人为土壤有机碳的分布特征及其固定意义

文章在分析不同类型的人为土壤形成过程及其特点的基础上研究了人为土壤有机碳含量、分布年龄与同位素组成特征。结果表明,人为土壤中有机碳的含量分布不同于起源土壤或者相应的非人为土壤,主要体现在有机碳含量降低的缓慢和不规则性以及有机碳含量的相对富集。通过计算证明人为土壤的有机碳密度高于相邻土壤或起源土壤。放射性碳测定表明人为土壤中的有机碳年龄较老,说明了有机碳在这些土壤中存在的相对稳定性。土壤有机碳的稳定同位素组成分析表明,土壤中深层的有机碳与现代有机碳来源不同,也表明了土壤中有机碳的稳定存在。文章还分析了人为土壤中有机碳富集和稳定的可能机制,包括物理、化学和生物学机制,认为就有机碳的固定而言,人为土壤是一种具有最佳管理方式的可持续利用的土壤资源     

铁介导的土壤有机碳固持和矿化研究进展

铁作为有机碳矿物保护的核心元素之一,不仅对土壤有机碳库的结构及其稳定性有重要影响,其氧化还原动态变化也驱动着有机碳的周转过程。从铁介导的有机碳固持机制、铁结合态有机碳稳定程度的影响因素以及铁氧化还原过程驱动的有机碳矿化机制3个方面对铁—碳耦合关系进行了梳理分析。首先,铁介导的有机碳固持机制主要取决于自身的矿物学特性,能够通过吸附、络合、共沉淀和夹层复合等方式形成铁结合态有机碳,从而对有机碳起到直接的矿物保护作用。此外,铁氧化物还可以作为胶结剂促进团聚体形成,或通过改变环境pH进而间接保护有机碳。其次,铁结合态有机碳的稳定性主要受其自身性质（铁的矿物学特征、碳铁比、与有机碳的结合方式）、铁还原菌的种类以及小分子有机物的影响。第三,铁介导的有机碳矿化过程主要包括铁异化还原介导的有机碳矿化过程,以及由Fe（Ⅱ）化学氧化驱动的芬顿/类芬顿反应所生成的羟基自由基导致的非选择性有机碳矿化过程。但是,铁氧化物也能通过与外源输入碳复合形成铁结合态有机碳从而抑制土壤有机碳的矿化,以及通过降低酚氧化酶活性而减缓有机碳的矿化速率。因此,铁氧化物的矿物学特性和氧化还原敏感性对土壤有机碳的累积具有重要影响。最后...     

耕作措施对土壤有机碳稳定性的影响——以黑龙江省与吉林省典型地区为例

采用传统的化学方法、红外光谱(IR)技术和固态~(13)C核磁共振(NMR)技术,研究黑龙江与吉林土壤有机碳的含量及结构特征,探讨耕作措施对不同地区土壤有机碳稳定性的影响。研究结果表明:短期免耕耕作处理并没有显著增加土壤有机碳含量。但与免耕前相比,免耕后土壤有机质的脂族性减弱,稳定碳/不稳定碳的比值增加,免耕后土壤胡敏素中烷基C/烷氧C和疏水C/亲水C的比值均呈增加趋势,疏水程度增加。因此,短期免耕虽然不能显著增加土壤有机碳含量,但是能够增强土壤有机碳的稳定性。     

河北泃河流域第四纪沉积相对土壤有机碳库的影响

成土母质是影响土壤有机碳储量的重要因素之一。以河北省三河市泃河流域为研究对象,根据全新统沉积环境特征,将研究区成土母质划分为冲洪积相沉积母质、冲积相沉积母质和湖沼积相淤积母质,探讨不同成土母质区土壤的有机碳密度变化及其影响机制。单因素方差分析显示,不同成土母质中土壤有机碳密度存在显著差异,呈冲积相<冲洪积相<湖沼积相变化趋势。对比不同成土母质的土壤质地、养分特征及理化性质,表明土壤通过影响植被的生长发育、土壤动植物、微生物活性、有机碳固存机制等,对土壤有机碳储量发挥直接或间接作用。研究区由冲积相→冲洪积相→湖沼积相,沉积环境发生显著变化,土壤粘粒组分增多,促进与土壤有机碳有关的有机-无机复合体的形成,降低微生物对土壤有机碳的分解;土壤含水率和养分含量增加,利于植被生长,提升土壤微生物活性,其代谢产物及死亡残体作为土壤有机碳的碳源,提高了土壤有机碳储量。该研究成果为流域土壤有机碳的保护利用提供技术支撑。     

