土壤碳通量--深土层的长期吸收

1IntroductionEarth'satmosphereisbeingsignificantlyalteredbyhumanactivities.Fossilfueluseandland-usechangesaredrivingtheongoing,rapidriseinatmosphericCO2andotherso-calledgreenhousegases.Concernsaboutthepotentialeffectsonregionalandglobalclimatemotivatethis…     

湘东丘陵区4种林地深层土壤溶解性有机碳的数量和光谱特征

选取湘东丘陵4种典型母质发育的林地土壤,挖掘土壤剖面并分层采集土壤样品至母质层/母岩,研究深层土壤有机碳（SOC）和溶解性有机碳（DOC）的数量和分布规律,采用紫外-可见光谱技术分析深层土壤DOC的宏观化学结构特征。结果表明,土壤DOC含量（2.33~185.26 mg·kg^-1）在板岩红壤和酸性紫色土剖面上某些深层土层出现升高现象。DOC/SOC除第四纪红土红壤在浅层表土最高（1.5%）外,其他3种土壤均在60~80 cm深层土层达到最高峰值（1.0%~2.5%）。SOC数量是控制不同母质土壤DOC数量的重要因素。但光谱分析显示,随着土壤剖面的加深,DOC的宏观化学组成、结构趋于复杂,化学稳定性升高。尽管一些深层土层中DOC/SOC升高,但其DOC化学结构更为复杂,评价深层土壤SOC和DOC稳定性还应考虑其化学结构特性。     

纳帕海湿地不同退化状态下土壤有机碳素的分异特征

纳帕海湿地区4类土壤退化程度由高到低依次为:弃耕地—中生草甸土(AFMMS)、中生草甸土(MMS)、湿草甸土(WMS)和沼泽土(MS),对4类土壤0～10cm(上层)、10～20cm(中层)、20～30cm(下层)进行采样,分析土壤有机碳(SOC)、活性有机碳(LOC)和溶解有机碳(DOC)含量。结果表明:4类土壤间,除AFMMS中下层LOC含量略高于MMS对应层LOC含量外,其它各层SOC、LOC、DOC含量都为AFMMS相似文献   

川西高寒山地土壤有机碳与铁、铝矿物复合体分布特征

为了量化川西高寒山地土壤与铁、铝矿物相关的有机碳含量以及探讨川西高寒山地土壤铁、铝矿物对有机碳稳定性和累积方式的影响,采用选择性提取法研究了川西高寒山地的山地灰化土（MP)和高山草甸土（AM）中土壤有机碳与晶质金属氧化物（DH）提取、短程有序（HH）提取、矿物复合体以及有机—金属配合物（PP）提取中的有机碳和铁、铝的分布。结果表明,MP中DH,HH和PP提取的碳含量分别为(10.91±6.23) g/kg、(5.92±1.66) g/kg和(8.76±2.29) g/kg,分别占有机碳的20.92%,12.07%和19.93%;而AM中DH、HH和PP提取的碳含量分别为(9.05±1.33) g/kg、(5.52±1.02) g/kg和(9.12±3.21) g/kg,分别占有机碳的21.04%、12.47%和19.34%。3种提取剂提取的碳含量以及其占有机碳的百分比在MP和AW的A层土壤中均表现为PP > DH > HH,而在B层土壤中则表现为DH > PP ≈ HH。随着土壤深度的增加,深层土壤中次级矿物和晶体矿物丰度的显著增加,导致有机碳与铁、铝矿物复合体由有机—金属配合物主导转变为有机碳与晶质金属氧化物形成的复合体主导。PP提取的碳和其所占有机碳的百分比表现为A层高于B层,而DH和HH提取的碳含量和其所占有机碳的百分比大体表现为A层低于B层。由于MP特殊的土壤性质,这种差异在MP中更为明显。3种提取剂提取的金属（Al+Fe）含量在两种土壤中均表现为DH > HH > PP。而其提取的碳与金属的摩尔比表现为DH < HH < PP,说明随着铁、铝矿物的结晶度增加,其与有机质的作用从共沉淀、络合而向吸附作用转变。DH,HH和PP提取的碳与SOC的相关分析表明,MP中土壤有机碳的累积在一定程度上受晶质铁、铝矿物与有机质的相互作用而驱动;AM中土壤有机碳的累积在一定程度上受短程有序矿物与有机质的相互作用以及有机—金属配合物的驱动。本文研究表明,土壤中的铁、铝矿物与有机碳形成的复合体在一定程度上驱动着川西高寒山地土壤有机碳的积累,不同土壤类型中,与矿物相关的有机碳的分布不同,其有机碳的积累方式也不同。     

