1986—2019年黑龙江省松嫩平原表层土壤有机碳变化及固碳潜力估算

土壤有机碳(SOC)是评价土壤肥力和固碳能力的重要指标。因此,研究土壤有机碳的变化,对准确评价区域土壤固碳潜力,实现土壤资源的可持续利用具有重要的意义。利用黑龙江省第二次土壤普查数据和2019年实测土壤数据,运用GIS空间分析方法,分析了1986—2019年黑龙江省松嫩平原表层(0～20 cm)土壤有机碳密度(SOCD)的时空变化特征,运用土壤类型法估算了土壤有机碳储量,运用平衡法估算了土壤固碳潜力。结果表明:30多年来表层SOCD平均减少1.06 kg/m~2,SOCD减少的地区主要分布在黑龙江省松嫩平原中部和东南部地区;表层SOC储量减少约143.99 Tg, SOC储量减少较多的土壤类型是草甸土、黑钙土和黑土,三者减少量占总SOC储量减少量的84.55%;当前黑龙江省松嫩平原表层土壤固碳潜力为-2.08 Tg,其中暗棕壤、白浆土、黑土为正潜力,其余土壤类型为负潜力。建议通过增施有机化肥、秸秆还田、推广免耕少耕等方法措施,以提高松嫩平原土壤固碳潜力。     

松嫩平原耕层土壤固碳潜力估算

提高土壤碳收集能力对减缓全球温室效应具有重要意义。利用松嫩平原南部第二次土壤普查及多目标区域地球化学调查获取的两期表层土壤有机碳数据,根据近20年来各土壤类型不同土地利用方式土壤有机碳量变化趋势,估算了松嫩平原南部各土壤类型、各用地方式下土壤碳源、汇潜力。由估算得出,如果目前的土地利用方式、气候条件、耕作方式、种植技术不变,松嫩平原耕地土壤0~20 cm土层的固碳潜力为-1.229Tg碳,各土壤类型的林地土壤固碳潜力绝大多数为正值,说明林业用地为碳汇区,固碳潜力合计为3.169Tg碳,而天然牧草地绝大多数的固碳潜力为负值,固碳潜力合计为-2.235Tg碳,为碳源区,本次研究估算得出,松嫩平原总体的固碳潜力为-0.917Tg碳。     

三江平原土壤碳库时空变化和影响因素研究

基于东北三江平原土壤地球化学调查数据,估算了表层土壤有机碳密度和碳储量,与全国第二次土壤普查时的土壤有机碳密度进行对比研究,分析了研究区土壤碳库储量及变化的主要影响因素。结果表明:研究区表层土壤碳以有机碳为主,不同土壤类型有机碳密度及总碳密度有明显差异,沼泽土、泥炭土相对区内其他土壤类型的有机碳密度高,平均在8 kg/m²以上。当前土壤有机碳密度>8.4 kg/m²的分布区面积较20世纪80年代明显减少。研究区表层(0~20 cm)土壤有机碳当前储量约为348 Tg,30年间土壤有机碳减少了293.07 Tg,较基期下降45.7%,其中随河流迁出的有机碳约为1.46 Tg。沼泽湿地转变为耕地的土壤有机碳密度平均减少2.8 kg/m²以上。研究认为造成研究区土壤有机碳下降的主要原因是土地利用的急剧变化。沼泽地转为旱地有机碳损失最大,损失达63.47%。其他开垦变化类型造成土壤有机碳损失在40%~50%之间。研究区30年来温度升高导致表层土壤有机碳减少约7.4 Tg,占表层土壤有机碳总减少量的2.52%。     

