全新世渭河流域植被演替对陆地生态系统碳储量的影响

陆地生态系统古碳储量演化历史既是理解过去区域碳循环过程的基础,也是预测未来陆地碳库变化趋势的重要参照。以往由于实测记录的缺乏和现代碳循环模型应用的局限,难于实现过去陆地碳库的准确重建。本研究通过地质时期86个点位的孢粉记录与古碳循环模型模拟的结合,在定量化重建全新世渭河流域古气候参数空间格局的基础上,模拟了自然植被时空演化过程及其陆地生态系统碳储量变化。结果表明,全新世早期到中期,流域森林面积覆盖度由34%增至63%,导致陆地生态系统碳储量从2.48 Pg C增至3.40 Pg C;全新世中期到晚期,流域森林面积覆盖度降至20%,陆地生态系统碳库储量随之减少了1.03 Pg C。空间上,流域碳密度变化主要受控于植被类型的分布,后者又与地貌条件密切相关。全新世中期全球增温情形下渭河流域森林植被大面积扩张和碳储量显著增加的结果,预示着未来全球变暖背景下该流域陆地生态系统具有较强的碳汇潜力。     

近30年黔西喀斯特区典型县域农田土壤有机碳动态研究——以贵州普定县为例

文章选取贵州省普定县作为黔西喀斯特区的典型县域,依据1980年第二次土壤普查数据和2011年实测土壤数据,运用土壤类型法,计算该县域近30年（1980-2011年）农田表层（0～20 cm）土壤有机碳（SOC）储量和密度的变化,并借助逐步回归分析,对该县域近30年农田表层SOC动因进行分析,结果表明:（1）普定县近30年来农田0～20 cm表土有机碳库总体表现为基本持平且略有上升的趋势,增幅为0.95%,年均变化量15.31 kg C·hm-2·a-1;（2）不同类型农田土壤的表层有机碳储量和密度变化较大,其中水稻土固碳幅度最大,为28.95%,而山地灌丛草甸土的丢碳最为严重,降幅达70.22%;（3）农田表层SOC密度年均变化量在空间分布上总体表现为县城中部、南部和三岔河及夜郎湖地区呈增加趋势,而在县城以西、以东及斗篷山大部分区域则为下降态势,这主要受土壤类型空间分布差异所致;（4）影响普定县农田表层SOC变化的主要因素有SOC密度初始值（1980年）、C/N、砾石体积比和速效K密度等,其中SOC密度年均变化量与SOC密度初始值和砾石体积比呈负相关,与C/N和速效K密度呈正相关。总的来看,近30年的人为活动对普定县农田表土有机碳总库存未产生负面影响。      

辽宁西部沿海地区土壤碳库时空分布特征及其影响因素

沿海地区是海陆交互特殊地带,其土壤碳库变化对全球碳循环具有特殊意义。本文选择辽宁西部沿海多目标区域地球化学调查覆盖区作为研究重点,计算了区内土壤碳储量和碳密度,对其空间分布特征及近40年来土壤碳库变化状况和影响因素进行研究,旨在为该区今后土地利用规划、生态环境保护提供数据支撑。结果表明:研究区表、中、深层土壤碳密度空间分布规律基本一致,从20世纪80年代至今,表、中层土壤有机碳储量和碳密度总体均呈显著增加态势,表层土壤有机碳储量增加1.93 Mt,中层土壤有机碳储量增加9.88 Mt。其空间分布特征显示,高海拔、低温多雨有利于土壤有机碳的积累,降水增多、土壤酸化不利于土壤无机碳的积累。此外,土壤类型、土地利用类型、地貌类型和地质单元均与土壤碳密度显著相关,土地利用类型对土壤碳库影响最为深刻。     

兰州—白银地区1987年与2014年表层土壤有机碳储量和碳密度变化趋势及影响因素探讨

土壤碳库研究及碳汇问题是近年来土壤碳循环与全球变化研究的热点领域,土壤是陆地生态系统的核心,研究土壤有机碳储量和碳密度的影响因素对正确评价本区碳循环有重要意义,本文利用土壤类型、土地利用类型、地貌类型、生态系统等影响因素对研究区表层土壤有机碳密度和碳储量进行了评价,分析了兰州—白银地区1987年和2014年土壤有机碳储量、碳密度的变化,其中2014年土壤有机碳储量增加了3.58×106 t,说明这些年土壤固碳效果明显,土地利用方式更合理。认为研究区有机碳碳密度、碳储量在空间上的分布极不均匀,与成土母质、土壤自身理化特性、土地利用方式及自然景观条件、人类活动等因素密切相关,是多因素综合影响的结果。     

