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     

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。     

草地生态系统土壤有机碳库对人为干扰和全球变化的响应研究进展

草地土壤碳库碳储量及其变化与调控机制是草地碳循环研究的核心.草地生态系统正经受着越来越严重的人为与自然因素干扰,如土地利用变化、大气氮沉降增加、施肥及大气CO2浓度与温度升高.因此,加强人为干扰和全球变化背景下草地土壤有机碳库的响应研究有重要意义.总结了放牧、草地开垦及外来氮素输入等3种主要的人类活动对土壤有机碳总量和活性碳组分的影响及其对全球变化的响应与适应,在此基础上指出了目前草地生态系统土壤有机碳库研究的薄弱环节及今后的重点研究领域.     

武威地区土壤有机碳库的估算与空间分布特征

基于甘肃省武威地区多目标区域地球化学调查6 000 km~2的调查系统取得了土壤有机碳等指标,结合土地利用图,土壤类型图等,对武威地区有机碳储量进行了统计及分析,估算出地表0.2 m~、1 m~厚和1.8 m~厚土体的平均单位土壤TOC量分别为1.51×1103 t/km~2、5.53.×103 t/km~2、8.85×103 t/km~2,远远低于全国平均水平。其有机碳空间分布规律为有机碳储量较高的地区分布于双城镇—永昌镇—武威市—武南镇—黄羊镇一带,表现为测区中部相对富集,东部缺失。     

气候变暖对多年冻土区土壤有机碳库的影响

多年冻土区存储了大量土壤有机碳。气候变暖、 多年冻土退化导致其长期封存的有机碳逐渐或快速释放, 进入大气圈或水系统, 改变原有多年冻土区碳循环, 并可能显著加速气候变暖。通过综述气候变暖对多年冻土区碳库的影响研究进展, 主要包括多年冻土碳库储量、 降解机理及变化预测, 研究表明： 北半球多年冻土区的碳储量巨大, 但不确定性很高, 尤其是海底多年冻土和水合物碳库储量的评估; 多年冻土碳库对气候变暖的响应速度受土壤水热特性、 土壤有机质C/N比、 有机碳含量和微生物群落特征等多种环境因素的控制或影响; 目前, 关于北半球多年冻土碳库对气候变暖响应模拟结果说明, 多年冻土退化短期内不会导致经济和生产方面的灾难性后果。但是, 无论是针对多年冻土碳库评估, 还是多年冻土有机碳库对气候变暖的响应模拟研究结果, 都有较大的不确定性。未来多年冻土碳库变化的模拟和预测研究应更多考虑多年冻土快速退化和多年冻土区水合物分解, 如中小尺度热喀斯特的生态环境和碳的源汇效应。准确的多年冻土区有机碳排放模拟可为未来多年冻土碳与气候反馈的预估提供重要支持。     

末次间冰期以来渭南黄土地区土壤有机碳碳库的演变

冰期-间冰期的陆地碳库变化成为最近十几年来碳循环研究的热点之一,以深海氧同位素、模型模拟和古环境证据等手段展开对不同时间尺度上不同碳库之间碳通量变化研究.土壤碳库的巨大储量导致了土壤碳库的任何微小波动都比陆地生态系统其他碳库更容易影响陆地生态系统碳循环以及大气CO₂浓度,并最终影响到全球气候变化.通过对过去4万年来黄土高原地区土壤有机碳碳库的演变研究发现,深海氧同位素第3阶段期间,土壤有机碳碳密度相对于磁化率在细节上更能够表现出气候的小波动,这一期间的土壤有机碳碳密度快速上升,在较高的水平上多次波动,可能是因为这一时期的气候环境整体上更适宜碳在黄土古土壤中的累积和保存.在末次盛冰期(LGM)时,土壤有机碳碳密度急剧下降,伴随气候的快速波动,其间有一次较大规模的反弹,持续约2 ka,最低值出现在14 ka BP和19 ka BP.对比深海氧同位素曲线,土壤有机碳碳库与其在末次盛冰期和全新世都表现出良好的一致性.而磁化率在大约15 ka BP以后就开始增加,似乎超前于土壤有机碳碳密度和深海氧同位素的增加.并且,在全新世早期到晚期土壤有机碳碳密度经历了逐渐上升继而下降的变化过程,该时段的最高值出现在大约7~5 ka BP.      

