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）。     

新疆艾比湖湿地自然保护区不同土壤类型无机碳分布特征

土壤无机碳（SIC）是干旱区土壤碳库的重要组成部分,分析其特征和储量是开展干旱区荒漠生态系统碳循环研究的必要基础。基于新疆艾比湖湿地自然保护区土壤剖面的实测数据,分析了不同土壤类型SIC分布特征及其差异性,估算了研究区SIC储量,并探讨SIC含量与分布、储量特点以及与土壤有机碳（SOC）和理化因子间关系。结果表明：各类型平均SIC含量为53.06～79.90 g·kg–1;类型间SIC含量有显著差异（p<0.05）,50 cm以上各层SIC含量顺序为灰棕漠土>盐碱土>水成土>荒漠风沙土,50 cm以下则盐碱土和水成土逐渐占优势。SIC含量的垂直分布总体表现为低-高-低的特征（10 cm单位土壤深度）,除灰棕漠土外,SIC含量在剖面上的变化较均匀。研究区无机碳密度平均为9.37 kg·m-2,SIC库储量为234.50 Tg。SIC含量与SOC及含水量呈显著的正相关,并随土壤深度增加有增加趋势;与土壤容重和表层pH值负相关,相关性较弱。     

内蒙古乌梁素海湿地土壤有机碳组成与碳储量

2013年5月,在乌梁素海湿地的明水区、湖中芦苇(Phragmites australis)区、人工芦苇区(弃耕26 a)和弃耕芦苇区(弃耕3 a),采集0~40 cm深度的土壤(或沉积物)样品,研究土壤的有机碳组成[颗粒有机碳(POC)和矿质结合有机碳(MOC)]和碳储量。乌梁素海明水区的平均水深1~3 m,生长着沉水植物;湖中芦苇区水深约1 m,自然生长着野生芦苇,常年淹水;弃耕芦苇区为2011年农田退耕后形成的芦苇沼泽,季节性淹水;人工芦苇区的芦苇于1988年种植,季节性淹水。结果表明,明水区和湖中芦苇区表层土壤(0~10 cm深度)的总有机碳含量(15 g/kg)明显高于弃耕芦苇区[(2.60±0.33)g/kg]和人工芦苇区[(6.29±0.75)g/kg]。随着土壤深度的增加,人工芦苇区、明水区和湖中芦苇区土壤的总有机碳(TOC)含量都在减少。弃耕芦苇区各深度土壤的总有机碳和颗粒有机碳含量都相对最低。湖中芦苇区表层土壤的颗粒有机碳含量[(6.96±3.02)g/kg]最高,并且随着土壤深度的增加,其颗粒有机碳含量减少最快。除弃耕芦苇区外,其他采样区土壤(沉积物)的矿质结合有机碳含量都随着土壤深度的增加而减少,且在10~20 cm深度变化最明显,与颗粒有机碳含量垂直变化相似。明水区沉积物的颗粒有机碳含量占总有机碳含量的比例相对较低,表明其碳库最稳定。各采样区土壤(沉积物)不同组分有机碳含量与有机氮含量显著线性相关,TOC/TON、POC/PON和MOC/MON平均值分别为11.0、12.8和10.2。明水区沉积物总有机碳的储量最高(3.93 kg/m2),其次为湖中芦苇区(3.48 kg/m2)和人工芦苇区(3.18 kg/m2),弃耕芦苇区土壤总有机碳的储量仅为1.87 kg/m2。各采样区土壤(沉积物)的矿质结合有机碳储量都占较大比例,分别为80.2%(明水区)、67.9%(湖中芦苇区)、78.3%(人工芦苇区)和68.8%(弃耕芦苇区)。如果沼泽化导致明水区退化为芦苇沼泽,乌梁素海湿地的碳库损失将达到0.45 kg/m2。     

