土地利用变化对中国土壤碳储量变化的间接影响

中国土壤有机碳储量及其在全球变暖背景下的变化趋势是影响全球碳循环的一个重要因素。土地利用变化对土壤有机碳储量既有直接影响,也有间接影响。一方面,土地利用变化直接改变了生态系统的类型,从而改变了生态系统的净初级生产力（NPP）及相应的土壤有机碳的输入。另一方面,土地利用变化潜在地改变了土壤的理化属性,从而改变了土壤呼吸对温度变化的敏感性系数（常用Q10表示）。在全球变暖背景下,Q10值的改变显著影响着土壤有机碳释放的强度。利用生态系统碳循环过程模型（CASA模型）反演了不同土地利用类型下的Q10值,并评价了土地利用类型的改变对土壤有机碳储量变化的间接影响。研究结果表明,林地与草地转换成耕地后将增大土壤呼吸的Q10值,此外,人类通过灌溉、氮肥的施用也能增大土壤呼吸的Q10值,从而使得全球变暖背景下土壤呼吸的碳通量有所增强。     

提高化肥利用率途径的土壤磁学研究

通过土壤磁学的角度来探讨我国农业生产急需解决的前沿课题之一——提高化肥利用率问题。125组土壤磁化率、营养元素氮、磷、钾和有机碳含量数据来自杭嘉湖平原的平湖地区,分布在560 km²面积内的36个深度剖面。分析这批数据随深度的变化规律,发现非耕作层的土壤磁化率与钾、氮、磷含量具有较好的相关性,而与有机碳含量相关性较差,说明决定土壤磁性的矿物具有保持营养元素的能力。耕作层的土壤磁化率与有机碳、磷含量具有较好的相关性,而与氮、钾含量相关性较差。耕作层的土壤磁化率以及氮、磷和有机碳含量高于非耕作层的土壤磁化率以及氮、磷和有机碳含量,钾含量则相反。从非耕作层至耕作层,土壤磁化率增幅为23.8%,远低于氮增幅55.3%、磷增幅36.6%和钾减幅95.8%,说明该区存在化肥施用不均衡现象,导致土壤磁化率与营养元素含量关系的失衡。提高磁肥或磁化肥的施用量,是提高肥效的持久性与利用率的途径之一。     

江西省鄱阳湖及周边经济区土壤有机碳储量分布特征

土壤是陆地生态系统的重要组成部分,土壤碳储量研究在碳循环和全球变化中具有重要意义。本文利用江西省鄱阳湖及周边经济区多目标区域地球化学调查取得的土壤碳数据,计算了研究区表层、中层、深层土壤的全碳储量和有机碳储量,分析其有机碳储量和有机碳密度的分布特征。结果表明：研究区总体碳储量是以有机碳储量为主;表层土壤（0~0.2 m）的有机碳密度为3512 t/km²,有机碳储量为1.38亿吨;中层土壤（0~1.0 m）的有机碳密度为11156 t/km²,有机碳储量为4.39亿吨;深层土壤（0~1.8 m）的有机碳密度为15617 t/km²,有机碳储量为6.14亿吨。与全国农业地质调查数据进行对比,研究区表层土壤的有机碳密度高于全国农业地质调查区内表层土壤有机碳密度的10.86%,中层及深层土壤的有机碳密度与全国农业地质调查区平均水平接近,显示研究区土壤的有机碳储量巨大。进一步分析研究区不同土壤类型、不同土地利用类型、不同地貌单元、不同行政单元的土壤有机碳密度及有机碳储量,系统查明了土壤有机碳的分布和分配特征。研究认为,区域内各层土壤有机碳密度空间分布具有同一性特征,与所处区域的成土地质背景和植被覆盖率密切相关。土壤有机碳密度高值区均分布在山地和丘陵区,包括江西丰城市北部、高安市南部、乐平市周边地区等古生代炭质岩和煤系地层区,其中乐平市表层土壤的有机碳密度最高;低值区均分布在湖区和水系河谷地区。该成果可为江西省的碳循环和碳排放研究提供可靠的数据基础。     

湿地固碳效果研究——以黑龙江省扎龙湿地为例

依据多目标区域地球化学调查成果,以扎龙湿地为对象,根据表层（0~20 cm）土壤与深层（150~200 cm）土壤样品有机碳含量分析结果,计算了研究区有机碳单位储量,研究了湿地土壤中有机碳的含量分布和变化特征,比较了不同土地利用方式间的土壤有机碳储量的差异,对比了20年来湿地土壤中有机碳储量的变化.结果显示湿地土壤中有机碳处于增加状态,说明湿地是“碳汇区”.     