基于高光谱遥感的土壤有机碳含量估算研究进展

土壤有机碳库是人类可以对其施加影响的最大生物圈碳库,其储量的估算和动态变化研究是全球碳循环研究中的重要内容．传统的各种估算和监测方法存在一定的问题,而利用高光谱遥感估算土壤有机碳含量具有便捷快速、节约成本、非破坏性和准确度高的优势,同时,从机载高光谱传感器获取的土壤图像数据对于估算大尺度区域土壤有机碳含量和跨时空动态研究具有相当大的潜力．但是,基于高光谱遥感数据的监测受到很多因素的影响,包括土壤有机碳含量的差异、成土母质、土壤含水量、土壤质地等以及与土壤有机碳光谱响应特性较为接近的氧化铁的影响．另外,野外土壤表面状态（如植被覆盖、表面粗糙度、土壤含水量和沙石等）以及大气、光照和辐射条件等也都对研究结果和估算精度产生较大的影响．今后该领域的研究应致力于对各影响因素的深入研究,同时寻求更多有效的计量方法提高估算模型的稳定性,并最终应用高光谱遥感数据开展区域尺度土壤有机碳含量的估算．     

安徽省土壤有机碳空间差异及影响因素

区域土壤碳储量和碳固定潜力及影响因素分析是全球变化中碳循环研究的重要前沿问题。本文采用第二次土壤普查资料,研究了安徽省不同类型土壤的有机碳密度和碳库,分析了影响土壤有机碳分布的自然和人为因素。结果表明,安徽土壤有机碳库为0.71Pg,表层土壤有机碳库为0.28Pg;土壤平均有机碳密度达117.54 t/hm²,碳密度的空间分布为:皖南山区>皖西大别山区>沿长江平原>江淮丘陵区>淮北平原区;气候和植被控制着表层土壤有机碳的省域分布,降水与土壤有机碳含量呈正相关。地形和母质影响土壤亚类间有机碳的差异;土壤总氮与土壤有机碳呈极显著相关,平原区土壤粘粒含量与表层土壤有机碳固定有较大关系。     

Land use effects on soil organic carbon, nitrogen and salinity in saline-alkaline wetland

Land-use and soil management affects soil organic carbon （SOC） pools, nitrogen, salinity and the depth distribution. The objective of this study was to estimate land-use effects on the distribution of SOC, labile fractions C, nitrogen （N） and salinity in saline-alkaline wetlands in the middle reaches of the Heihe River Basin. Three land-use types were selected： intact saline-alkaline meadow wetland, artificial shrubbery （planting Tamarix） and farmland （cultivated for 18 years） of soils previously under meadow wetland. SOC, easily oxidized carbon, microbial biomass carbon, total N, NO3--N and salinity concentrations were measured. The results show that SOC and labile fraction carbon contents decreased significantly with increasing soil depth in the three land-use wetlands. The labile fraction carbon contents in the topsoil （0-20cm） in cultivated soils were significantly higher than that in intact meadow wetland and artificial shrubbery soil. The aboveground biomass and soil permeability were the primary influencing factors on the contents of SOC and the labile carbon in the intact meadow wetland and artificial shrubbery soil, however, the farming practice was a factor in cultivated soil. Agricultural measures can effectively reduce the salinity contents; however, it caused a significant increase of NO 3--N concentrations which posed a threat to groundwater quality in the study area.     