岩溶区土壤有机碳和团聚体的关系研究——以重庆市中梁山岩溶槽谷为例

研究了重庆市中梁山岩溶槽谷不同土地利用方式对土壤有机碳和团聚体稳定性的影响,在此基础上引入通径分析方法探讨有机碳与各粒径团聚体之问的关系.研究表明,土地利用方式对土壤有机碳、团聚体稳定性指数和团聚体保存几率影响明显:坡耕地有机碳含量仅为17.544(g/kg),分别比灌丛、橘林地、草地和菜地低61.14%、71.66%、74.43%和100.83%;团聚体稳定性指数依次为草地(2.394)>灌丛(2.383)>橘林地(2.085)>坡耕地(1.953)>菜地(0.865);团聚体稳定性与有机碳含量的相关性与土地利用方式有关,在灌丛和草地中明显正相关,在橘林地和菜地中呈负相关,而在坡耕地中相关性不明显;大粒径团聚体保存几率是决定有机碳含量的主要园子,5～10mm和3～5mm粒级的土壤团聚体对有机碳累积与稳定的决定系数分别为0.61和0.50.      

土壤有机碳的主导影响因子及其研究进展

土壤有机碳库是全球碳循环的重要组成部分，其积累和分解的变化直接影响全球的碳平衡。理解土壤有机碳蓄积过程对生物、物理和人为因素的响应，把握关键的控制因子是准确预测土壤有机碳在全球变化情景下对大气CO 2的源／汇方向及准确评估碳收支的关键。综述了土壤有机碳主导影响因子的研究进展，并针对陆地碳循环特点，提出未来土壤有机碳研究应加强土壤有机碳过程与状态的定量化、土壤有机碳分解对环境因子的敏感性、氮沉降对土壤有机碳的影响、土壤有机碳对气候变率的响应及其反馈作用，以及土壤有机碳动态的综合模拟 5个方面的研究，为准确评估陆地碳收支提供依据。     

土壤碳赋存形态及分析方法研究进展

研究土壤碳的赋存形态不仅利于了解碳的迁移转化规律,而且可以为土壤固碳提供科学依据。目前对各形态碳(尤其是有机碳中的慢性及惰性组分)缺乏系统的分析研究。基于此,本文综述了土壤中碳的主要赋存形态,各形态碳的组成、分布及作用,土壤碳的分析、分离方法。土壤无机碳储量约占全球总碳库的38%,赋存形态以碳酸盐为主。土壤有机碳主要分为活性碳库(周转期0.1～4.5年)、慢性碳库(周转期5～50年)和惰性碳库(周转期50～3000年)。其中可溶性有机碳、易氧化有机碳和微生物量碳属于活性有机碳库这一范畴,可以较为灵敏地反映土壤理化性质的微小变化;轻组有机碳和颗粒有机碳属于慢性有机碳库,可作为土壤有机质周转变化的重要指标;重组有机碳和矿物结合态有机碳属于惰性有机碳库,是土壤有机碳固持的重要机制之一。目前土壤中碳酸盐测定方法主要为气量法和滴定法;有机碳分析方法包括容量法、比色法和重量法。本文提出,今后应加强对无机碳及有机碳中的惰性组分研究,同时对土壤有机碳各组分概念及测定方法进行统一,并开展不同地域、不同土壤类型、不同浓度的土壤碳形态标准物质研制工作。     

内蒙古鄂伦春旗东部主要农耕区土壤有机碳含量及主要影响因素分析

利用鄂伦春自治旗东部主要耕地区1：25万土地质量地球化学调查数据,查明了研究区内表层和深层土壤有机碳储量和有机碳密度分布特征,分析了研究区内土壤有机碳储量、有机碳密度与土壤类型、土地利用方式之间的关系,探讨了土壤类型和土地利用方式对土壤有机碳的作用机理.结果表明研究区内土壤有机碳含量分布不均,土壤类型和土地利用方式是土壤有机碳储量和有机碳密度的主要影响因素.     

