珠三角核心区农田耕层土壤有机碳库储量时空变化特征及其影响因素识别

土壤有机碳库动态变化对区域乃至全球碳平衡具有显著影响,快速城市化地区社会经济迅速发展中土地利用/覆被变化剧烈,其农田耕层土壤有机碳库变化问题倍受关注。选择珠三角核心区为研究区域,基于1980与2015年农田耕层土壤有机碳含量数据,以乡镇为单元分析农田耕层土壤有机碳库储量的时空变化特征,并通过地理探测器定量识别其影响因素的主导因素。结果表明：1）珠三角核心区农田耕层土壤有机碳库储量1980―2015年间损失巨大,损失量达67.16%,同时其空间变化具有典型的城镇集群指向特征,即距离城镇集群越近,损失程度越大;2）珠三角核心区农田耕层土壤有机碳库储量的时空异质性变化受到气候变化、地形状况、水文环境、社会经济发展、土地利用变化和农田景观变化等多种因素的影响,且其影响力存在较大差异,各因素贡献力（q统计量）介于0.004~0.256之间;3）珠三角核心区农田耕层土壤有机碳库时空变化主导影响因素的贡献力表现为农田景观变化＞二三产增长胁迫＞水网密度＞土地结构变化。     

中国农田耕层土壤有机碳变化特征及控制因素

通过收集我国1980~2006年以来966个样点农田耕层土壤有机碳的实测数据,以及各样点的气温和降水数据,分析中国农田土壤有机碳变化特征,对变化的原因和发展趋势进行了探讨,对比分析了气温与降水对水稻土与旱作土固碳能力的差异,以及气温和降水对不同区域土壤有机碳的影响。结果表明:总体上我国实测点耕作表层土壤有机碳呈上升趋势,79%增幅样本主要集中在年增幅为0~3%的区间。农田土壤有机碳的含量受制于气温与降水,及水热条件的组合。20年来,全国农田土壤耕层有机碳含量的分布格局没变。农田土壤有机碳的变化,主要受人类活动的影响。土地利用方式对土壤固碳差异明显,水稻土有机碳水平明显高于旱地,水田耕层有机碳含量为旱地耕层有机碳含量的175~176%。     

1980s-2010s内蒙古草地表层土壤有机碳储量及其变化

以我国内蒙古草原为研究区域,结合1982-1988年第二次土壤普查资料以及2011-2012年实地考察数据,构建了基于遥感数据和土壤数据的区域表层土壤有机碳储量估算方法,对研究区1980s和2010s表层土壤有机碳储量、空间分布特征及其变化进行研究,结果表明：(1) 1980s、2010s内蒙古草地表层土壤 (0~20 cm) 有机碳储量分别为2.05 Pg C、2.17 Pg C,土壤有机碳密度约为3.48 kg C·m^-2、3.69 kg C·m^-2,其空间分布上呈现从草甸草原、典型草原、荒漠草原逐渐降低的特征;(2) 1982-2012年间,内蒙古草地表层土壤有机碳储量略有增加,但增加幅度较小,其中草甸草原和典型草原表层土壤有机碳储量增加,荒漠草原则表现为减少。研究结果将为研究区因地制宜地采取固碳措施,实现草地可持续管理提供科学参考。     

华东地区农田土壤有机碳时空格局动态模拟研究

基于已建成的农田土壤有机碳模型与GIS空间数据库的耦合,对华东6省(市)1980—2000年农田土壤有机碳时空变化进行模拟。结果表明:20年来该区土壤有机碳总体呈增加趋势,其中增加、持平和减少的面积分别占89.3%9、.5%和1.2%。1980—1985年土壤有机碳增加迅速,1985—1991年增加速率最快,其后趋缓。20年来农田土壤有机碳储量累计增加166 Tg,范围为140~193 Tg。其中安徽和江苏SOC储量增加量约占总增量的59.3%,上海、福建、江西和浙江占40.7%。     

