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16.13kg/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。     

广西土壤有机碳储量估算及与全国部分省区的比较研究

以广西第二次土壤普查的土壤剖面数据为基础,结合广西1:50万的土壤图以及相关的地形DEM图和行政区划图,在GIS平台下对广西表层土壤有机碳密度和储量进行了估算,对不同土壤类型、不同区域的土壤有机碳分布特征进行了分析,并将结果与全国其他省市地区的研究成果进行了对比。结果表明:广西表层土壤有机碳密度分布不均,呈现桂北高,桂南低的空间分布特点;中等海拔地区高,低海拔地区低;黄壤高,砖红壤低。有机碳密度均值为3.33 kg/m2,低于全国平均水平4.70 kg/m2;表层土壤有机碳库储量为6.42×1011kg,占全国表层土壤有机碳储量的1.5%。     

韩江流域典型区几种森林土壤有机碳储量和养分库分析

采用野外调查、取样和室内实验分析相结合的方法,研究韩江流域典型区4种主要林分土壤有机碳储量和全量养分库的分布特征.结果表明:(1)研究区4种林分土壤有机碳平均含量在8.48~11.93 g/kg之间,常绿阔叶林最高,其次为针阔混交林,桉树林最小.土壤有机碳含量随深度增加而递减,其中阔叶林垂直变化幅度最大,达72.35%.(2)4种林分土壤碳密度差异显著,其各土层变化范围为1.78~5.74kg/m2,土壤碳密度亦随深度增加而减少.对于整个土层而言,各林分土壤碳密度在13.4l～16.74 kg/m2之间.(3)不同养分库在4种林分之间表现的规律性不同.有机碳和各全量养分储量随土壤深度增加均呈减小趋势,有机碳和全氮表现尤其明显.     

基于景观格局的现代黄河三角洲滨海湿地土壤有机碳储量估算

利用2000年和2009年的TM影像数据,对现代黄河三角洲滨海湿地的景观进行分类,将其划分为9种景观类型.利用ArcGIS9.3软件,依据2009年黄河三角洲滨海湿地GPS土壤定点采样点的理化分析数据,计算出土壤有机碳密度,并进行空间插值,结合各景观类型分布面积,估算表层(0～30 cm深度)土壤有机碳密度和储量.研究结果表明,2000～2009年,研究区的总面积增加,土壤有机碳密度为0.73～4.25 kg/m2; 2000年和2009年的土壤总有机碳储量分别为3.43×106t和3.17×106t.各景观类型的土壤有机碳储量随着其面积的变化而变化,面积变化最明显的景观类型是滩涂、灌草地、农田和盐田养殖池,导致这种变化的原因是自然因素和人为因素共同作用的结果.减少和限制人类活动、保护表层土壤对黄河三角洲滨海湿地土壤碳库的持续稳定发展非常重要.     

东莞主要森林群落凋落物碳储量及其空间分布

基于2 km×2 km的UTM网格对东莞市不同的森林群落类型进行了详细调查,以研究森林凋落物的碳储量及其空间分布.研究结果表明,天然林凋落物碳储量显著高于人工林;不同森林类型的凋落物碳储量之间差异极显著,其碳密度大小依次为:湿地松-阔叶混交林>相思林>马尾松-杉木林>荷木林>桉树林>杉木-阔叶混交林>马尾松-阔叶混交林>荔枝-龙眼林>青皮竹林.针叶林的单位凋落物碳含量最大,占59%,大于阔叶林;相思林和荷木林单位凋落物碳含量仅次于马尾松-杉木针叶林.不同的经营措施对森林凋落物碳储量有显著的影响,经封山育林的林分凋落物碳储量最大.坡位对凋落物碳储量也有显著的影响,随着坡位的降低,森林凋落物现存量和碳密度随之降低.东莞市森林凋落物碳密度为4.25±0.15 t/hm2,凋落物碳储量总量为0.23±0.008 Mt.凋落物的碳储量动态直接关系到土壤碳储库,采取合适的经营措施,减少人为干扰造成的凋落物的流失,最终对于提高本地区森林生态系统碳库会有积极作用.     