人工固沙区土壤碳分布及其与土壤属性的关系

选择腾格里沙漠东南缘沙坡头地区不同年代建立的人工固沙林（1964、1981、1990年）及临近的流动沙丘,对0~3.0 m剖面上的土壤进行取样和分析,以探讨固沙植被的建立和发展对土壤碳（有机碳和无机碳）分布的影响及其与土壤属性的关系。结果表明：在流动沙丘建立人工固沙植被近50年后,表层（0~0.1 m）土壤有机碳和无机碳含量均明显增加,土壤有机碳含量为1.95 g·kg^-1,是流动沙丘的6.67倍,无机碳含量为4.19 g·kg^-1,是流动沙丘的1.46倍。将土壤剖面划分为3层后（0~0.4,0.4~1.0、1.0~3.0 m）分析显示,从流动沙丘到1964年固沙区,土壤有机碳密度显著增加（0.18 kg·m^-2到0.52 kg·m^-2）,且浅层（0~0.4 m）的增加快于深层（1.0~3.0 m）;同时,浅层有机碳密度在整个剖面中所占比例显著增加（14.3%到30.4%）,而深层减少（64.8%到51.6%）。浅层和深层无机碳密度均有增加趋势,但差异不显著。冗余分析显示,土壤细颗粒含量、水分有效性、总氮含量、总磷含量、pH值和电导率与土壤碳密度关系密切,解释了土壤碳密度86.2%的变异。土壤有机碳密度与土壤细颗粒、总氮总磷含量及水分有效性、电导率极显著正相关（P<0.001）;土壤无机碳密度与土壤细颗粒、总磷含量及水分有效性、总氮含量显著正相关（P<0.05）。在1.0~3.0 m和0~3.0 m剖面上,土壤有机碳密度与土壤水分含量分别存在显著和极显著的负相关关系（P<0.05和P<0.01）。     

西江水体有机碳含量变化及悬浮物碳同位素的意义

以西江马口断面水体为研究对象,讨论其有机碳含量、悬浮物同位素组成(δ¹³C、Δ¹⁴C)与环境之间的关系。西江马口断面有机碳含量呈现季节性变化,其中颗粒有机碳(POC)含量范围介于0.13~4.98mg/L之间,溶解有机碳(DOC)含量范围介于0.98~4.17mg/L之间,DOC/POC比值为1.34,远低于世界多数河流之比值。近年来马口断面悬浮物POCδ¹³C的变化范围介于-21.3‰~-26.1‰之间,随时间出现整体性漂移现象,表明流域生态环境整体改善。POCΔ¹⁴C变化范围介于-132‰~-425‰之间,与取样期间的流域降水过程及土壤的侵蚀相关。     

三江平原草甸湿地土壤有机碳矿化对C/N的响应

模拟研究了三江平原典型草甸小叶章湿地及人工林地土壤有机碳(SOC)矿化在4种C/N(Ⅰ: 9-10,Ⅱ:11-12,Ⅲ: 13-16,Ⅳ: 16-22)处理下的变化特征,分析了SOC矿化对C/N的响应。结果表明:在36天的培养期内,高C/N处理下两种土壤的SOC累积矿化量分别是低C/N时的2.78和2.68倍,两种土壤SOC矿化量对C/N变化的响应不存在显著差异;不同C/N处理下,两种土壤SOC的矿化速率均在前期(0~4天)较高,随着培养时间的延长逐渐降低,并趋于稳定;一级动力学方程能较好的描述两种土壤的SOC矿化动态,其C₀和C₀/SOC值均随C/N的增加而增加;回归分析表明,试验C/N(9-22)范围内湿草甸土和林地土的SOC累积矿化量及矿化速率分别与C/N呈显著的线性和二次曲线关系,C/N是影响湿地土壤有机碳富集程度的关键因素。     

干旱区土壤有机碳含量与土壤理化性质相关分析

干旱区土壤碳库是全球碳库的重要组成部分,在全球碳循环中起着重要作用.本文根据干旱区土壤相关数据资料,分析土壤有机碳与土壤理化性质相关性,为干旱区碳循环提供理论依据.结果表明:土壤有机碳含量与土壤营养成分和交换性阳离子含量呈显著正相关,与土壤pH值和容重呈显著负相关.此外,干旱区土壤也存在相当比例的无机碳,土壤有机碳和无机碳含量呈显著负相关,二者间关系还需要结合母质、生物气候条件、人类活动影响进行进一步说明.     