黄河三角洲潮间带盐沼土壤碳、氮含量和储量

在黄河三角洲潮间带盐沼采集土壤样品,研究了黄河三角洲潮间带盐沼土壤碳、氮含量和储量的分布特征,分析了碳、氮含量和储量与土壤理化因子的关系。结果表明,研究区0~40 cm土壤总碳和有机碳质量比为11.8~19.2 g/kg和0.5~5.2 g/kg,土壤全氮和有机氮质量比为0.08~0.15 g/kg和0.076~0.136 g/kg,其主要分布在0~20 cm深度土层,且有机氮、全氮和有机碳含量变化规律一致。除无机碳和无机氮外,采样带A的土壤碳、氮含量随着土壤深度增加而下降;在采样带B,各土层的碳、氮含量差异不明显。采样带A表层土壤(0~10 cm深度)的全氮和有机氮含量高于采样带B表层土壤。两采样带土壤无机氮含量主要以铵态氮含量为主,无机氮和铵态氮含量随着土壤深度增加先增加后减少,在10~20 cm土层累积;硝态氮含量随土壤深度增加而下降。在两采样带0~40 cm深度土壤中,全碳储量为9 489~12 239 g/m2,有机碳储量为4 321~8 738 g/m2,全氮储量为33~121 g/m2,除全碳储量外,有机碳和全氮储量主要分布在0~20 cm深度土层中。相关分析结果表明,土壤中全氮含量、硝态氮含量、全氮储量与有机碳含量显著相关(n=24,p0.05),土壤碳氮比与容重、p H、硝态氮含量、全碳含量、全氮含量和全氮储量显著相关(n=24,p0.05)。     

土壤碳循环研究进展及干旱区土壤碳循环研究展望

土壤碳库动态及其驱动机制是陆地生态系统碳循环与全球变化研究的热点问题之一。随着各国对《京都议定书》的重视,农业土壤碳库变化及其源汇效应研究不断加强,但以往研究土壤碳循环主要是针对有机碳,较少考虑无机碳的作用和地位,干旱区土壤无机碳储量巨大,其在区域碳循环过程中的贡献日益显著,这使得干旱区土壤碳循环研究必须同时考虑土壤有机碳和无机碳的行为。国内外关于农业土壤有机碳动态的研究主要围绕农业土壤有机碳储量、固碳潜力等问题展开,研究区多为湿润、半湿润地区;国际上对农业土壤无机碳动态的研究主要集中在干旱区土地管理措施对土壤发生性碳酸盐碳的形成与转化方面,研究方法以稳定同位素技术为主,但目前关于中国干旱区农业土壤无机碳动态的研究还较为薄弱。因此,应加强干旱区绿洲土壤碳循环研究,深入分析干旱区绿洲土壤碳的源/汇效应;探讨土壤无机碳动态变化的机理。     

开封黄泛地层全新世中晚期碳密度和碳储量研究

开封古城相对完整的黄泛沉积序列为探索历史时期碳密度及储量提供了难得的研究载体。以开封城区（师专、医专和明伦）和郊区（金明）4个25 m岩芯为研究对象,通过对861个岩芯样品的容重、有机碳和黑碳分析测试,开展地层有机碳和黑碳密度及储量分析。结果表明：地层有机碳和黑碳含量垂直分布特征基本一致,高值主要集中在地表1 m范围内,其次是各朝代文化层附近,城区地层含量明显高于郊区。地层0~25 m黑碳密度均值为24.67 kg/m²,黑碳储量为11.30 Tg,分别占总有机碳密度和储量的24.26%和21.75%。表明地层黑碳碳库在总有机碳库中占有较大比例,在计算土壤或沉积物碳密度和碳储量时,应将黑碳也考虑在内。老城区0~25 m地层黑碳储量占比高出新区10%以上,主要与老城区受历朝人类活动影响强度较大及煤炭的广泛使用有关。研究结果可为寻找“遗失的碳”、精确计算碳循环和平衡提供参考。     

祁连山北坡垂直带土壤碳氮分布特征

对祁连山北坡垂直带山地草原、森林、高山灌丛土壤有机碳和全氮的分布特征进行了研究,结果表明:土壤有机碳和全氮含量山地草原<青海云杉林<高山灌丛,表现为随海拔升高呈现上升趋势,且海拔3 100 m以上土壤碳、氮含量显著高于3 100 m以下土壤碳、氮含量;土壤有机碳和全氮在土壤剖面中的垂直分布大多表现为0~10 cm含量高于10 cm以下各层次的含量。土壤有机碳和全氮含量与土壤水分含量呈显著正相关(r=0.913,0.874,n=117,p=0.001),和年平均气温呈显著负相关(r=-0.883,-0.869,n=10,p=0.001),表明了气候因子对有机碳和全氮在垂直带上的空间分布起决定作用。整个垂直带土壤碳氮比在7.8~24.7间,有利于有机质矿化过程中养分的释放。作为祁连山北坡垂直带乔木林主体部分,青海云杉(Picea crassifolia)林土壤碳密度为18.13kg/m2,与一般常绿针叶林土壤碳密度相当,但远小于针叶林中的云冷杉林土壤碳密度。     