石漠化地区土地利用方式对土壤团聚体稳定性及有机碳的影响

以典型高原山地喀斯特石漠化6种土地利用方式土壤为研究对象,探讨不同生态恢复条件下,坡耕地转变为林地、草地及林草套种地后对表层土壤结构稳定性及其有机碳含量的影响。结果表明:在坡耕地实施石漠化治理措施,造林种草后,>0.25 mm团聚体含量显著增加,以人工林、次生林居多,坡耕地较少。在干湿筛处理下,采用平均质量直径（MWD）、几何平均直径（GMD）、分形维数（D）、>0.25 mm团聚体含量等指标来表征的团聚体稳定性显示,人工林和次生林土壤团聚体稳定性较强,坡耕地和林草套种地土壤团聚体稳定性较弱。总体上不同土地利用方式均以小粒级团聚体有机碳含量最高,>5 mm和2~5 mm水稳性团聚体有机碳对土壤有机碳的贡献率最大（除农耕地）;土壤大团聚体对土壤有机碳的固定起主要作用。石漠化坡耕地退耕还林种草有利于促进土壤表层土壤结构的稳定及有机碳的积累。      

广东阳江-茂名地区土壤碳储量及其时空变化规律

本文参照DZ/T0258-2014多目标区域地球化学调查规范(1∶250000),对调查区碳储量进行计算研究。精确计算阳江-茂名地区土壤碳储量,并利用多目标区域地球化学调查实测土壤有机碳密度与1985年广东省第二次土壤普查取得的土壤有机碳密度进行对比,分析30年来,调查区内土壤碳密度及碳储量的时间变化规律,为该区土壤碳循环研究提供数据支撑。研究发现,土壤总有机碳储量为1.19×10~8 t,各层位有机碳占碳总储量的比例与全球土壤水平相当,无机碳储量远小于有机碳储量。从空间分布来看,各层位总碳和有机碳区域分布较为相似,土壤碳密度表现出了明显的垂直地带性和水平地带性特征。水田土壤较旱地土壤有机碳含量多,花岗岩母质对表层土壤有机质的贡献较大,而林地对中层和底层土壤有机碳贡献较大。30年来,阳江-茂名地区在高强度人类活动改造下土壤有机碳的变化情况发现,阳江-茂名地区土壤有机质含量略有增加,其增加趋势及强度在空间上具有较大差异。而林地和农用地这两种利用类型土壤有机碳的改变是影响区域土壤有机碳储量的主要因素。     

土地利用变化对中国土壤碳储量变化的间接影响

中国土壤有机碳储量及其在全球变暖背景下的变化趋势是影响全球碳循环的一个重要因素。土地利用变化对土壤有机碳储量既有直接影响,也有间接影响。一方面,土地利用变化直接改变了生态系统的类型,从而改变了生态系统的净初级生产力（NPP）及相应的土壤有机碳的输入。另一方面,土地利用变化潜在地改变了土壤的理化属性,从而改变了土壤呼吸对温度变化的敏感性系数（常用Q10表示）。在全球变暖背景下,Q10值的改变显著影响着土壤有机碳释放的强度。利用生态系统碳循环过程模型（CASA模型）反演了不同土地利用类型下的Q10值,并评价了土地利用类型的改变对土壤有机碳储量变化的间接影响。研究结果表明,林地与草地转换成耕地后将增大土壤呼吸的Q10值,此外,人类通过灌溉、氮肥的施用也能增大土壤呼吸的Q10值,从而使得全球变暖背景下土壤呼吸的碳通量有所增强。     

南亚热带森林植被恢复演替中土壤有机碳组分及其稳定性

以鼎湖山森林植被恢复演替过程中的松林(初期)、混交林(中期)和季风林(后期)为研究对象,通过测定其土壤总有机碳(TOC)、易氧化有机碳(ROC)和不易氧化有机碳(NROC)及凋落物13C-NMR分析,以期阐明森林植被恢复演替过程中土壤有机碳组分变化规律及其原因。结果表明:(1)3个森林土壤ROC含量差异不显著;由松林向季风林演替过程中,ROC占TOC的比例下降。松林新鲜凋落物层的烷氧基碳含量(57.03%)高于季风林(49.10%)和混交林(54.50%)。(2)3个森林土壤NROC含量差异显著,大小顺序为:季风林混交林松林。混交林和季风林凋落物半分解层和已分解层的惰性指数明显高于松林。TOC趋势与NROC一致。南亚热带森林由松林向季风林恢复演替过程中,土壤有机碳的稳定性增加,惰性有机碳的持续积累可能是季风林和混交林土壤TOC积累的一个重要过程。     