Changes in soil organic carbon and other physical soil properties along adjacent Mediterranean forest, grassland, and cropland ecosystems in Turkey

Cultivation, overgrazing, and overharvesting are seriously degrading forest and grassland ecosystems in the Taurus Mountains of the southern Mediterranean region of Turkey. This study investigated the effects of changes on soil organic carbon (SOC) content and other physical soil properties over a 12-year period in three adjacent ecosystems in a Mediterranean plateau. The ecosystems were cropland (converted from grasslands in 1990), open forest, and grassland. Soil samples from two depths, 0–10 and 10–20 cm, were collected for chemical and physical analyses at each of cropland, open forest, and grassland ecosystems. SOC pools at the 0–20 cm depth of cropland, forest, and grassland ecosystems were estimated at 32,636, 56,480, and 57,317 kg ha⁻¹, respectively. Conversion of grassland into cropland during the 12-year period increased the bulk density by 10.5% and soil erodibility by 46.2%; it decreased SOM by 48.8%, SOC content by 43%, available water capacity (AWC) by 30.5%, and total porosity by 9.1% for the 0–20 cm soil depth (p<0.001). The correlation matrix revealed that SOC content was positively correlated with AWC, total porosity, mean weight diameter (MWD), forest, and grassland, and negatively with bulk density, pH, soil erodibility factor, and cropland. The multiple regression (MLR) models indicated that any two of the three ecosystems and one of the two soil depths accounted for 86.5% of variation in mean SOC values ((p<0.001).     

暴雨对土壤组成和性质的影响——以河南省泌阳暴雨中心区为例

本文以河南省泌阳暴雨中心区为例 ,在野外土壤调查和室内理化分析的基础上 ,分析讨论了暴雨对土壤组成和性质的影响。结果表明 ,暴雨中心区土壤因长期的暴雨冲刷 ,土层浅薄 ,发生层数目少 ,土体构型简单 ;砾石含量高 ,物理性粘粒含量低 ,质地类型多属多砾质砂土 ;土体中不出现肉眼可辨的铁锰结核 ;土壤淋溶作用强烈 ,呈微酸性反应 ;土壤有机质和速效氮含量较高 ,而速效钾含量偏低 ,有机质表聚化现象不明显 ;盐基淋溶率小于 1 0 0 ,土体SiO2 /R2 O3小于 7 0 0 ,脱硅和富铁铝化作用明显 ,土体风化程度较高。对暴雨中心区附近的土壤来说 ,上述土壤组成和性质均出现明显的差异。     

卧龙自然保护区土地利用变化对土壤性质的影响

森林景观受干扰后的次生演替、人工林种植与农业耕作等在许多方面影响着土壤性质的变化。研究选取了四川卧龙自然保护区作为研究地点 ,阐述湿润高山区的土地利用方式与土壤性质之间的关系。选择了六种典型的土地利用方式加以比较 ,方差分析结果表明 ,不同土地利用之间土壤容重、全氮、有机碳、速效磷、速效钾的含量差异显著。相比之下 ,农田土壤养分含量偏低 ,而灌丛有着较高的有机碳、总氮与有效氮含量。 0～ 4 0cm土壤碳的储量变化幅度不大。综合土壤退化指数表明 ,坡耕地 ,撂荒地与人工林有土壤退化的趋势 ,而灌丛与次生林对土壤的性质有着改善的作用。人工林年龄与土壤有机碳、有机氮的含量正相关。     