干旱区不同土壤和作物灌溉量的无机碳淋溶特征实验研究

为探讨干旱区作物灌溉对盐碱土无机碳传输的影响,通过选择不同含盐量的土壤,即耕地土（F）、混合土（C）和原生荒漠土（D）,分别种植水稻（R）和棉花（C）,进行了一个生长季的淋溶实验,并定期收取且分析土壤淋溶液中的可溶性无机碳（DIC）含量。结果表明：（1）水稻处理无机碳的淋溶主要集中在秧苗分蘖期和幼穗发育期,而棉花处理则集中在花铃期和吐絮期;（2）不同含盐量土壤在同一灌溉量下,土壤含盐量越高,其淋溶过程得到的无机碳总量越大,最高约为8.4 g·m^-2·a^-1,最低仅约0.7 g·m^-2·a^-1;（3）同种土壤不同灌溉量,其水稻高于棉花,高出值范围为2.9～4.1 g·m^-2·a^-1;种植作物处理得到的无机碳总量均大于其相应对照处理的量（p＜0.05）。研究结果表明,土壤的盐含量及作物灌溉量对土壤无机碳淋溶有重要影响。     

哈拉海湿地芦苇沼泽土壤碳、氮和磷含量的剖面特征

为了揭示温带典型天然湿地生源要素的分布特征及影响因素,选取哈拉海湿地为研究对象,于2000年5月采集土壤剖面样品,研究土壤样品的碳、氮和磷含量。结果表明,1哈拉海湿地土壤中硝态氮、全碳和无机碳含量在土壤亚表层最高,分别为2.03 mg/kg、8.19%和7.13%,其他指标都在剖面中呈由土壤表层向下层逐渐降低的规律;2在土壤剖面中,碳氮比和氮磷比表现为由土壤表面向亚表层急剧下降之后趋于平缓的趋势,碳磷比则在亚表层最高,平均值为23.78,哈拉海湿地土壤的碳氮比、氮磷比和碳磷比的平均值分别为8.40、3.51和17.86,比全国生态系统的平均值(分别为13、8和105)低,磷活化系数整体偏低,只有表层土壤比值大于2;3土壤速效氮和全氮含量都与无机磷、速效磷、有机磷和总磷含量显著正相关,除硝态氮和铵态氮含量外,土壤有机碳含量与有机氮含量、有机磷含量都显著相关,而土壤p H则与有机氮、全氮、速效磷、无机磷、有机磷和全磷含量都显著负相关。     

新疆巴音布鲁克天鹅湖湿地有机碳储量初步估算

2013年8月,以位于新疆维吾尔自治区天山中部的巴音布鲁克天鹅湖湿地为研究区,通过野外调查和采样,对巴音布鲁克天鹅湖湿地植物、土壤和水体有机碳含量进行了研究,估算了该湿地的有机碳密度和储量。结果表明,天鹅湖湿地土壤有机碳密度为5.10 kg/m2,植物地上部分的有机碳密度为0.13 kg/m2,植物地下部分的有机碳密度为2.55 kg/m2,水体有机碳质量浓度为12.78 mg/L;天鹅湖湿地总有机碳储量约为51.675×108kg,其中,植物地上部分的总有机碳储量为1.123×108kg,占总有机碳储量的2.17%;土壤总有机碳储量为33.599×108kg,占65.02%;植物地下部分的总有机碳储量为16.945×108kg,占32.79%;水体总有机碳储量约为0.008×108kg,占0.02%。     

盐土和碱土土壤无机CO2通量的分离

干旱区盐碱土无机CO₂通量是一个崭新、独特的科学现象,打破了土壤CO₂通量完全来自于有机源的假设;然而,盐碱土无机CO₂通量在土壤CO₂通量和全球碳循环中的重要性还缺乏分离和量化的依据,因而存在很大的不确定性。通过采用高压灭菌的方法,将盐土和碱土的土壤无机CO₂通量从土壤CO₂通量中分离。结果表明：高压灭菌方法并不改变土壤的理化性质,并通过土壤有机CO₂通量与温度的关系验证了分离方法的有效性,从而为盐碱土无机CO₂通量的分离、量化和评估提供了一个可靠有效的方法。盐碱土的土壤无机CO₂通量是土壤CO₂通量的重要组分,土壤无机CO₂通量的分离对精确解析干旱区盐碱土生态系统的碳循环是必要的;对盐碱土土壤无机CO₂通量的研究,将促进对干旱区盐碱土土壤CO₂通量和全球碳循环的理解。     