中国1:100万土壤数据库建设的基础

通过系统地回顾国内外"数字土壤"基础--土壤信息系统的发展过程,着重介绍了中国1:100万土壤数据库建设的数据基础和空间数据库的设计.根据项目组的统一要求,建立了全国土纲、土类和亚类的编码,并一一列举了土纲和土类以及部分亚类的编码.最后对土壤属性数据库的建立方法、所包含的内容及相关参数都作了详细的阐述,并对我国土壤数据库建设提出了一些初步的想法.     

阿尔泰山南坡土壤有机碳密度的分布特征和储量估算

在陆地生态系统中土壤有机碳库是重要的碳库之一,对于研究全球碳循环和温室效应有重要影响。通过野外实地采样和室内分析,按照0~10 cm、10~20 cm、20~30 cm、30~40 cm、40~50 cm、50~100 cm的土壤分层方法,综合分析了阿尔泰山南坡土壤有机碳密度的分布特征,并估算了该地区的有机碳储量。结果表明:(1)在阿尔泰山南坡土壤有机碳密度随海拔梯度的变化具有一定的变化规律,海拔在500~2 400 m之间,土壤有机碳密度呈现逐渐增加的趋势;2 400~3 000 m之间,出现下降趋势;(2)土壤有机碳密度在0~100 cm土壤层内呈递减趋势,且不同土层有机碳密度的变异程度不同;在土壤各个土层深度,9种土壤类型的有机碳密度均有显著差异(p0.05);(3)研究区域0~100 cm有机碳储量为0.477 4 Pg,各土壤类型储量差异显著(p0.05),亚高山草甸土的储量最多,山地灰色针叶林土次之,储量最少的出现在高山寒冻土和棕钙土;其中0~30 cm层土壤有机碳储量为0.225 Pg,占总储量的44.13%。研究结果为估算不同土壤类型土壤有机碳密度,以及分析碳源碳汇提供了数据参考,并对进一步研究此地区碳循环具有一定意义。     

中国陆地自然植被碳量空间分布特征探讨

陆地生态系统在全球碳循环动力学中的作用受到越来越多的注意。目前中国森林覆盖率为1392% , 到本世纪末全国森林覆盖率将达到15% , 对全球碳平衡具有重要作用。但是,由于我国碳循环的基础研究比较落后,致使我国陆地生态系统的碳储量和净第一性生产力 （NPP） 碳量还没有被准确确定, 而且陆地生态系统的碳通量估计存在较大差异。     

鹤山几种不同土地利用方式的土壤碳储量研究

对鹤山几种不同土地利用方式下的土壤碳的研究 ,结果表明不同土地利用方式土壤碳储量存在差异。各种土地利用方式下 ,无论林地果园还是草地土壤有机碳含量均随土壤深度增加而减少。在同一深度不同土地利用下有机碳含量比较一般为 :林地 >果园 >草地。全氮的变化趋势也与有机碳一样 ,随土壤深度增加而递减 ,C N比为 10左右 ,其变化的幅度不明显。土壤有机碳储量的计算有如下结果 :林地为 12 5 .82t·hm- 2 ;果园为 74 .6 6t·hm- 2 ;草地为88.5 3t·hm- 2 。据此认为 ,植树造林及森林保护是缓解大气CO2 浓度上升的有效措施。     

1980s-2010s中国陆地生态系统土壤碳储量的变化

土壤作为陆地生态系统有机碳库的主体,在全球碳循环中起着重要作用。然而,当前区域土壤有机碳储量的变化情况及其碳源/汇功能仍然不清楚。利用中国1980s （1979-1985年）第二次土壤普查数据,同时收集整理2010s（2004-2014年）已发表的有关中国土壤有机碳储量（0~20 cm和0~100 cm）的文献数据,综合评估了1980s-2010s中国土壤有机碳储量的变化情况,并分析森林、草地、农田和湿地等生态系统土壤碳源/汇功能;同时结合现有的中国植被碳储量变化研究,进一步探讨了1980s-2010s中国陆地生态系统的碳源/汇效应。研究发现：① 1980s-2010s中国土壤（0~100 cm）有机碳储量净增长3.04±1.65 Pg C,增长速率为0.101±0.055 Pg C yr^-1,其中表层土壤（0~20 cm）的碳汇效应明显;② 森林土壤是固碳主体,净增长2.52±0.77 Pg C,而草地和农田土壤增长有限,分别为0.40±0.78和0.07±0.31 Pg C;③ 湿地有机碳储量净减少0.76±0.29 Pg C;④ 中国陆地生态系统的碳汇效应较强,总碳汇量相当于同期（1980-2009年）化石燃料和水泥生产排放CO₂总量的14.85%~27.79%。随着中国森林和草地生态系统植被和土壤的进一步保护、恢复和重建,中国陆地生态系统具有较大的碳汇潜力,在未来全球碳平衡中将发挥更大的作用。     