新垦沙地农田土壤有机碳时空变异特征

针对河西走廊临泽绿洲边缘区域的新垦沙地农田,采用传统统计学和地统计学相结合的方法研究田块尺度的土壤有机碳时空变异特征。结果表明：（1）在本研究的空间尺度内,土壤有机碳含量在2.66～6.90 g·kg-1范围之间变化,平均值为4.45 g·kg-1,变异系数为24.5%;其空间分布呈明显的斑块状,最佳的变异函数理论模型为指数模型,其块金值和基台值分别为0.13和1.28,偏基台值和基台值的比值及变程分别为0.90及18.24 m;土壤有机碳空间分布与全氮、碱解氮、速效磷、速效钾含量及电导率显著正相关（p＜0.01）,与pH值显著负相关（p＜0.05）。（2）在本研究的监测时间尺度内（2004-2010年）,土壤有机碳年平均值在3.81～4.71 g·kg-1幅度内变化,变异系数为6.8%,无明显的变化趋势;土壤有机碳含量年际间变化与播种量显著正相关,与作物产量显著负相关,而与施氮量、灌溉量和地上部生物量相关不显著。综上所述,新垦沙地农田土壤有机碳含量较区域水平低,其田块尺度的空间异质性是由成土母质、地形等区域因素作用的结果,而对农田管理影响下的新垦沙地农田土壤有机碳含量演变规律的研究需建立在更长时间尺度的土壤监测数据基础上。     

黄淮海平原耕地转移对植被碳储量的影响

应用GLO-PEM模型和1988年NOAA/AVHRR遥感数据,估算了黄淮海平原植被净初级生产力(NPP),并根据NPP和植被凋落物产生量计算了不同土地利用类型的植被碳密度。通过对1988年与2000年土地利用图的叠置分析,统计了耕地与其他土地利用类型之间的转移量,并估算了耕地转移对植被碳储量的影响。研究发现,耕地转移对植被碳储量变化的影响在不同区域与不同土地利用类型上存在显著差异。1988~2000年间,耕地转移导致全区植被碳储量下降了0.24%,其中耕地转为建设用地是植被碳储量减少的主要原因。这一研究结论为正确把握耕地转移对区域植被碳储量的影响,并据此制订碳汇管理措施具有重要的参考价值。     

霍山县县域范围内不同空间尺度下农田土壤有机碳变异分析

基于安徽省霍山县第二次土壤普查数据,提取2005～2008年耕地监测数据资料建成土壤有机碳含量数据库,对耕地监测的有机碳数据按县域内不同空间尺度进行了统计分析。结果表明:20年来该县农田表土有机碳含量明显提高,显示农田土壤的有机碳库积累。县域范围内耕地土壤有机碳含量的不同尺度的变异系数介于4.53%～14.91%。村民组(自然村)单元内变异性最高,有机碳含量乡镇间变异性低于行政村间变异性。因此,从县级尺度的农田土壤碳计量来说,以乡镇尺度采样研究比村级尺度可靠性要高。影响县域内农田土壤有机碳含量与变异的动力因子主要是农业利用和农田基本建设,茶、桑和水稻利用下农田土壤有机碳含量明显较高。     

近40年甘肃省耕层土壤有机碳时空分异及影响因素

区域耕层土壤有机碳（Soil Organic Carbon, SOC）调查是明确全球土壤碳储量和认识土壤碳循环的重要任务。利用甘肃省1980s、2000s、2020s等3个时期的耕层土壤调查数据,通过计算耕层土壤有机碳密度（Soil Organic Carbon Density,SOCD）,估算了甘肃省耕层有机碳储量。结果显示：（1）1980s、2000s、2020s甘肃省耕层SOC储量分别为97.68、109.14、123.13 Tg,近40年固碳总量约为25.45 Tg,固碳速率为0.012±0.01 kg·m^-2·a^-1,说明当前的农田管理措施有利于研究区耕地土壤长期固碳;40年间河西绿洲灌区、黄土高原区和陇南山地区耕层SOC储量呈增加趋势,甘南高原呈下降趋势。（2）从不同土壤类型来看,黄棕壤固碳速率最大,栗钙土最小。（3）近40年间甘肃省耕层SOC储量总体呈递增趋势,化肥、有机肥施用量以及秸秆还田量的持续增加,提高了作物归还量,进而增加了耕层有机物质含量,最终促进了耕层SOC的累积。     

基于景观格局的现代黄河三角洲滨海湿地土壤有机碳储量估算

利用2000年和2009年的TM影像数据,对现代黄河三角洲滨海湿地的景观进行分类,将其划分为9种景观类型.利用ArcGIS9.3软件,依据2009年黄河三角洲滨海湿地GPS土壤定点采样点的理化分析数据,计算出土壤有机碳密度,并进行空间插值,结合各景观类型分布面积,估算表层(0～30 cm深度)土壤有机碳密度和储量.研究结果表明,2000～2009年,研究区的总面积增加,土壤有机碳密度为0.73～4.25 kg/m2; 2000年和2009年的土壤总有机碳储量分别为3.43×106t和3.17×106t.各景观类型的土壤有机碳储量随着其面积的变化而变化,面积变化最明显的景观类型是滩涂、灌草地、农田和盐田养殖池,导致这种变化的原因是自然因素和人为因素共同作用的结果.减少和限制人类活动、保护表层土壤对黄河三角洲滨海湿地土壤碳库的持续稳定发展非常重要.     