内蒙古自治区土壤有机碳库储量及分布特征

根据内蒙古自治区土壤资料中共461个土壤剖面数据估算表层及全剖面的土壤有机碳密度(SOCD)和储量(SOCR),绘制其SOCD的空间分布图,并对其影响因素进行了探讨。结果表明:内蒙古地区的表层SOCD为0.63～15.93 kg.m-2,平均为3.68 kg.m-2;全剖面SOCD为0.22～68.77 kg.m-2,平均为10.35 kg.m-2,不同土壤类型之间有一定差异。内蒙古表层SOCR为4.10 Pg,而全剖面储量为10.79 Pg。土壤有机碳含量及分布受气候、土壤性质和人为活动的影响明显。最后,根据年均温与土壤有机碳密度的相关关系,估算得出当气温升高1℃,内蒙古地区土壤有机碳的释放量为0.91 Pg。     

松辽平原土壤碳库变化及其原因分析

基于东北松辽平原多目标区域地球化学调查数据,计算了表层(0～20 cm)土壤有机碳密度和储量,与全国第二次土壤普查时的土壤有机碳密度进行对比研究,分析了土壤有机碳密度变化的主要影响因素。结果表明:松辽平原不同土壤类型表层土壤有机碳与无机碳构成比例存在明显差异,沼泽土、暗棕壤、泥炭土、白浆土、水稻土、黑土等有机碳含量占土壤总碳含量的90%以上;栗钙土、潮土、风沙土、褐土等土壤有机碳含量占总碳含量80%以下。研究区当前表层土壤有机碳储量约为1 448 Tg,自20世纪80年代以来减少约115.94 Tg,下降了7.4%,其中进入大气估算约为104.88 Tg,占土壤有机碳损失的90.5%。不同土地利用方式中,旱地减少76.12 Tg,对大气贡献CO_2最大,其次为盐碱地和草地,分别减少16.32 Tg和15.93 Tg。研究认为,造成土壤碳库减少的主要原因是30年来松辽平原气温的升高,旱地和草地由于温度升高引起的土壤有机碳库减少占总损失的70%,而包括农业生产、土地利用变化、水土流失等因素导致的有机碳减少仅占总损失的30%左右。     

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。     

吉林中西部地区土壤有机碳储量及其时空变化特征

利用多目标区域地球化学调查的实测数据,估算了吉林中西部地区表层土壤的有机碳密度和储量.结果表明,在不同深度的分布层次上,表层(0～0.2m)土壤对有机碳的积累较弱,SOC储量占到全层(0～1.8m)储量的23.8%,中上层(0～1.Om)储量则占到全层储量的95.7%.从上壤类型看,表层SOC密度较高的有暗棕壤(636...     

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。     

辽河流域表层土壤碳密度与碳储量浅析

利用辽宁省辽河流域多目标区域地球化学调查获得的大量表层土壤全碳分析数据,根据土壤类型和地貌单元计算表层土壤碳密度及碳储量,探讨了土壤碳密度与碳储量分布规律。辽河流域表层土壤碳储量分布与土壤类型和地貌单元的面积呈正比;土壤碳密度分布与城市规模大小及土壤有机质的含量分布有密切的关系。草甸土土壤类型和平原区地貌单元的表层土壤碳储量最高,黑土土壤类型和丘陵山区地貌单元的表层土壤碳储量最低。从土壤类型看,水稻土碳密度最高,风沙土碳密度最低。从地貌单元看,丘陵山区碳密度最高,低山丘陵区碳密度最低。土壤碳密度的研究可为探索中国区域土壤碳固定潜力提供参考数据。     