华东地区农田土壤有机碳动态模拟研究——模型的验证与灵敏度分析

以建成的农田土壤有机碳动态模拟模型为基础,增加土壤pH值影响函数,利用3组土壤pH值迥异的长期定位试验数据对模型进行验证。这些定位试验在地理位置、气象条件、农作方式和土壤性质等方面都具有较大差异。结果表明:修正后的模型可以较好地模拟不同pH值条件下土壤有机碳的变化趋势,模拟值和观测值间的线性相关系数(r2)为0.96(n=137);模型输入参数的敏感程度为温度>外源有机碳>土壤pH值>难分解组分初值>降水>土壤粘粒。     

开垦对高寒草甸土壤有机碳影响的初步研究

在中国科学院海北高寒草甸生态系统定位站地区,选择高寒草甸开垦后形成的一年生人工草地作为研究对象,开垦年限分别为0、1、11、16和20年,利用土壤有机碳密度分组法,进行了0~40cm土层土壤有机碳及不同组分（轻组有机碳,重组有机碳）含量及随开垦年限变化关系的研究。结果表明：高寒草甸开垦后其土壤有机碳的变化主要发生在0~10cm土层,土壤中SOC、LFOC和HFOC呈下降趋势,至20年时分别下降了10.5 %、26.7%、8.1 %,主要原因为当地较为强烈的风蚀作用、耕作侵蚀和开垦加剧了表层（0 ~10cm）土壤有机质的氧化分解,表层土壤中的粗有机物质在降水淋溶作用下,在土体下部重新淀积。而0 ~40 cm土体内,SOC、LFOC和HFOC略有增加,开垦20年,他们的累积速率分别为0.08 t C·hm-2·yr-1、0.07 t C·hm-2·yr-1、0.14 t C·hm-2·yr-1。人工草地长期种植虽然没有改变高寒草甸作为碳汇的基本功能,但却大大降低了其碳汇效应,植物-土壤系统年固定碳量由未开垦前的7.38t C·hm-2·yr-1下降至6.89 t C·hm-2·yr-1。     

Impact of land use conversion on soil organic carbon stocks in an agro-pastoral ecotone of Inner Mongolia

Soil organic carbon (SOC) stocks in terrestrial ecosystems vary considerably with land use types. Grassland, forest, and cropland coexist in the agro-pastoral ecotone of Inner Mongolia, China. Using SOC data compiled from literature and field investigations, this study compared SOC stocks and their vertical distributions among three types of ecosystems. The results indicate that grassland had the largest SOC stock, which was 1.5- and 1.8-folds more than stocks in forest and cropland, respectively. Relative to the stock in 0–100 cm depth, grassland held more than 40% of its SOC stock in the upper 20 cm soil layer; forest and cropland both held over 30% of their respective SOC stocks in the upper 20 cm soil layer. SOC stocks in grazed grasslands were remarkably promoted after ≥20 years of grazing exclusion. Conservational cultivation substantially increased the SOC stocks in cropland, especially in the 0–40 cm depth. Stand ages, tree species, and forest types did not have obvious impacts on forest SOC stocks in the study area likely due to the younger stand ages. Our study implies that soil carbon loss should be taken into account during the implementation of ecological projects, such as reclamation and afforestation, in the arid and semi-arid regions of China.     

风蚀作用下的土壤碳库变化及在中国的初步估算

土壤有机碳库储量巨大且在表层富集 ,而风力侵蚀具有巨大的卷挟起沙、搬移输运和空间再分配能力 ,对土壤有机碳库的演变具有重要影响。在风力侵蚀作用下 ,风蚀发生地、风蚀土壤输运途中以及风蚀土壤沉降地的土壤有机碳库有着不同的变化过程。基于质量平衡原理 ,可以建立土壤有机碳流失及各路径碳输移量估算的模型。依据第二次全国遥感侵蚀调查以及第二次全国土壤普查数据 ,在GIS支持下 ,分析了中国土壤有机碳库以及风力侵蚀的空间格局 ,并计算得到风力侵蚀作用下中国土壤有机碳库储量变化以及各路径碳输移量。研究表明 ,我国因风力侵蚀造成的土壤有机碳流失量约为 5 9 76× 10 6 tC/yr,风蚀所致CO2 排放约为 2 9 88× 10 6 tC/yr;风蚀所致的土壤有机碳流失主要发生在中国西北部的干旱半干旱的农区和牧区     