长江中下游地区湿地开垦及土壤有机碳含量变化

概述了历史时期至今,尤其是20世纪下半叶50 a来长江中下游地区湿地的开垦状况;总结了研究区湿地土壤及其开垦为农田后土壤有机碳含量的变化特征.长江中下游地区湿地分布广, 存在着湿地开垦强度大、土壤碳密度较低和土壤有机碳损失严重等土壤碳库变化问题.与原湿地土壤相比,湿地被开垦为农田后,土壤有机碳含量总体上在降低,而且随着湿地开发利用年限的增加,其土壤有机碳含量减少的幅度也在增加.     

区域尺度土壤固碳量估算方法评述

增加陆地生态系统碳汇已成为一项重要的减排手段,被纳入有关国际气候变化协定。区域尺度土壤固碳量估算成为当前研究的热点与难点。本文综述了目前国内外常用的区域土壤固碳量估算方法,并依据估算精度与方法差异将这些方法总结为四类:简易模型、清查法、经验模型和基于GIS的机理模型。同时对这四类方法的特点和适用性进行了评述,建议根据研究地区及目的不同选择合适的方法。此后,通过分析土壤固碳机理、数据收集、尺度推移、情景分析和土壤有机质机理模型发展等与区域土壤固碳量估算密切相关的各方面中存在的不足,提出今后区域尺度土壤固碳量估算方法将向耦合土壤有机质机理模型、土壤可溶性碳模型、土地利用模型和区域水文模型的基于GIS平台的区域综合模型方向发展。     

模拟气候变化和CO2增加对高寒草原土壤有机碳的影响

本研究的1／1标是利用CENTURY模型分析气候变化、大气CO2浓度倍增、气候变化与大气CO2浓度倍增共同作用对藏北高原高寒草原土壤有机碳的影响。结果表明：未来50年不同气候变化情景下土壤表层（0-20cm）有机碳呈降低趋势,变化率为49．77％-52．36％。P1T0情景（降水增加．温度不变）、POT1情景（降水不变,温度增加）和P1T1情景（降水增加,温度增加）下的模拟结果相近。其中P1T1情景下高寒草原土壤有机碳损失的最多（模拟结束时的土壤有机碳为844．40gCm^-2）,POT1情景下土壤有机碳损失49．77％。相对CO2不变情景而言,CO2倍增情景下土壤有机碳增加12．87％。CO2增加对土壤有机碳的影响大于气候变化单独作用对土壤有机碳的影响。气候变化与大气CO2浓度倍增共同作用导致土壤有机碳降低。未来50年P1T1＋2×CO2情景下土壤有机碳降低52．39％,POT1＋2×CO2情景下土壤有机碳降低49．81％,P1T0＋2×CO2情景下土壤有机碳降低52．317）％。因此,高寒草原土壤有机碳含量随降水、温度和大气CO2浓度的变化而变化。     

闽江河口湿地空心莲子草土壤碳库研究

以闽江河口区最大的洲滩湿地——鳝鱼滩湿地为研究区域,选取空心莲子草湿地土壤为研究对象,对研究区内18个土壤剖面以10cm为间隔分层取样,对其土壤有机碳含量、储量和垂直变化特征及其影响因子进行分析。研究结果表明,空心莲子草湿地土壤有机碳含量和储量最大值均出现在0～10cm土壤剖面,含量和储量分别为32.77g/kg和2817.96t/km2,并与其它土壤剖面的含量和储量存在显著差异,0～60cm土层平均有机碳含量为9.70g/kg,平均有机碳储量为1002.86t/km2,且各个土壤理化因子在表层0～10cm的含量均与其它土层存在显著差异。空心莲子草湿地土壤有机碳含量与影响因子相关性较显著,其中,土壤含水量和土壤盐度与土壤有机碳含量呈极显著正相关(r=0.990,p=0.000<0.01,n=6;r=0.922,p=0.004<0.01,n=6),土壤容重与土壤有机碳含量呈极显著负相关(r=-0.982,p=0.000<0.01,n=6),土壤灰分和土壤pH值与土壤有机碳含量呈显著负相关(r=-0.857,p=0.015<0.05,n=6;r=-0.838,p=0.019<0.05,n=6)。     