中国中东部平原及周边地区土壤有机碳分布与变化趋势研究

依据多目标区域地球化学调查数据对比研究中国中东部地区土壤有机碳分布与变化特征。中东部平原及周边地区河北、河南、湖北、湖南、广东与海南等6省经黄河、长江纵贯南北,由较高纬度带到较低纬度带,跨越温带、亚热带和热带地区的截然不同的自然景观,调查面积约33.4万km2,表层土壤(0～0.2m)碳储量为906.84Mt,平均碳密度为2 716.93t/km2。连接更高纬度带的东北平原土壤碳密度,中东部地区由高纬度带至低纬度带碳密度呈现高低高低的规律性变化,即3 327.8t/km2(东北平原)2 207.39、2 421.02t/km2(河北、河南)3 442.15、3 942.92t/km2(湖北、湖南)2 255.90、2 936.72t/km2(广东、海南)。不同生态系统碳密度均值比研究发现,由高纬度带至低纬度带农田与城市系统均值比呈反向变化,农田趋高,城市趋低。与第二次土壤普查相比,中东部地区20年期间土壤有机碳总计增加115.18Mt,占14.5%,年均增加5.76Mt。但有机碳增加比例极不平衡,由高纬度带至低纬度带增加比例及变化速率呈显著降低趋势乃至负增长。其中农田、城市系统变化比例呈现增长,呈下降趋势的由大至小为潮间带、河流、湖泊、草原、森林及沼泽等。     

喀斯特石漠化综合治理区表层土壤有机碳时空动态特征与趋势探讨

以中国南方喀斯特地区具有代表性的贵州为例,选取三个典型石漠化综合治理示范区,以2006年4月野外监测和2009年4月重复采样的数据为基础,分析喀斯特脆弱生态区实施石漠化综合治理工程的土壤有机碳时空动态特征和发展趋势。结果表明:经过3年的石漠化综合治理,不同等级石漠化样地表层土壤有机碳密度增幅不一,其中轻、中度石漠化样地提升幅度最大,无、潜在石漠化样地次之,强度石漠化样地最小;不同工程措施下表层土壤有机碳密度特征表现为:封山育林育草>退耕还林还草>坡改梯;增幅表现为:退耕还林还草>封山育林育草>坡改梯。石漠化治理过程中,随着轻度以上石漠化土地面积的减少,表土碳储量进一步增大,而且表层土壤有机碳多分布于潜在和无石漠化区。随着石漠化综合治理进程的推进,表土有机碳密度可能呈S型曲线增长,但由于潜在、无石漠化区多为基本农田,土壤有机碳密度将在较长时间内保持相对平稳的状态。而轻、中度石漠化样地在治理初期其表土有机碳密度增幅将最快。因此,采取有效的土地利用方式与加强可持续管理对提高表层土壤的固碳潜力具有非常重要的意义。      

东北平原土壤碳库构成及其与土壤性质的关系

东北平原土壤碳库构成具有典型特征:土壤有机碳密度(SOCD)由西部盐碱化、沙化平原向东部低山丘陵增高的趋势,由南向北显示增高趋势,无机碳密度(SICD)具有由西部盐碱化、沙化平原向东部低山丘陵降低的趋势; 土壤碳库仍以有机碳为主,不同土壤类型中有机碳密度占总碳密度的56.14% ~94.03%,有机碳和无机碳所占比例差别较大; 有机碳与总氮呈明显的线性关系,无机碳与CaO呈较强相关性,二者与SiO2均呈较强的负相关性,表明土壤碳库受土壤组成及类型控制最为明显; 土壤质地、pH值及其他土壤性质对土壤碳库也具有较大影响,有机碳及无机碳含量与pH值关系的散点图表现为"马鞍型",但是形状存在微小差别,土壤无机碳含量受碱性条件控制更为明显。     

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。     

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...     

我国农田土壤碳库演变研究:全球变化和国家粮食安全

《京都议定书》已于2005年生效,我国面临着CO2减排的巨大压力。分析了我国农业土壤有机碳库及其演变研究的现状,认为当前我国农业在耕地资源严重短缺、耕地地力趋于下降的背景下面临着2个巨大挑战：提高和稳定粮食生产能力与补偿日益增加的工业CO2排放。有机碳贫乏作为我国耕地土壤的基本特点,这一方面提供了我国较大的固碳空间,另一方面也体现了我国实施固碳农业的必要性和紧迫性。目前迫切需要了解我国农业土壤在最近20年来的碳库演变态势与规模,明确我国农业土壤的固碳潜力与容量,在国家层面上实施农业固碳稳产工程,以在农业可持续发展和争取国家CO2排放的较大配额上实现双嬴。      