内蒙古鄂伦春旗东部主要农耕区土壤有机碳含量及主要影响因素分析

利用鄂伦春自治旗东部主要耕地区1：25万土地质量地球化学调查数据,查明了研究区内表层和深层土壤有机碳储量和有机碳密度分布特征,分析了研究区内土壤有机碳储量、有机碳密度与土壤类型、土地利用方式之间的关系,探讨了土壤类型和土地利用方式对土壤有机碳的作用机理.结果表明研究区内土壤有机碳含量分布不均,土壤类型和土地利用方式是土壤有机碳储量和有机碳密度的主要影响因素.     

雷州半岛土壤碳储量及其有机碳时空变化规律

区域土壤有机碳调查在全球土壤碳循环的研究中具有重要作用。通过开展土地质量地球化学调查,获得了雷州半岛土壤全碳和有机碳数据。土壤碳储量计算结果显示雷州半岛土壤有机碳总体分布特征如下:表层(0~0.2m)土壤有机碳储量为4.41×10^7t,碳密度为3.39kg/m^2;中层(0~1.0m)土壤有机碳储量为1.57×10^8t,碳密度为12.08kg/m^2;深层(0~1.8m)土壤有机碳储量为2.31×10^8t,碳密度为17.74kg/m^2。雷州半岛土壤碳密度略高于全国平均水平,与第二次土壤普查比较,33年间雷州半岛表层土壤有机碳密度和有机碳储量有所增加,增加幅度为26.81%,其增加趋势及强度在空间上具有较大差异,其中农用地和林地这两种利用类型土壤有机碳的改变是影响区域土壤有机碳储量的主要因素。     

多目标区域地球化学调查与土壤碳储量问题——以江苏、湖南、四川、吉林、内蒙古为例

在全国多目标区域地球化学调查获得土壤高密度和大数据量碳分布数据基础上,提出"单位土壤碳含量"概念和建立土壤碳储量实测计算方法,为精确计算土壤碳储量和估算土壤碳库提供了新的途径。依据"单位土壤碳含量"进行土壤碳储量实测计算,可以按照土壤类型、土地利用分类、生态系统及自然景观等任意划分方式,从不同途径取得市县、省区、流域及至国家土壤碳储量,并在各级次上进行土壤碳库问题研究,解决土地利用、农业种植和环境评估中的实际问题。文章以江苏、湖南、四川、吉林、内蒙古为例进行土壤有机碳储量计算,结果表明,全国土壤碳储量分布不均匀。按照土壤有机碳储量和土壤平均有机碳储量分布,四川省四川盆地西部区土壤有机碳储量为1779887583t,平均有机碳储量最高,为29107.86t/km2;依次为:吉林省平原区有机碳储量2618973357t,平均有机碳储量27427.25t/km2;湖南省洞庭湖区有机碳储量837159672t,平均有机碳储量21977.31t/km2;江苏省有机碳储量1818603526t,平均有机碳储量17117.61t/km2;内蒙古河套地区有机碳储量286247058t,平均有机碳储量9592.73t/km2。     