耕作措施对陕西耕作土壤碳储量的影响模拟*

鉴于农业生态系统土壤有机碳(SOC)平衡对中国农业可持续发展的重要性,文章以陕西农业生态系统为对象,整合农业生物地球化学模型(DNDC)与陕西农业地理信息系统数据库,利用陕西地区气象和作物资料,对陕西省2000年作物生长发育和土壤碳循环进行了模型模拟,实例探讨了耕作管理对土壤碳储量的影响,并由此评价生物地球化学模型在气候变化、土壤性质及农业耕作管理措施对土壤碳含量影响方面的预测能力。敏感性分析表明土壤性状,尤其是初始有机碳含量是影响模型区域尺度模拟的最主要敏感因素。区域模拟使用灵敏系数分析法,分别采用敏感因子的最大、最小值驱动模型在每一模拟单元内的运算,以产生一个土壤有机碳变化的范围值,土壤有机碳变化的真实值应以较大机率包含在这一范围内。分析模拟结果可以得出3点结论: 1)2000年陕西耕作土壤总有机碳储量约为103TgC,是一个大气CO₂源,向大气释放碳0.5TgC; 2)提高作物秸秆还田率是提高陕西农田碳库储量的有效可行措施,将作物秸秆还田率从当前的15 ％ 提高到50 ％ 或90 ％ 会使陕西农田土壤从大气CO₂源转变为汇,每年分别增加土壤有机碳库储量0.7TgC或2.1TgC; 3)施用有机农肥(500kg/hm²)也会增加土壤碳输入,从而提高土壤碳储量,使陕西农田系统转变为较弱的碳(C)源,每年可多固定0.2TgC。     

近30年西北内陆荒漠资源大区土地利用驱动下生态系统碳储量时空变化

依据1990—2020年遥感影像、高程模型、植被、气象等数据,通过定量计算与定性分析相结合的区划分析,获取西北内陆荒漠资源大区的自然资源综合区划。根据西北内陆荒漠资源大区气候因子对全国水平下不同土地类型的碳密度进行修正,获取西部干旱区碳密度数据,利用InVEST模型,分析1990—2020年土地利用变化对碳储量的影响。结果表明：(1)近30 a来该研究区以草地退化为主,耕地和荒漠是草地主要转出的类型,其中2010—2020年土地利用类型变化显著;(2)研究区碳储量呈现西多东少的空间分布,其中西部阿尔泰山与塔城盆地温带草原亚区和伊犁盆地温带草原亚区由于草地面积较丰富而碳储量较高;(3)1990—2020年西北内陆荒漠资源大区的碳储量总体呈波动下降趋势,土地利用类型的转化引起碳储量净减少1.86×108 t,其中2000年和2020年研究区大量草地转化为荒漠,使土壤碳储量明显下降,固碳潜力有所下降。本次对西北内陆荒漠资源大区土地利用对生态系统碳储量时空变化的评估,有助于判断生态系统功能的转化趋势,为生态系统调控和促进该地区低碳可持续发展提供参考。     

福建省土壤有机碳储量估算、时空分布特征及其影响因素

基于福建省多目标区域地球化学调查所获得的土壤有机碳数据,采用单位土壤碳量计算方法,按照7种不同分类方式,统计了福建省土壤有机碳储量和平均碳密度等特征参数,并与福建省第二次土壤普查结果、国内其他地区及中国典型地区平均水平对比。结果表明:福建省表层土壤(0~0.2 m)有机碳储量和平均碳密度分别为427.5 Mt和3 446.8 t/km²,中层土壤(0~1.0 m)分别为1 495.0 Mt和12 052.9 t/km²,深层土壤(0~1.5 m)分别为1 986.8 Mt和16 017.5 t/km²,高于中国典型地区平均水平,具有较高的有机碳储量和碳密度。土壤平均有机碳密度呈现出随海拔高度增高而变大,内陆地区高于沿海地区的区域空间变化规律。近30年来,表层土壤有机碳储量总体呈下降趋势。影响表层土壤有机碳密度分布特征的主要因素为地貌景观、气候环境、植被发育状况、土壤质地及理化、生态系统稳定性、人类活动等。     