重庆西部表层土壤有机碳储量与密度分布

利用多目标区域地球化学调查数据,估算了重庆西部地区表层土壤有机碳密度和储量。结果表明,重庆西部地区表层(0~20 cm)土壤有机碳储量为41 038 589 t,平均密度为2 929 t·km-2。从地貌类型看,低山(2 984 t·km-2)和中山(2 986 t·km-2)区土壤有机碳密度较高,丘陵区(2 628 t·km-2)最低,山地土壤有机碳储量最丰富。不同类型土壤中,石灰土有机碳平均密度最高(5 043 t·km-2),其次为黄壤(3 756 t·km-2),紫色土最低(2 329 t·km-2),紫色土有机碳储量最大。就土地利用方式而言,林地土壤有机碳平均密度最高(4 071 t·km-2),耕地土壤处于中等水平(2 752 t·km-2),居民及建筑用地有机碳密度最低(2 416 t·km-2),耕地土壤有机碳储量最大。与第二次土壤普查数据对比发现,该区土壤有机碳储量和密度呈降低趋势,表层土壤作为碳源向大气释放碳,尤其是江津、潼南地区土壤有机碳密度分别降低了56.7%、45.1%。     

黑龙江省乌裕尔河流域有机碳迁移与沉积通量

我国目前水土流失严重,确定土壤侵蚀究竟属于碳汇还是碳源,对认识我国土壤有机碳含量具有重要意义。以黑龙江省乌裕尔河流域为研究区域,采集松嫩平原南部河水和悬浮物样品以及沉积物样品各10套,垂向剖面14条,扎龙湿地沉积柱2个,生物样品405件,根系土305件,对采集的原水进行过滤和测试。根据样品的主量元素、微量元素分析及210Pb1、37Cs、粘土矿物、磁化率、反射光谱、粒度的测试结果,开展黑龙江乌裕尔河流域土壤有机碳侵蚀通量、流域内有机质迁移方式及扎龙湿地沉积速率等研究,认为:本区影响土壤有机碳稳定性的主要因素包括温度、降雨量和土壤质地;乌裕尔河流域每年主要以溶解形式在水体中长距离迁移的方式向扎龙湿地输入有机碳,其总量估计为2.91×106kg;扎龙湿地每年沉积的有机碳总量估算为2.71×106kg,近几年的平均沉积速率约为0.34 g/(cm2.a)。根据本区的有机碳循环数据分析,乌裕尔河流域的侵蚀土壤最终进入扎龙湿地进行沉积,属于碳汇的范畴。研究结果对于查明土壤侵蚀对土壤有机碳汇/源影响提供了依据。     

Study on the Soil Carbon Pool and Potential Capacity of Carbon Sequestration in the Northern Tibetan Plateau

It is important to investigate the soil organic carbon reserves of the northern Tibetan Plateau for understanding the global carbon cycle. The surface soil carbon storage is 1.27×10⁸ t, and the surface topsoil organic carbon density is 4.96×10³ t/km² in the study area. Compared with the results of the second National Soil Census, the distribution of organic carbon reserves of chestnut soil, sierozem, alpine steppe soil, swamp soil, sandy soil and ustic cambisols increased gradually, which are mainly distributed in savanes of the northern Qinghai Lake and woodland in middle-high mountain areas of the eastern Qinghai Lake; savanes and woodland are classified as the carbon sink area because this area’s carbon sequestration is greater than the release quantity. By contrast, the distribution of organic carbon reserves of mountain meadow soil, alpine meadow soil, grey cinnamon soil, chernozem and anthropogenic-alluvial soil decreased gradually, which are mainly distributed in the farming areas of eastern Qinghai Province. This area’s carbon sequestration is less than the release quantity because of cultivation effect, and is classified as the carbon source area. The 97.5% of organic carbon storage cumulative frequency is closed to the threshold value of the organic carbon saturation. The carbon sequestration potential of the study area is 241.57×10⁶ t. Take the widely distributed chestnut soil as a case, it will take 18.66 years to reach saturation for the soil organic carbon reserves of chestnut soil.     

河北平原土壤有机碳储量及固碳机制研究

利用2005年多目标区域土壤地球化学调查及20世纪70年代末全省第二次土壤普查土壤有机碳数据,对河北平原土壤有机碳密度及碳储量的时空变化规律、固碳机制及固碳潜力等问题进行了研究。结果表明,全省第二次土壤普查时土壤有机碳储量124．86Mt,2005年为176．08Mt,26年中增加了41．02％,表现出“碳汇”效应。据...     