成都经济区不同地貌景观区土壤有机碳分布特征及储量估算

利用四川省成都经济区多目标区域地球化学调查获得的土壤有机碳含量数据,探讨了成都经济区不同地貌景观区土壤有机碳的分布特征。山区表层土壤有机碳含量(SOC)最高(22 g/kg左右),较平原区、丘陵区高一倍以上,丘陵区最低(9.49 g/kg)。成都平原区和东部丘陵区深层土壤碳含量相差不大,且均低于研究区深层土壤碳含量均值(6.99 g/kg)。利用指数模型对单位土壤平均碳量(USCATOC)、有机碳储量(USCATOC,h)、有机碳丰度指数(R)进行了估算。结果表明:各地貌单元土壤碳含量、单位土壤平均碳量、有机碳储量、有机碳丰度指数(R)分布具有山区高于平原区、丘陵区最低的一致性特征。龙门山区、西南山区面积约占全区的42%,土壤有机碳储量约占全区的59%;成都平原区、丘陵区面积占58%,土壤有机碳储量约占全区的41%。单位土壤平均碳量、有机碳储量在不同地貌单元中分布的差异主要与不同地貌单元的土壤有机碳含量有关,此外还可能与成土母质、植被发育情况、土地利用方式有关。     

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%。     

亚热带和黄土高原区耕作土壤有机碳对全球气候变化的响应

采用计算机模拟方法研究了我国亚热带和黄土高原地区耕作土壤有机碳状况及其对全球气候变化的响应。结果表明,在新鲜有机质输入相同的情况下,亚热带地区的耕作土壤（0～20 cm）有机碳积累量比北温带地区大约低50％,黄土高原地区的耕作土壤有机碳积累量略高于北温带。预测到2050年气温升高 1．5～3℃,而其它条件不变的情况下,亚热带地区和黄土高原地区的耕作土壤有机碳积累水平将分别下降 5．6％～10．9％和 3．6％～9．4 ％。在保证化肥使用量不变的同时增加有机肥投入,亚热带地区的稻作土壤和黄土高原地区的旱作土壤的有机碳含量都表现出逐步增加的趋势,且大于同期因气温升高所造成的不利影响。     

土壤呼吸研究进展

根据近些年国内外文献资料,综合分析介绍了土壤呼吸的研究进展情况:土壤呼吸是个复杂的生物化学过程;土壤释放的CO_2具有一定的时空特性;土壤呼吸受多种因素影响,不但受生物因素(植被净初级生产力和凋落物及微生物等)影响,还受环境因素(温度、土壤水分、气候等)的影响,近年来人类活动改变了土地利用和土地覆被,很大程度上影响了土壤呼吸;土壤呼吸通量是直接测定从土壤表层释放的CO_2通量,测定方法也逐渐由静态气室法向动态气室法完善;作者认为,土壤呼吸及其影响因素之间的数量关系,区域及全球土壤呼吸释放CO_2总量和C减排对策是未来的研究方向。     

Sugarcane waste straw biochar and its effects on calcareous soil and agronomic traits of okra

Biochar has been considered a safe soil additive to enhance soil fertility and agronomic traits of different crops. This study was conducted to explore the impacts of sugarcane waste straw biochar on soil characteristics and some agronomic traits of okra. The experiment was carried out with four treatments, i.e., control, sugarcane waste straw biochar (10 ton ha^?1), farmyard manure (FYM, 10 ton ha^?1), and chemical fertilizers (NPK; 120:100:80 kg ha^?1) having three replications of each treatment. Soil samples were tested for texture, bulk density, particle density, pH, electrical conductivity (EC), organic matter content, nitrate nitrogen (NO₃-N), and extractable-P. The sugarcane waste straw biochar was characterized for plant major nutrient elements. The impact of various treatments was observed on soils and agronomic traits of okra like plant height, fruit size, fruit length, and yield of okra. Results revealed that sugarcane waste straw biochar expressed higher EC value and noticeable amounts of nitrogen (N), phosphorus (P), potassium (K), sulfur (S), and magnesium (Mg). The sugarcane waste straw biochar, in comparison with FYM and NPK, significantly improved the NO₃-N, extractable-P, OM and EC of the calcareous soil, and reduced the soil bulk density. Furthermore, plant growth and yield parameters were significantly improved under biochar application over the control, FYM and NPK. Overall, sugarcane waste straw biochar proved to be a good alternative to conventional organic and inorganic fertilizers under calcareous soil conditions.     