珠江三角洲经济区土壤碳储量及有机碳时空变化规律研究

土壤碳库是陆地碳库生态系统的主体,在全球碳平衡中具有重要的作用。通过开展珠江三角洲经济区多目标区域地球化学调查,获得了土壤全碳及有机碳数据,采用"单位土壤碳量"方法计算土壤碳储量,显示珠江三角洲经济区土壤有机碳总体分布:表层(0～0.2 m)土壤有机碳为9.71×107 t,碳密度为2271.34 t/km2;中层(0～1.0 m)土壤有机碳为3.71×108 t,碳密度为8666.05 t/km2;深层(0～1.8m)土壤有机碳为5.87×108 t,碳密度为13722.73 t/km2。对比其他地区,珠江三角洲土壤碳密度处于较低水平。分析了土壤、土地利用、地貌类型与成土母质对区域土壤碳库的影响程度,不同土壤单元有机碳储量分布特征。与第二次土壤普查比较,20年期间珠江三角洲表层土壤有机碳总体减少0.22×108 t,损失幅度达19.20%,仅惠州等地区有所增加。不同生态系统土壤有机碳减少程度不同。     

广东韶关地区土壤有机碳储量特征及其影响因素

采用单位土壤碳量计算方法,分别对韶关市不同母质类型、地貌类型、土地利用类型以及土壤类型中有机碳储量及平均碳密度等参数进行统计,初步探讨了广东韶关地区土壤有机碳储量特征及其影响因素.结果表明,调查区表层土壤(0-20 cm)有机碳平均碳密度和储量分别为3.62 kg/m2和5.45×107 t;中层土壤(0-100 cm)有机碳平均碳密度和储量分别为11.64 kg/m2和1.75×108 t;深层土壤(0-180 cm)有机碳平均碳密度和储量分别为15.63 kg/m2和2.35×108 t.从地貌上看,有机碳储量低值区主要为盆地(如南雄盆地、翁源盆地、乐昌盆地)、平原等地势较低处,高值区主要分布在中低山区域;其次,花岗岩出露地区表层有机碳含量较高.研究发现,近34年来调查区表层土壤有机碳储量总体呈下降趋势.影响土壤有机碳分布特征的因素主要为土壤类型、地貌类型、成土母质类型、土地利用类型等;其次,气候条件、植被状况、海拔高度等因素也是影响有机碳分布的重要因子.     

辽宁西部沿海地区土壤碳库构成及变化规律研究

基于辽宁西部沿海地区多目标地球化学调查获得的表层和深层土壤碳含量数据,计算了研究区表层（0~20 cm）、中层（0~100 cm）和深层（0~180 cm）的土壤碳密度及储量,探讨了不同分类单元的土壤碳库构成特征及固碳潜力,并对近40年来土壤有机碳变化规律进行研究.结果显示：1）研究区土壤碳库构成以有机碳为主,无机碳储量随深度增加有所增大.表层、中层和深层土壤有机碳密度分别为2.14、7.59和11.27 kg/m²,低于全国多目标调查区平均值和环渤海地区.2）不同分类单元土壤碳库构成具有一定差异：表层土壤元古宇和中生界单元的碳密度较大,而中层和深层表现为古生界土壤碳密度较大;山地土壤碳密度大于丘陵和平原;褐土土壤碳密度最高,潮土最低;林草地土壤碳密度最高,耕地和园地较低.3）研究区表层、中层和深层固碳潜力分别为33.91、103.32和129.37 Mt,其中有机碳的固碳潜力大于无机碳.4）近40年间,土壤有机碳总体呈增加态势,其中,耕地和园地的表层土壤总体表现为碳源效应,释放有机碳量0.29 Mt.棕壤分布区和林地分布区对土壤有机碳的输入贡献最大.     

岩溶土壤的生态地球化学特征及其指示意义——以贵州贞丰—关岭岩溶石山地区为例

岩溶石山地区土壤退化与恢复的成因和机理一直是近年来土壤学和生态学研究的热点。以贵州西南部贞丰—关岭岩溶石山区为对象，选择了区内退化地、农用地、恢复地等生态样块以及与未退化地为对照，采集了其中的表层和亚表层土壤，分别进行了土壤的养分库量、微生物活性与功能和土壤酶活性等化学分析。研究表明土壤养分库是土壤中微生物活性基础，微生物量碳随土壤养分库容的退化或恢复而相应变化，退化岩溶地植被恢复3~6年后，主要养分总库容得到明显恢复(恢复程度55%~65%)，因而带动了微生物量碳的恢复（平均恢复程度60%以上），但养分的活性（有效磷）、微生物的功能（呼吸熵及土壤脲酶和磷酸酶活性）并没有得到相应程度的恢复（平均恢复程度仅在25%~40%）。这些结果提示，限制性养分活性和微生物功能的恢复是植被恢复下生态系统健康水平的重要指示。因此，在分析岩溶土壤和生态系统退化过程的本质以及评价生态恢复的效应时，不仅应将微生物量碳和总养分库指标作为岩溶土壤退化恢复的指标，更应将微生物区系的质量和功能指标纳入关键评价内容。      