沼泽湿地垦殖对土壤碳动态的影响

在中国科学院三江平原湿地生态试验站选取相邻的、土壤类型相同的小叶章沼泽化草甸以及不同开垦殖年限的已垦湿地农田,综合运用多种微生物指标,全面地评价沼泽湿地垦殖后土壤有机碳的动态。结果表明,沼泽湿地垦殖初期(1~3年),土壤微生物量碳(MBC)、微生物商以及基础呼吸(BR)都迅速降低,而代谢商(qCO₂)、PR/BR和PR/MBC比值却不断升高。表明湿地垦殖后,有机碳的可利用性下降,微生物对碳源的利用效率降低,造成土壤有机碳的大量损失。各种微生物指标之间有密切的相关关系,综合这些微生物指标能够全面地、准确地评价沼泽湿地垦殖后土壤有机碳的动态。     

海南岛土壤有机碳空间分布特征及储量

利用2005年海南岛生态地球化学调查获得的8713件表层土壤和2197件深层土壤样品,计算分析海南岛土壤有机碳的空间分布特征,结果显示:0～20 cm、0～100 cm、0～180 cm 3个深度的土壤有机碳密度分别为2.86、9.48、13.72 kg/m2,与国内其他典型地区相比,几乎处于最低水平.区域土壤有机碳密度图显示,海南岛土壤有机碳的分布与地貌类型关系密切,高值区分布在山地、丘陵、火山岩台地等地区,其次是平原区,最低为滨海地区.统计显示,土地利用类型、土类不同,土壤有机碳密度差异明显,不同地类土壤有机碳密度:园地＞林地＞其他土地＞耕地,土壤有机碳主要贮存在林地和耕地中;不同土类土壤有机碳密度:黄壤＞赤红壤＞砖红壤＞水稻土＞燥红土,土壤有机碳主要贮存在砖红壤、赤红壤和水稻土中;0～180 cm土壤有机碳库储量为478.13 Mt.     

华东地区农田土壤有机碳时空格局动态模拟研究

基于已建成的农田土壤有机碳模型与GIS空间数据库的耦合,对华东6省(市)1980—2000年农田土壤有机碳时空变化进行模拟。结果表明:20年来该区土壤有机碳总体呈增加趋势,其中增加、持平和减少的面积分别占89.3%9、.5%和1.2%。1980—1985年土壤有机碳增加迅速,1985—1991年增加速率最快,其后趋缓。20年来农田土壤有机碳储量累计增加166 Tg,范围为140~193 Tg。其中安徽和江苏SOC储量增加量约占总增量的59.3%,上海、福建、江西和浙江占40.7%。     

中国土壤有机碳库及空间分布特征分析

土壤有机碳库是陆地碳库的主要组成部分 ,在陆地碳循环研究中有着重要的作用。根据中国第二次土壤普查实测 2 4 73个典型土壤剖面的理化性质 ,以及土壤各类型分布面积 ,估算中国土壤有机碳库的储量约为 92 4 .1 8× 1 0 8t,平均碳密度为 1 0 .53kg/m2 ,表明中国土壤是一个巨大的碳库。其空间分布总体规律上表现为 :东部地区大致是随纬度的增加而递增 ,北部地区呈现随经度减小而递减的趋势 ,西部地区则呈现随纬度减小而增加的趋势。     