全球变化条件下的土壤呼吸效应

土壤呼吸是陆地植物固定CO₂尔后又释放CO₂返回大气的主要途径，是与全球变化有关的一个重要过程。综述了全球变化下CO₂浓度上升、全球增温、耕作方式的改变及氮沉降增加的土壤呼吸效应。大气CO₂浓度的上升将增加土壤中CO₂的释放通量，同时将促进土壤的碳吸存；在全球增温的情形下，土壤可能向大气中释放更多的CO₂，传统的土地利用方式可能是引发温室气体CO₂产生的重要原因，所有这些全球变化对土壤呼吸的作用具有不确定性。认为土壤碳库的碳储量增加并不能减缓21世纪大气CO₂浓度的上升。据此讨论了该问题的对策并提出了今后土壤呼吸的一些研究方向。其中强调，尽管森林土壤碳固定能力有限，但植树造林、森林保护是一项缓解大气CO₂上升的可行性对策；基于现有田间尺度CO₂通量测定在不确定性方面的进展，今后应继续朝大尺度田间和模拟程序方面努力；着重回答全球变化条件下的土壤呼吸过程机理；区分土壤呼吸的不同来源以及弄清土壤呼吸黑箱系统中土壤微生物及土壤动物的功能。当然，土壤呼吸的测定方法尚有待改善。     

土壤碳蓄积量变化的影响因素研究现状

土壤碳库的动态平衡影响作物产量和土壤肥力的高低，是土壤肥力保持和提高的重要研究内容。简要评述了土壤理化特性、温度和降水变化、大气CO₂浓度上升、人类的农业活动对土壤有机碳蓄积量的影响，介绍了当前对土壤碳蓄积量动态变化的研究进展，认为应加强气候变化和土地利用/土地覆被变化与土壤碳循环研究的结合，提高对陆地生态系统碳循环变化的认识，并需要从生态环境保护的利益和可持续发展的理论出发，进一步加强土地管理方式的改变，促进土壤有机质的积累，提高土壤对碳的固定。     

土壤呼吸中根系与微生物呼吸的区分方法与应用

土壤呼吸中根系呼吸和微生物呼吸的区分在研究生态系统碳循环和土壤碳储量时具有重要意义。较系统地介绍了各种区分方法,主要包括成分综合法、生物量外推法、根去除法、同位素标记法等。现国内研究中使用生物量外推法较多,但其相关性较差。根去除法又可分为根移除法、挖沟隔离法和林隙法,由于是就地测定,其数据可信度较高。同位素标记法包括脉冲标记法和连续标记法,该方法避免了大的干扰,数据较准确,缺点在于设备复杂、操作困难、分析费用高。同时对各种方法的原理和应用进行了介绍。     

土壤呼吸作用和全球碳循环

土壤呼吸作用是全球碳循环中一个主要的流通途径 ,导致土壤碳以CO2 形式流向大气圈。全球土壤中碳贮存量的增加有助于缓和人为CO2 的进一步释放 ,而土壤CO2 的流失则显著地加剧大气CO2 的升高和增强温室效应。文章简单评述了土壤呼吸作用、大气CO2 升高、全球温度升高三者之间的关系 ,并提出 :改进的管理实践能减少农业土壤中CO2 净流失 ,增加有机碳贮存。减缓土壤呼吸作用的一项简单措施是减少土壤耕作。土壤扰动最小的耕作实践称为免耕作。实践证明 ,当实施免耕作时 ,土壤有机质的流失明显降低。     

土壤碳循环研究进展

土壤碳是陆地碳库的主要组成部分,全球土壤有机碳总量达1270 Gt。气候变化影响植物生长、植物碎屑分解速率以及土壤—大气碳通量,这对大气CO₂含量有重要影响。土壤有机质模型是研究生态系统尺度土壤碳循环的唯一可用工具,目前已开发出多种。大量研究表明,¹⁴Ｃ测试是研究土壤有机碳组成及驻留时间的重要手段,土壤有机碳由一系列具不同更新时间的组分构成。土壤粒级组成、矿物特征及土体结构等内在因素制约土壤有机碳存量及状态,对于长时间尺度碳的更新具有重要意义。研究不同气候带土壤有机碳储量及动态变化特征,可为预测未来农、林生态系统变化提供理论依据。