兴国县森林土壤有机碳库及其与环境因子的关系

确定土壤有机碳的储量、空间分布 ,对土壤碳循环的研究具有重要意义。根据江西兴国县 84个样点和 50个剖面的采样数据、土壤有机质含量 ,统计土壤各类型分布面积 ,估算了土壤有机碳库。研究结果表明 ,兴国县森林土壤有机碳在 2 0cm深度内总量为 559 38× 1 0 4t,平均有机碳密度为 2 47kgC/m2 ,在 1 0 0cm深度内总量为 1 4 37 1 9× 1 0 4t,平均有机碳密度为6 36kgC/m2 。其分布特征是 :西北部和东北部高 ,中部和西南部低。土壤有机碳含量深受母岩、植被和地形影响 ,在表层 (0～ 2 0cm) ,坡向和有机碳含量呈显著正相关关系 ;海拔与有机碳含量呈极显著正相关关系 ;在剖面 (0～ 1 0 0cm) ,海拔和有机碳含量的相关关系达极显著水平 ,有机碳含量与坡向、坡度之间无明显的相关关系。     

模拟氮沉降对森林土壤可溶性有机碳的影响

以亚热带森林生态系统为研究对象,于2009--2012年原位模拟氮沉降（对照,CK,0kg·hm^-2·a^-1、低氮LN,30kg·hm^-2·a^-1和高氮HN,100kg·hm^-2·a^-1）,分析亚热带阔叶林（罗浮栲、浙江桂）和针叶林（杉木）森林土壤中可溶性有机碳变化,以探究土壤不同层次、不同植被类型和凋落物是否去除条件下土壤可溶性碳对氮沉降的响应．结果表明：针叶林土壤不同层次可溶性有机碳的差异较大,表层0～15cm在HN水平下最高;而15～30cm和30～40cm在LN水平下最高,HN水平下15—30cm可溶性有机碳含量显著降低;而阔叶林（罗浮栲、浙江桂）15—30cm和30—40cm土壤可溶性有机碳随施氮水平有小幅度的升高．通过模拟氮沉降前后表层土壤（0～15cm）可溶性有机碳含量的比较,发现针叶林和阔叶林对氮沉降的响应存在差异,氮沉降后瞬时效应显示,杉木林土壤可溶性有机碳含量随氮水平而降低,但阔叶林并没有降低,甚至有增加趋势,尤其是在罗浮栲林．土壤自身碳含量的差异也是影响其响应氮沉降的重要因素;且模拟氮沉降后瞬时的效果在一定程度上影响最终的长期结果,而凋落物去除处理的效果短时间还无法观察到．     

Carbon stock assessment of mangrove ecosystems in Batticaloa Lagoon,Sri Lanka,with different degrees of human disturbances

This article presents a carbon stock assessment to illustrate the organic carbon distribution and storage within mangrove ecosystems in Sri Lanka. The living tree biomass and soil carbon pools were investigated in three sites with varying degree of human disturbance in Batticaloa Lagoon. Soil carbon content was derived by the Walkley Black method from soil samples and mangrove trees were measured for calculations in general allometric equations. The mangroves that were extremely converted into a shrimp farm in Kokkaddicholai recorded a carbon (C) stock of 100.9 kg m‐2. Dominated by the poisonous Excoecaria agallocha stands, the regenerating mangroves in Manmunai Bridge Island hosted the largest C stock measuring 786.4 kg C m‐2. The Kannankudah site—dominated by Avicennia marina, Lumnitzera racemosa and Excoecaria agallocha stands, recorded a C stock of 593.1 kg C m‐2. Cuts and stumps indicated wood harvesting for local livelihoods. The soil C content pool contributed most significantly to the total C stock, with the top 30 cm containing the largest C concentration in all soil profiles. The soil carbon content was highest (5.1 per cent) in Kannankudah, second highest (3.6 per cent) in the disturbed but regenerating forest at Manmunai Bridge Island, and the lowest (0.3 per cent) at the converted site of Kokkaddicholai.     