山东半岛蓝色经济区土壤有机碳储量及固碳潜力分析

土壤碳储量研究在碳循环和全球变化中具有重要意义,但以往碳储量计算结果受到数据来源的制约。山东省多目标区域地球化学调查采用双层网格化采样和分析,获取了大密度、高精度土壤有机碳数据,为土壤碳库的准确计算奠定了基础。笔者利用这些数据计算了山东半岛蓝色经济区表层（0～20 cm）、中上层（0～100 cm）及全层（0～160 cm）的土壤有机碳（SOC）密度和储量,并对其空间分布特征及固碳潜力进行了研究。结果显示,经济区内3种土壤层次的碳库组成不同,表层SOC储量占总碳（TC）储量的71.67%,随深度增加所占比例逐渐减小,而无机碳(SIC)储量所占比例逐渐增加,全层二者所占比率较为接近:表层SOC储量为132.64 Mt,碳密度为2.06 kg/m²;中上层为458.27 Mt,碳密度为7.11 kg/m²;全层为619.96 Mt,碳密度为9.61 kg/m²。各层SOC密度处于全国偏低水平,且在不同土壤类型、地貌类型、土地利用类型之间有一定差异:褐土土表层SOC密度最高（2.48 kg/m²）,风沙土最低（0.91 kg/m²）;灌溉水田表层SOC密度最高（3.45 kg/m²）,菜地最低（1.61 kg/m²）。表层SOC密度分布总体上呈现为沿海地区低、鲁北平原和胶莱盆地中等、山地丘陵和中低山区偏高的分布格局。从第二次土壤普查和本次多目标调查数据所建立的回归方程分析发现,在今后一定时期内,本区表层土壤总体表现为“碳汇”效应,未来可净增总有机碳（TOC）量60.94 Mt,其中“碳源”量5.07 Mt,“碳汇”量65.97 Mt。     

属性数据与空间数据连接对土壤有机碳储量估算的影响

土壤有机碳(Soil Organic Carbon, SOC) 库在陆地生态系统中具有重要作用。在基于GIS利用土壤类型法估算SOC储量时,由于土壤图比例尺的限制,属性数据与空间数据的连接会导致对SOC储量的估算结果产生很大不确定性。利用中国滇黔桂地区（云南省、贵州省和广西壮族自治区）798个土壤剖面及1∶[KG-*2]50万土壤图在不同的制图单元水平上,分别采用算术平均值法、中值法和面积加权平均值法（以土种志中的面积为权重）估算了该地区1 m深度SOC储量,并与基于土壤学专业知识连接方法（Pedological Knowledge Based Method, PKB）的估算结果进行了比较。结果表明：面积加权平均值法比中值法和算术平均值法的估算结果更为准确,而且在土类、亚类和土属水平上应用面积加权平均值法对SOC储量的估算结果差异不大。在采用较大比例尺、较为详细的土壤图时,PKB法较理想;反之,则面积加权平均值法较好。     

山东省土壤有机碳库及其时空变化特征

土壤作为陆地生态系统的重要组成部分,土壤碳储量研究在全球碳循环变化中意义重大。利用山东省多目标区域地球化学调查(2003年)获得的双层网格化大密度、高精度土壤有机碳(SOC)含量数据,估算了全省0～20 cm、0～100 cm及0～160 cm的土壤碳密度和储量,并对SOC密度和储量的时空变化规律及土壤固碳潜力进行研究。结果表明：(1)山东省0～20 cm、0～100 cm和0～160 cm土层SOC密度分别为222 kg/m2、764 kg/m2、1009 kg/m2,各土层SOC密度均明显低于全国平均水平(319 kg/m2、1164 kg/m2和1534 kg/m2);(2)0～20 cm表层SOC密度分布总体呈现为沿海地区低,鲁西北平原、鲁东丘陵中等,鲁中南山区偏高的分布格局;(3)与18年前第二次土壤普查(1985年)数据对比,表层SOC密度从143 kg/m2升高到222 kg/m2,全省陆域(1570万km2)0～20 cm表层SOC储量则由22641 Mt增加至35065 Mt,净增了12424 Mt,SOC密度以0044 kg/(m2·a)的平均速率在土壤中积累,整体表现为“碳汇”效应;据估算,尚有50523 Mt的固碳潜力。     

