基于DNDC模型模拟长期绿肥轮作对盐渍土有机碳和玉米产量的影响

摘要

[目的]本研究基于DNDC模型探究未来气候变化条件下长期绿肥轮作还田对土壤有机碳和玉米产量的影响。[方法]基于2022—2023年的田间试验数据，设置不同绿肥种类和不同绿肥还田方式：休耕-玉米（CK）、黑麦草翻压还田-玉米（RF）、黑麦草覆盖还田-玉米（RM）、苜蓿翻压还田-玉米（AF）和苜蓿覆盖还田-玉米（AM）,共计5个处理，基于BCC-CSM2-MR气候模型的3种未来气候变化情景（SSP1-2.6、SSP2-4.5、SSP5-8.5）,利用DNDC模型模拟长期绿肥轮作条件下夏玉米产量和土壤有机碳储量的变化趋势。[结果]DNDC模型准确模拟了夏玉米产量和土壤有机碳储量，玉米产量模拟值和实测值nRMSE为12.08%,0～50 cm土壤有机碳模拟值和实测值的R²为0.703～0.917,d为0.905～0.968,nRMSE为12.151%～23.878%。敏感性分析表明，各处理玉米产量和土壤有机碳对大气CO₂浓度最敏感。未来2025—2100年，RF和RM处理夏玉米产量与CK差异不显著，AF和AM处理与CK相比夏玉米产量显著增加9.70%～39.30%,绿肥还田能增加土壤有机碳固存，0～50 cm土壤年固碳量为127.63～333.52 kg·hm^-2,其中AF处理增加土壤有机碳最多。[结论]DNDC模拟结果显示，未来3种气候情境下，长期苜蓿翻压还田-玉米轮作模式土壤固碳和夏玉米产量的协同提升效果最好。

关键词

绿肥轮作 / 盐渍土 / DNDC模型 / 土壤有机碳 / 气候变化

基金资助

江苏省自然科学基金项目(BK20220564); 国家自然科学基金项目(32301435)