实施青田县域有机碳储量的模拟,需要建立青田县水稻土的GIS数据库和通用数据库,DNDC模型从这些数据库中读取全部区域输入信息才能进行模拟。为了验证DNDC模型是否适用于青田县水稻区域,将模型的模拟结果与实测数据进行比较来验证DNDC模型的可行性。本研究采用青田县农业局提供的1985年的实测数据模拟25年,得到2010年水稻土耕层有机碳含量的模拟结果,再与2010年的相应实测数据进行相关性分析,得出r=0.454,p<0.01。结果表明,2010年水稻土有机碳含量的模拟值与实测值呈现出统计意义上的相关性,从而验证了DNDC模型在该区域的适用性。 (2)在2010年区域模拟过程中,DNDC对每一多边形中的每一种植体系运转4次,4次的参数组合分别为:①最敏感土壤参数最大值+灌溉;②最敏感土壤参数最小值+灌溉;③最敏感土壤参数最大值+非灌溉;④最敏感土壤参数最小值+非灌溉。DNDC将逐年、逐种植系统和逐多边形地进行模拟,直到数据库的末端。模拟结果表明,充分灌溉与最大敏感土壤因子、无灌溉与最大敏感土壤因子两个情境下水稻土0~20 cm耕层有机碳量相同,最低为9.77 g/kg,最高为37.79g/kg,平均值为20.97 g/kg;而充分灌溉与最小敏感土壤因子、无灌溉与最小敏感土壤因子两个情境下有机碳量也相同,最低为5.81 g/kg,最高为24.40 g/kg,平均值为13.15 g/kg,在现有生产水平条件下,2010年青田县水稻土耕层有机碳量处于中等水平。 (3)基于1985年的实测数据库和1985~2010年气象数据库数据,模拟了青田县2010年和2035年的土壤有机碳库储量,随后根据模拟结果,估算了青田县水稻土耕层有机碳密度与有机碳总储量。结果显示,2010年和2035年水稻土耕层平均有机碳密度分别为3.84 kg/m2与3.48 kg/m2,水稻土耕层有机碳总储量分别为0.95 Tg与0.89 Tg,而2010年其平均有机碳密度与有机碳储量实测值分别为3.72 kg/m2与1.00 Tg;1985年青田县水稻土有机碳平均含量为13.78 g/kg,其平均有机碳密度为3.10 kg/m2,有机碳储量为0.80 Tg,2010年和2035年的有机碳储量比1985年的分别升高了25%和11.25%,而2035年水稻土耕层有机碳储量仅比2010年的降低了6.32%。可见,在现有生产条件下,1985~2035年青田县水稻土耕层有机碳储量呈现出先增后减,且趋于平稳的趋势,这种模型模拟有机碳储量的变化预测对指导该区域水稻土可持续耕作能力的提高具有重大意义。