胶州湾典型河口湿地土壤无机碳分布及影响因素

选择胶州湾大沽河与洋河河口湿地作为研究区,按平行于海岸带方向的光滩和垂直于海岸带方向的河漫滩分层采集土壤样品,测定土壤无机碳（Soil inorganic carbon,SIC）含量、相关离子含量及土壤理化性质,应用Duncan方法及Pearson方法对SIC含量进行组间数据差异显著性分析和相关性分析。结果表明：光滩SIC含量总体呈现距入海口越远,SIC含量越高的趋势,水体的冲刷作用是导致该现象的主要原因。随距海距离增加,河漫滩SIC含量总体呈现先降低后升高的趋势,主要受人类活动等综合因素的影响。互花米草（Spartina alterniflora）入侵使SIC含量明显降低,这是入侵物种根系的转化作用所导致的。养殖活动改变了养殖池塘自身环境因子,进而改变了SIC分布规律,表现为其总体SIC含量高于光滩。相关性分析表明,SIC含量与土壤含盐量、土壤溶解性无机碳含量及土壤pH呈显著正相关。     

Spatial Variation of Soil Inorganic Carbon Reserves of Typical Estuarine Wetlands in Jiaozhou Bay,China

The storage of inorganic carbon in estuarine wetlands is of great significance for mitigating global warming. The Dagu River estuary and Yanghe River estuary of Jiaozhou Bay were selected as sampling areas, and data analysis was carried out by Duncan method to explore the distribution characteristics and influencing factors of soil inorganic carbon (SIC) reserves. The results showed that increasing distance from the estuary led to higher reserves in the mudflat along the coastal zone. The scouring action of seawater bodies was the main factor driving this distribution. In the vertical section, the SIC reserves in 40-60 cm depth were relatively high, accounting for 34.11% of the 0-60 cm soil depth, and resulting from the transport of water and salt in seawater. In the river flat along the vertical coastal zone, the SIC reserves first decreased and then increased with increasing distance from the sea, and the SIC reserves in 0-20 cm depth were relatively high in the vertical section, accounting for 38.18% of the 0-60 cm soil depth. These reserves were affected by synergetic factors such as oceanic factors and anthropogenic activities. The invasion of Spartina alterniflora decreased the SIC reserves of wetlands, mainly due to its root transformation and the differences of growth characteristics and years being the main reasons for the observed decreases. Aquaculture activities changed the physical and chemical properties of the soil in aquaculture ponds, and consequently changed the distribution of SIC reserves.     

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。     

Estimation of soil organic carbon reservoir in China

The paper respectively adopted physio-chemical properties of every soil stratum from 2473 soil profiles of the second national soil survey. The corresponding carbon content of soils is estimated by utilizing conversion coefficient 0.58. In the second soil survey, the total amount of soil organic carbon is about 924.18×108t and carbon density is about 10.53 kgC/m2 in China according to the area of 877.63×106 hm2 surveyed throughout the country. The spatial distribution characteristics of soil organic carbon in China is that the carbon storage increases when latitude increases in eastern China and the carbon storage decreases when longitude reduces in northern China. A transitional zone with great variation in carbon storage exists. Moreover, there is an increasing tendency of carbon density with decrease of latitude in western China. Soil circle is of great significance to global change, but with substantial difference in soil spatial distribution throughout the country. Because the structure of soil is inhomogeneous, it could bring some mistakes in estimating soil carbon reservoirs. It is necessary to farther resolve soil respiration and organic matter conversion and other questions by developing uniform and normal methods of measurement and sampling.     

基于1:100万土壤空间数据库的有机碳储量估算研究——以中国东北三省为例

以最近建成的中国1:100万土壤空间数据库以及《中国土种志》和省级土种志的土壤属性为基础,共收集东北三省736个土壤剖面理化分析数据,估算出该地区土壤有机碳总储量,并分析讨论了土壤有机碳密度在空间上的分布特征。结果表明,东北三省土壤有机碳密度平均为16.13 kg/m²,在空间分布上的总趋势为东北部高,西南部低,密度较高的有机碳主要分布在原始森林、湿地及部分农业耕作区中。土壤有机碳密度最高的土类为泥炭土和沼泽土等土类,最低的为石质土、风沙土等土类。     

黄河源区高寒草地土壤有机碳储量及分布特征

选择位于黄河源区的青海省果洛藏族自治州为研究区,利用第二次全国土壤普查所得的土壤剖面数据以及55个典型土壤剖面的地理位置、土层深度、有机质含量、面积、理化分析数据和1:50万数字化土壤类型图,在GIS的支持下利用土壤类型法对黄河源区草地土壤碳库进行了估算。结果表明,黄河源区土壤碳密度较高,平均土壤有机碳密度为29.97 kg/m²,高寒草地土壤有机碳库主要由高山草甸土和高山草原土的有机碳库构成,研究区土壤有机碳总储量达15×10⁸tC。区域草地土壤有机碳密度及储量呈明显的水平和垂直分异规律。