中国典型地区土壤碳储量研究

利用多目标区域地球化学调查高精度和高密度土壤碳分布数据,建立单位土壤碳量,采用指数模型计算方法,取得各地区土壤碳储量数据.按照土壤类型、土地利用分类、生态系统及自然景观等划分方式,按照 0～0.2m,0～1.0m和 0～1.8m不同土壤深度,分析了四川、湖南、吉林、江苏、河北、陕西等代表性地区有机碳储量空间分布特征,进行中国土壤碳储量研究.计算结果表明,全国土壤碳储量分布不均匀.按照 0～1.8m深度比较,成都平原土壤碳储量为1462.9Mt,碳密度为24813t/km2; 吉林平原区碳储量1381.96Mt,碳密度14473t/km2; 湖南洞庭湖区碳储量757.65Mt,碳密度18171t/km2; 江苏省碳储量1468.87Mt,碳密度13802t/km2; 陕西渭河平原碳储量165.47Mt,碳密度12124t/km2; 河北平原区碳储量844.84Mt,碳密度10525t/km2.按照面积加权平均计算,推算出全国多目标区域地球化学调查地区平均碳密度,0～0.2m为3186t/km2,0～1.0m为11646t/km2,0～1.8m为15339t/km2.     

有机碳和有机分子碳同位素的地球化学意义

有机碳和有机分子碳同位素组成的研究不仅在沉积地层对比，油－油，油－源对比研究方向发挥了独特作用，而且在古气候，古环境研究方面更具有广阔的应用剪影。开展对全球气候变化及全球碳循环有重要意义的有机碳碳同位素组成及分布研究和对生物演化，恢复古生态，古环境有重要意义的化石及沉积物中有机分子的碳同位素成及分布研究已势在必行。     

近20年来宜兴市域水稻土有机碳动态及其驱动因素

中国农业土壤有机碳的变化一直是国内外农业与全球气候变化研究中十分注意的问题。一些研究提示20世纪末以来我国水稻土尤其是太湖地区水稻土的有机碳储存出现了增长趋势。文章选择了2002年对江苏省宜兴市市域范围水稻土的61个土壤监测点进行系统采样和土壤分析,并与该市分别于1983年和1994年进行的土壤肥力调查结果相对比,从县市区域尺度分析、评价了近20年来太湖地区水稻土表土有机碳储存的变化。尽管20世纪80年代初以前土壤有机碳含量变化以下降为主,但20年来该市域内水稻土有机碳总体上呈上升趋势。统计表明,4个主要土属的表土有机碳密度的增幅以下序递增:湖白土(-2.80tChm2)2)2)2),因而全市74.2×103hm2水稻土表土的总有机碳库从1983年的1.37Tg增加到2002年的2.20Tg。该市水稻土的平均固碳速率达到0.5～0.8tChm2a,这种快速固碳作用与20世纪80年代以来土壤中氮素的富集、秸秆还田的推广和90年代以来该地区不断扩大的冬季休闲有关。目前该市水稻土的固碳潜力仍很大,太湖地区的高产高投入农业不能排除在碳固定上的积极意义。然而,这种快速固碳作用的土壤过程和机理值     

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...     

土壤碳及其在地球表层系统碳循环中的意义

本文回顾了近10年来国内外对土壤碳研究的主要进展,分析了土壤碳的移动性及其影响因素,着重针对陆地系统碳汇饱和问题介绍了土壤碳对大气CO2源汇效应的碳转移过程及其在地球表层系统碳循环中的作用,指出应加强对土壤碳转移及其对全球变化的响应、土壤碳固存对大气CO2调控的机制和动态的研究,以便为缓解陆地系统碳汇饱和提供科学依据。     

山东省典型褐土有机碳演变模拟中的不确定性来源研究

准确把握土壤有机碳（SOC）时空演变规律对全球气候变化政策的制定具有重要意义。模型是预测区域SOC动态的常用手段,然而,由于模型模拟单元内输入参数需通过现有的少量数据上推获取,必然导致其存在不确定性,这往往增加模拟结果的不确定性。本研究以山东省济南市历城区的长期监测点验证CENTURY模型的适用性;并以山东省典型褐土为例,在区域尺度上通过全局敏感性分析,定量化山东省SOC模拟结果对模型输入参数的敏感性。结果表明,山东省典型褐土中SOC呈增长趋势,SOC密度从1987年的1.9kgC/m2增长到2007年的2.9kgC/m2;模拟SOC对于各输入参数的敏感性不同,且随着时间而变化;秸秆收获比例和有机肥施用量的总敏感性指数最高（分别为0.37和0.20）,是主要的不确定性来源;农田管理调查应强调秸秆还田和有机肥施用量,以减小模拟结果的不确定性。