全球变化条件下的土壤呼吸效应

土壤呼吸是陆地植物固定CO₂尔后又释放CO₂返回大气的主要途径，是与全球变化有关的一个重要过程。综述了全球变化下CO₂浓度上升、全球增温、耕作方式的改变及氮沉降增加的土壤呼吸效应。大气CO₂浓度的上升将增加土壤中CO₂的释放通量，同时将促进土壤的碳吸存；在全球增温的情形下，土壤可能向大气中释放更多的CO₂，传统的土地利用方式可能是引发温室气体CO₂产生的重要原因，所有这些全球变化对土壤呼吸的作用具有不确定性。认为土壤碳库的碳储量增加并不能减缓21世纪大气CO₂浓度的上升。据此讨论了该问题的对策并提出了今后土壤呼吸的一些研究方向。其中强调，尽管森林土壤碳固定能力有限，但植树造林、森林保护是一项缓解大气CO₂上升的可行性对策；基于现有田间尺度CO₂通量测定在不确定性方面的进展，今后应继续朝大尺度田间和模拟程序方面努力；着重回答全球变化条件下的土壤呼吸过程机理；区分土壤呼吸的不同来源以及弄清土壤呼吸黑箱系统中土壤微生物及土壤动物的功能。当然，土壤呼吸的测定方法尚有待改善。     

Spatial distribution of soil organic carbon and its influencing factors at different soil depths in a semiarid region of China

Studying spatial variability of soil organic carbon (SOC) is crucial for understanding the largest active carbon pool in terrestrial ecosystems. The main objectives ofves of this study were (1) to analyze the spatial pattern of SOC at different depths and (2) to define the soil properties affecting the spatial patterns of SOC at different depths. A total of 910 soil samples were collected at different locations and soil layers in a semiarid zone (3800 km²) of northeastern China. A geostatistical approach was used to predict and map SOC at different depths while the soil properties affecting the spatial patterns of SOC were analyzed by using canonical correspondence analysis. As expected, SOC content decreased gradually with depth and such a SOC decrease depended on soil type, which resulted the main factor affecting horizontal and vertical distributions of SOC content. Slope and bulk density exhibited a negative correlation with SOC content, whereas vegetation index, soil moisture content, elevation, and aspect showed a positive correlation. Sensitivity of SOC to influencing factors differed with increasing soil depth. SOC was significantly correlated with vegetation and bulk density on topsoil, while soil moisture and aspect played an important role in controlling SOC with increasing depth.     

Erosional effects on terrestrial resources over the last millennium in Reykjanes, southwest Iceland

The study presents the effect of soil erosion on vegetation, soil accumulation (SA), SA rate (SAR), soil quality, soil mass, and the soil organic carbon (SOC) pool in Brown Andosols and Histosols in a 24-km² area in southwest Iceland. Undisturbed prehistoric soils were distinguished from disturbed historic soils using tephrochronology. Soil erosion has been severe during historic time (last 1135 yr), resulting in the increase of the soil mass deposited in soils covered by vegetation by a factor of 7.3-9.2 and net loss of soil in unvegetated areas. The SAR correlated positively with SOC sequestration. SOC is easily transported and, given the extensive accumulation of soil, the net effect of burial and subsequent reduction in decomposition is to increase SOC storage. Nevertheless, the increased accumulation and soil depletion has decreased soil quality, including the SOC, and reduced soil resistance to erosion with the depleted SOC contributing to enrichment of atmospheric CO₂. The initial terrestrial disturbance was triggered by anthropogenic land use during the Medieval Warm Period, followed by volcanic activity approximately three centuries later. The combination of harsh climate during the Little Ice Age and drastic anthropogenic perturbations has led to land degradation at a catastrophic scale.     

成都经济区不同地貌景观区土壤有机碳分布特征及储量估算

利用四川省成都经济区多目标区域地球化学调查获得的土壤有机碳含量数据,探讨了成都经济区不同地貌景观区土壤有机碳的分布特征。山区表层土壤有机碳含量(SOC)最高(22 g/kg左右),较平原区、丘陵区高一倍以上,丘陵区最低(9.49 g/kg)。成都平原区和东部丘陵区深层土壤碳含量相差不大,且均低于研究区深层土壤碳含量均值(6.99 g/kg)。利用指数模型对单位土壤平均碳量(USCATOC)、有机碳储量(USCATOC,h)、有机碳丰度指数(R)进行了估算。结果表明:各地貌单元土壤碳含量、单位土壤平均碳量、有机碳储量、有机碳丰度指数(R)分布具有山区高于平原区、丘陵区最低的一致性特征。龙门山区、西南山区面积约占全区的42%,土壤有机碳储量约占全区的59%;成都平原区、丘陵区面积占58%,土壤有机碳储量约占全区的41%。单位土壤平均碳量、有机碳储量在不同地貌单元中分布的差异主要与不同地貌单元的土壤有机碳含量有关,此外还可能与成土母质、植被发育情况、土地利用方式有关。