荒漠土壤微生物碳垂直分布规律对有机碳库的表征作用

以古尔班通古特沙漠南缘原始盐漠为研究对象,测定不同深度的土壤有机碳和土壤微生物碳含量,以分析它们之间的响应关系。结果表明:(1)在土壤垂直剖面上,土壤微生物碳（SMC）含量与有机碳（SOC）含量呈现极显著正线性相关（R2=0.63,p=0.0003）。（2）SMC出现了2个明显的改变界面（20 cm,80 cm）,0~20、20~80、80~500 cm值分别为:2.24~3.06、0.19~0.72、0.0017~0.0097 mg·kg-1;0~20 cm和20~80 cm的SMC差异极显著（p<0.0001）,20~80 cm和80~500 cm的SMC差异显著（p<0.05）。（3）对应于SMC的土壤层划分,SOC在0~20 cm、20~80 cm和80~500 cm同样具有一定的分层性。（4）我们把具有不同微生物活性的有机碳层分别定义为活性、惰性、稳定性有机碳库,土壤垂直剖面上微生物碳的分布很好地表征了土壤中活性、惰性、稳定性有机碳库的分布;通过对这3种碳库所在土层进行合理划分,可以定量分析土壤中3种有机碳库的储量。     

Simulation of terrestrial carbon cycle balance model in Tibet

Based on climate material, the simplified terrestrial carbon cycle balance (TCCB) model was established, which is semi-mechanism and semi-statistics. Through TCCB model, our estimate indicates that the southeastern part of the Tibetan Plateau has much higher carbon content, and we have calculated the litter carbon pool, NPP, carbon fluxes and described their spatial characteristics in this region. Based on the TCCB model simulation, NPP in Tibet is 1.73×108 tC/a, soil organic input rate is 0.66×108 tC/a, litter mineralization rate is 1.07×108 tC/a, vegetation litterfall rate is 1.73×108 tC/a, the litter carbon pool is 7.26×108 tC, and soil decomposition rate is 309.54×108 tC/a. The carbon budget was also analyzed based on the estimates of carbon pool and fluxes. The spatial distributions of carbon pools and carbon fluxes in different compartments of terrestrial ecosystem were depicted with map respectively in Tibet. The distribution of NPP, vegetation litterfall rate, litter, litter mineralization rate, soil organic input rate and the soil decomposition rate were abstracted with temperature, precipitation, fractional vegetation and land feature.     

Three-dimensional modelling of soil organic carbon density and carbon sequestration potential estimation in a dryland farming region of China

Soil organic carbon density(SOCD) and soil organic carbon sequestration potential(SOCP) play an important role in carbon cycle and mitigation of greenhouse gas emissions. However, the majority of studies focused on a two-dimensional scale, especially lacking of field measured data. We employed the interpolation method with gradient plane nodal function(GPNF) and Shepard(SPD) across a range of parameters to simulate SOCD with a 40 cm soil layer depth in a dryland farming region(DFR) of China. The SOCP was estimated using a carbon saturation model. Results demonstrated the GPNF method was proved to be more effective in simulating the spatial distribution of SOCD at the vertical magnification multiple and search point values of 3.0×10~6 and 25, respectively. The soil organic carbon storage(SOCS) of 40 cm and 20 cm soil layers were estimated as 22.28×10~(11) kg and 13.12×10~(11) kg simulated by GPNF method in DFR. The SOCP was estimated as 0.95×10~(11) kg considered as a carbon sink at the 20–40 cm soil layer. Furthermore, the SOCP was estimated as –2.49×10~(11) kg considered as a carbon source at the 0–20 cm soil layer. This research has important values for the scientific use of soil resources and the mitigation of greenhouse gas emissions.     

滨海滩涂土壤有机碳演变驱动因子框架

通过归纳、总结前人大量的研究成果,从土壤有机碳演变的尺度约束框架、滩涂土壤有机碳的核心控制因子以及演变的驱动因素3个方面进行总结。结果表明：①目前形成的监测技术约束下的碳库研究体系,其研究的结果忽视了机理性认识的未来需要,这对于应对未来气候变化条件下的滩涂湿地碳库变化风险稍显不足; ② 滩涂土壤有机碳演变的核心控制因子有泥沙、地貌与埋藏速率、植被与农业活动。滩涂围垦后的农业活动类型与方式是滩涂开发后影响土壤有机碳演变的核心要素,远远高于自然滩涂中的自然主导因子; ③ 不同因素在不同时空尺度上会对滩涂有机碳演变起到重要影响,其中,土地利用/覆被对于有机碳的影响机制是需要重点关注的核心命题; ④ 小尺度、长时间尺度有机碳循环机制的研究需要加强,同时,综合考量要素的时空尺度特性及其技术手段的提升,更加注重过程研究对于指导未来滩涂土壤有机碳研究更具有现实意义。