近50年来重庆南川市三泉镇喀斯特区农田生态系统的演替分析

农田生态系统是受人类生产活动影响显著的一种半自然人工生态系统,其演化过程是自然与人类活动共同作用的结果。喀斯特区农田生态系统具有空间分布上的破碎性、受水分限制明显、对外界影响既敏感又脆弱、人口压力巨大等特征。近50年来,南川市三泉镇农田生态系统由单纯的粮食生产系统向多种经营生态系统发展,复种指数不断上升,水田比例不断提高。随着农田生态系统组分的增多,其结构日趋复杂,农田生态环境逐步改善,农田生态系统正向良性方向发展。该区今后应因地制宜发展农业生产,加强农田基本建设,实施农业综合开发,促进农田生态系统稳定持续发展。      

西南岩溶区农田生态系统岩溶作用及碳汇效应：以重庆南川市三泉镇为例

岩溶地区的碳循环是地质作用和生物作用最好的结合点,系统研究农田生态系统中石灰岩溶蚀作用强度对精确估算岩溶作用的碳汇效应具有重要意义。通过在重庆南川市三泉镇选择菜地、旱地、冬水田、两季田、草地、未利用地等样地类型进行以一个水文年为周期的标准溶蚀试片溶蚀试验、土壤剖面与植被样方观测以及土壤、标准溶蚀试片样品分析,探讨了农田...     

贵州喀斯特农业生产中多种矿物元素液态肥的应用效果分析

为改变贵州喀斯特地区农产品产出率低、品质差的现状,从喀斯特生态地质环境脆弱、土壤缺少微量元素等特征入手,利用富含矿物元素的硅酸盐岩,开发生产多元素液态矿物肥料,补偿喀斯特地区农作物生长需要的矿物营养元素。2002年以来经100多个农户及贵州省各地土肥站、农业科研生产部门在贵州喀斯特地区十几个县市进行了700多亩种植试验,获得了农作物产量增加和农产品质量提高的效果。施用多元素液态矿物肥种植的水稻、玉米、辣椒、油菜、烤烟、水果及蔬菜等20多个农作物,其90%以上的作物增产超过5%,70%增产超过10%,农产品的蛋白质提高1～2个百分点,稻谷支链淀粉提高2.7%,果实的外观色、香、味、形得到明显改观。实践证明施用多元素液态矿物肥料是提高喀斯特地区农产品产出率的新途径。      

吉林西部不同土地利用类型的土壤有机碳垂向分布和碳密度

土壤碳库在陆地生态系统碳循环中起着关键性的作用。在对吉林西部进行为期6年（2004－2009年）的环境调查基础上,采集了217个土壤剖面,获取了2 170个土壤样品的平均容重、含水率和有机碳含量,分析了不同土地利用类型下土壤有机碳（SOC）的垂向分布特征、原因和机理。结果表明：不同土地利用类型的土壤有机碳垂向分布表现出截然不同的特征,大致可分为“下降型”、“上升型”和“不变型”3种。呈下降型的草地、农田、湿地等SOC含量主要富集在0~30 cm耕作层,并随深度增加而快速下降;滩地为上升型,良好的水文条件和相对茂盛的植物为有机质提供了有利条件;不变型包括盐碱地、林地和沙地,SOC含量处于全区最低水平。不同土地利用类型的土壤有机碳密度差异很大,从大到小依次为水田、草地、旱田、湿地、退化草地、滩地、林地、沙地、盐碱地,其中水田为（169.25±17.70） t/hm²,盐碱地为 （26.50±10.00） t/hm²。植被生物量和土壤理化性质是影响土壤有机碳含量的主要因素。     

全球变化压力下中国东部样带植被与农业生态系统格局的可能性变化

在中国东部南北样带NSTEC大量实验数据的基础上 ,对热量梯度驱动下自然植被生态系统连续带的生产力变化进行模拟 ,对反映植被组成结构特征的生活型谱的变化 ,以及在全球变化平均温度可能增加的情况下 ,农业生态系统的生产格局的变化进行分析。在这一样带中 ,从南到北地带性植被有北热带季节雨林、南亚热带季风常绿阔叶林、中亚热带常绿阔叶林、北亚热带常绿落叶混交林、暖温带落叶阔叶林、温带针阔叶混交林和寒温带针叶林。模拟在温度增加 1℃的情况下生产力的变化 ;由南部的北热带季节雨林和南亚热带季风常绿阔叶林增加约 1%到温带针阔叶混交林和寒温带针叶林增加约 5 %～ 6 %,显示出生产力增加强度随纬度增大具一定相关关系。植被的物种结构变化比生产力变化缓慢得多。对样带的森林植被的生活型谱进行分析 ,表明其存在着 8种主要的生活谱结构类型。在平均温度增加的情况下 ,不同生活型谱结构的生态系统分布呈现向北扩展位移的趋势。在农业生态系统的格局中 ,在平均温度增加的情况下 ,南亚热带水稻三熟将不会季节太紧而有可能进行大面积三造生产。中亚热带双季稻连作一年三熟受低温影响减少。北亚热带一年二熟季节上有保证。暖温带许多地方能有二造收成。温带和寒温带的生产面积将有较大幅度的增加。总     