黑龙江省扎龙湿地及其周边地区土壤碳储量估算与1986年以来的变化趋势研究

以黑龙江省扎龙湿地及其周边地区多目标区域地球化学调查、第2次土壤普查数据为基础,通过不同土地利用方式下土壤全碳、有机碳密度、储量的估算,研究该地区20a来土壤碳库的变化趋势。结果显示：扎龙沼泽湿地区0-100cm土体的有机碳密度约为37884t／km^2;当沼泽地退化为草地或围垦为耕地后,土壤中有机碳的损失率高达66．...     

青海省土壤有机碳储量估算及其源汇因素分析

收集了青海省第二次土壤普查资料的2 856个土壤统计剖面数据,计算了20世纪80年代青海省土壤0～20 cm和0～65 cm深度的土壤有机碳密度,根据1∶400万数字化土壤类型图,统计了不同类型土壤的土壤有机碳储量。结合本研究采集的105个表层土壤数据,估算了青海省典型地区土壤有机碳近30年来的年均变化量。研究建立了土壤有机碳含量与温度、降雨等气候因子的关系方程,根据青海省土地利用现状估算了不同时期土地利用方式变化对青海省土壤碳源汇转化的影响。结果显示:(1)0～20 cm表土层SOCD20加权平均值为4.509 kg/m2,其值在各类型土壤间差异较为显著,SOCR20为2.953 Pg;0～65 cm的SOCD65加权平均值为13.597 kg/m2,SOCR65为8.904 Pg。由于受气候、土壤类型、植被类型、海拔等因素的影响,青海省土壤有机碳密度的分布呈现自东南向西北递减的带状分布特征;(2)近30年来青海省有机碳含量明显下降;(3)根据气象站的资料,分析了近50年来的年均气温变化趋势,预测在全球变暖背景下青藏高原土壤将表现出碳源效应,而研究区愈加明显的人类活动影响、大面积草地退化等土地利用方式改变也是造成土壤碳释放的主要原因之一。     

东北平原土壤有机碳分布与变化趋势研究

在多目标区域地球化学调查基础上,采用"单位土壤碳量"方法计算土壤碳储量,显示东北平原(约23万km2)土壤有机碳总体分布:表层(0～0.2m)土壤有机碳为768.07Mt,碳密度为3327.8t/km2;中层(0～1.0m)为2978.41Mt,碳密度为12904.7t/km2;深层(0～1.8m)为3729.16Mt,碳密度为16157.5t/km2。东北平原土壤碳密度处于全国平均水平。土壤碳密度由东北平原南部(辽宁)、中部(吉林)到北部(黑龙江)从暖温带、温带向寒温带过渡呈现增高趋势,其中表层土壤碳密度由2284.2、3436.7增加到3861.5t/km2。与第二次土壤普查比较,20年期间东北平原表层土壤有机碳总体减少320.59Mt,占29.4%,年均减少16.03Mt,年均递减率1.73%。表层土壤碳密度由南向北依次减少1060.6、1646.4、1300.2t/km2,平均减少1389.0t/km2。不同生态系统和土地利用类型土壤有机碳减少程度不同。采用土壤碳密度比方法研究生态系统之间土壤碳密度动态平衡关系,研究土壤有机碳储量及其变化趋势,为进一步探讨土壤有机碳分布分配特征及土壤固碳潜力等提供科学依据。     

我国四种典型土类有机碳剖面分布特征

以中国黑土、褐土、水稻土和砖红壤4种典型农田土类为研究对象,分析了不同土类有机碳、碳氮比和有机碳密度的剖面分布特征。结果表明：土壤有机碳含量随土层加深而呈现递减趋势;褐土有机碳含量最低,固碳潜力较大;黑土、砖红壤C／N比值明显高于水稻土和褐土,各类土壤耕地表层土壤C／N比值与第二次土壤普查数据相比有明显降低,有可能会影...