亚热带人工湿地松林土壤溶解性有机碳动态变化及控制因素

土壤可溶性有机碳（DOC）是土壤有机碳库的活性组分,联接陆地和水生生态系统。DOC的降解影响碳循环、营养动力学机制和微生物的能源供给,因此改变生物地球化学过程。本研究对千烟洲森林试验站（QFES）土壤溶解性有机碳浓度垂直剖面和季节的变化及其控制因子,包括土壤性质和环境因素进行分析。2007年11月至2009年3月每两个月、2009年4月至2010年103每月,分别在土壤10、20、30cm深度和10、30、50cm深度,采用机械式真空取样装置共收集了土壤溶液样品。用总碳分析仪（TOC）测定DOC浓度,DOC浓度平均值范围为3．0-26．2mgL^-1。在土壤剖面10、20、30、50cm深度DOC浓度平均值（±标准差）分别为12．4±4．4、10．6±6．3、8．7±2．6及8．0±5．9mgL^-1。DOC季节平均浓度和春李DOC浓度平均值具有明显的随深度增加而降低的特征。而在夏季、秋季和冬季,DOC浓度在土壤剖面上的变化不具有明显的特征。春季、夏季、秋季和冬季DOC浓度平均值分别为10．2、10．5、10．8和8．3mg^L1,不同深度DOC浓度的季节变化没有一致的特征。分析表明,凋落物有机碳含量与DOC浓度之间无明显相关关系,SOC与DOC含量具有相同的土壤剖面变化特征,SOC与DOC之间具线性正相关关系（R^2=0．19,p〈0．01）,表明SOC是DOC的主要来源之一。在湿地松、马尾松和杉木林,土壤溶液10cm深度和5cm土壤温度间具有指数正相关关系（R^2=0．12,p〈0．01）。在湿地松土壤剖面,DOC浓度与土壤湿度具负线性相关关系（R^=0．15,p〈0．001）,在湿地松、马尾松和杉木林,土壤溶液10cm深度DOC浓度和5cm土壤湿度之间具有负指数相关关系（R^2=0．13,p〈0．001）。取样月降雨量与DOC季节平均浓度不相关。然而,对取样前不同时间降雨量与DOC季节平均浓度的分析表明,取样前降雨事件的时间对不同深度的DOC季节平均浓度有不同的影响。通过分析揭示了SOC和环境变量土壤温度、土壤湿度和降雨是DOC的控制因子。本研究以人工湿地松林碳循环中DOC动力机制为重点,为评价亚热带红壤区生态恢复的效果提供依据。     

黑河上游山地青海云杉林土壤有机碳特征及其影响因素

以黑河上游祁连山中段青海云杉林为研究对象,分析了不同林区云杉林表层(0~20 cm)土壤有机碳的分布特征及其与气候因子、植被特征和土壤特性的关系。结果表明：祁连山中段3个林区青海云杉林表层土壤有机碳含量为寺大隆林区[(9.38±0.72)%]>西水林区[(7.81±0.43)%]>大河口林区[(6.06±0.30)%],土壤有机碳含量平均值为(7.41±0.28)%,变异系数为37.9%。土壤有机碳含量与海拔、土壤含水量、土壤全氮呈显著正相关关系,而与土壤pH值呈显著负相关关系。经主成分分析表明,海拔和土壤pH值是影响土壤有机碳含量的第一主成分,土壤全氮是第二主成分,云杉林密度是第三主成分,累计解释率为72.47%。