桂林毛村岩溶区不同土地利用方式土壤有机碳矿化及土壤碳结构比较

应用土壤培养法,比较分析了桂林毛村岩溶区不同土地利用方式(农田、灌丛和林地)土壤在25℃、黑暗条件下培养90d有机碳矿化速率的差异(以90d累计释放的CO2-C计)。农田土壤矿化释放的CO2-C含量分别比灌丛和林地少62.9%和56.6%。利用6mol/L的HCl酸解法得到惰性碳含量,并利用三库一级动力学方程在SAS8.2软件中通过非线性拟合得到三种土地利用方式的活性碳库、缓效性碳库的大小及其分解速率,计算得出各库驻留时间。结果表明各土地利用方式均为活性碳库含量最少,占总有机碳的比例在1.82%~2.71%之间,平均驻留时间在8.4~16.3d之间;缓效性碳库次之,占总有机碳的比例在33.91%~45.47%之间,平均驻留时间为4.8~7.7a之间;惰性碳库所占比例最大,在51.82%~64.01%之间,平均驻留时间为假定的1000a。通过固态13C交叉极化魔角自旋核磁共振(13CCPMASNMR)方法对土壤碳结构进行分析,结果表明:与灌丛和林地相比,受人类活动干扰较多的农田烷基C和芳香C的比例增加,烷氧C和羰基C的比例降低;烷基C/烷氧C和疏水C/亲水C的大小顺序均为农田>林地>灌丛,而脂族C/芳香C的大小顺序则相反,即灌丛>林地>农田。这说明农田土壤有机碳分解程度较高,难分解程度增加,难分解有机碳比例增加。      

岩溶山地典型植被恢复过程中土壤理化性质及微生物特征

探讨了岩溶山地耕地、1年退耕地、灌草地、15年侧柏疏林地、25年侧柏次生林地植被恢复过程中土壤理化性质和微生物特征的变化。结果表明土壤随着植被恢复的进行,容重先升高后降低,总孔隙度与之相反;各恢复阶段（退耕地、灌草地、疏林地、次生林地）表土＞0.25 mm水稳定性团聚体含量较耕地的增幅为5.1%～12.5%,以疏林地最高;团聚体结构破坏率依次降低,各恢复阶段较耕地降幅为34.0%～64.7%,与有机质呈负相关;全N、碱解N等肥力因子含量总体呈逐渐增加的趋势;各恢复阶段中以灌草地pH值最高;表土微生物总数先降后升,各阶段细菌占微生物总数的66.7%～93.3%,放线菌占4.2%～28.8%,同时细菌也是土壤呼吸的主要贡献者。土壤特征的差异性是地表植物组成、凋落物成分及不同指标之间综合作用的结果。      

贵州贞丰—关岭花江喀斯特石漠化地区土壤厚度的空间分布特征

土壤厚度与石漠化发展程度有着密切的关系,土壤也是石漠化地区生态恢复以及农业生产的基础。为了研究典型高原峡谷中-强度石漠化地区的土壤厚度空间分布规律,在土壤厚度野外调查的基础上,利用地统计学方法分析了贵州典型石漠化地区——贞丰—关岭花江小流域土壤厚度空间分布特征及主要影响因素。结果表明:（1）研究区土壤平均厚度仅为26 cm,土壤平均厚度表现为坡耕地>荒地>林地;（2）土壤厚度空间变异性以强度为主,荒地的土壤厚度空间分布连续程度优于林地和坡耕地,林地的土壤厚度空间分布有明显突变性,坡耕地的土壤厚度具有点状分布特征,有耕作物附近土壤厚度较大;（3）土壤厚度与海拔、基岩裸露率、坡度之间均有明显负相关关系;（4）自然和人为因素综合影响下的土壤强侵蚀是研究区土壤厚度分布极为不均的主要原因,对该区域石漠化的治理可以采用工程措施与生物措施相结合的方法。研究结果对研究区石漠化因地制宜地防治及其他地区水土流失防治、生态恢复、农业合理生产具有一定的参考价值。