科研亮点|朱丽亚： 中国东部沿海地区土壤侵蚀引起的有机碳迁移量化研究

2025-09-12     发布：    点击：0次

土壤侵蚀是陆地生态系统碳循环的重要组成部分，影响着土壤有机碳（SOC）的迁移、储存和分解。侵蚀过程中，SOC随泥沙搬运至陆地、河流或海洋生态系统，从而改变碳的储存和归宿，并影响区域碳收支及全球气候变化。沿海地区是陆地生态系统和海洋生态系统之间的过渡地带，是气候变化的敏感区和生态环境的脆弱区，蕴藏着巨大的碳库。近年来，随着气候变化和人类活动的加剧，沿海地区土壤侵蚀问题日益突出，然而，沿海地区SOC侵蚀格局及其对碳收支的影响仍缺乏系统的量化研究。

我院2025届毕业生朱丽亚在导师胡克教授和李琰副教授的指导下，借助大量土壤实测、卫星遥感以及CMIP 6数据集，结合机器学习方法和修正的通用土壤流失方程（RUSLE）模型，构建了一个百年尺度土壤侵蚀与 SOC 迁移的计算框架（CEST），进一步量化了中国东部沿海地区1980-2100年间土壤侵蚀与SOC侵蚀格局及其对环境因子变化的响应。

 图1 CEST框架

研究结果表明，空间上，研究区土壤侵蚀强度以微度侵蚀为主，空间上呈北高南低的分布特征。1980−2020，土壤侵蚀速率呈下降趋势，平均土壤侵蚀速率为3.78 t·ha^-1·yr^-1。未来在低排放SSP119情景，土壤侵蚀将以0.011 t·ha^-1·yr^-2速率继续减少，而在高排放SSP585情景下以0.018 t·ha^-1·yr^-2速率增加。SOC侵蚀与土壤侵蚀呈现相似的空间分布格局。1980−2020年，SOC平均侵蚀速率为0.122 t C ha^-1 yr^-1，每年可造成13.85 Tg的SOC再分配。2100年，在SSP119和SSP585情景下，SOC侵蚀将分别剥离8.79 Tg C和17.14 Tg C。同时，土壤侵蚀引起的SOC侵蚀会影响生态系统的碳收支变化，1980−2020年间，SOC侵蚀引起的碳通量范围为2.1−2.5 Tg C yr^-1，约占全国总碳收支的1%。到2100年，SSP119情景下碳通量将下降到1.3−1.5 Tg C yr^-1，而在SSP585情景下，将上升到2.8−3.5 Tg C yr^-1。

 图2 1980-2100年间SOC密度(a)、土壤侵蚀速率(b)、SOC侵蚀速率(c)的年际变化趋势

图3 中国东部沿海地区SOC 密度、土壤侵蚀速率和SOC侵蚀速率的空间分布（基线时期：1980-2020年，SSP 119和SSP 585情景：2020-2100年）

图4. 中国东部沿海地区在SSP119 和SSP585情景下SOC侵蚀和运移过程模式图（以2060年为例）

研究区内不同土地利用类型的SOC侵蚀速率差异较大，整体上呈草地>林地>耕地>建设用地>其他的特征。SOC侵蚀主要集中在森林和农田，占研究区总量约76.64%。驱动因素分析表明，地势高、坡度大、植被覆盖度低、降雨量大的区域SOC侵蚀速率大，而植被绿化能够有效缓解降雨量增加的负面影响。

上述成果发表在国际地学期刊Journal of Geophysical Research: Biogeosciences上，文章详细信息如下：Liya Zhu, Zhongli Liu, Yan Li, Ke Hu, 2025. Quantifying Soil Erosion-Induced Lateral Carbon Loss in the East China Coast, 130 (8), e2024JG008727. [2024IF=3.5]