高寒草甸土壤有机碳储量及其垂直分布特征

青藏高原是全球变化的敏感区。高寒草甸草原是青藏高原上最主要的放牧利用草地资源之一。选择青藏高原东北隅海北站内具有代表性的高寒草甸土壤进行高分辨率采样,测定土壤根系和有机碳含量。研究得出,青藏高原高寒草甸土壤贮存有巨大的根系生物量 (23544.60 kg ha^-1~27947 kg ha^-1) 和土壤有机碳 (21.52 GtC);自然土壤表层 (0~10 cm) 储存了整个剖面土壤有机碳总量的30%左右。比较发现,高寒草甸土壤的有机碳平均贮存量 (23.17×10⁴ kgCha^-1) (0~60 cm) 较相应深度的热带森林土壤、灌丛土壤和草地土壤的有机碳贮存量高约1~5倍多。在全球碳预算研究中,青藏高原高寒草甸土壤有机碳库不可忽视。随着全球变暖,表层土壤有机碳分解释放的CO₂将增加。为了减少高寒草甸生态系统的碳排放,应加强高寒草甸土壤地表覆被的保护,合理种植深根系植物。这对减缓全球大气CO₂浓度升高的速率以及可持续开发高寒草甸的生态服务功能都具有重要意义。     

森林转换对土壤可溶性有机碳和微生物生物量碳的影响

对中亚热带米槠天然林转换为米槠人工林后,两林分土壤可溶性有机碳和微生物生物量碳的变化及其影响因素进行研究。结果表明,森林转换后,土壤可溶性有机碳和微生物生物量碳分别平均下降28.8%、11.0%(P0.05)。米槠天然林和米槠人工林0~10 cm土壤可溶性有机碳含量分别为306 mg·kg-1、209 mg·kg-1,分别占土壤有机碳的0.71%、0.91%;10~20 cm分别为210 mg·kg-1、158 mg·kg-1,分别占土壤有机碳的0.71%、0.88%;两林分0~10cm土层微生物生物量碳分别为508 mg·kg-1、460 mg·kg-1,10~20 cm土层微生物生物量碳分别为373 mg·kg-1、327 mg·kg-1。米槠天然林和米槠人工林中的土壤可溶性有机碳、微生物生物量碳在不同季节表现出极显著差异(P0.01),两林分土壤可溶性有机碳最高值出现在秋季,最低值出现在冬季;而微生物生物量碳夏秋季显著高于春冬季(P0.05)。     

气候变化及人类活动对中国土壤有机碳储量的影响

对中国1998年第二次土壤普查中的2000多个土壤剖面中碳储量与年平均温度 (T)、年降水量 (P) 的相关性研究表明：它们之间的相关性在不同的温度带下具有很大的差异,在T ≤10^oC的地区,土壤有机碳储量与温度的负相关性最强;在10^oC< T ≤ 20^oC的地区,受与降水正相关的影响,土壤有机碳储量与年平均温度表现出一种正相关性;而在T > 20^oC的地区,土壤有机碳储量与温度和降水的相关性都很差。由于温度和降水在中国存在很强的正相关性,因此在相关分析中宜采用偏相关分析方法。受人类耕种的影响,耕地土壤有机碳储量与温度、降水相关性远低于非耕地土壤。对具有相同土壤属性和气候条件的同一地区的耕地土壤与非耕地土壤样本进行的配对检验表明,耕地土壤与非耕地土壤有机碳储量之间存在显著差异,土地利用的改变在总体上导致了土壤碳的释放。     

甘肃河西山地土壤有机碳储量及分布特征

山地土壤具有强异质性和较高的碳密度,研究山地土壤有机碳的储量、空间分布特征和影响因素,对理解未来气候变化情景下该区土壤碳-大气反馈具有重要意义。河西山地地形复杂,水热梯度明显,是研究土壤有机碳空间格局的理想区域。利用河西山地126个土壤剖面数据,分析了0~100 cm土壤有机碳的储量、空间分布特征及其与环境因素的关系。结果表明:河西山地0~100 cm土壤有机碳密度均值15.04±7.24 kg·m^-2,区域土壤有机碳储量1.37±0.66 Pg,其中50%储存在高寒草甸和亚高山灌丛草甸。研究区土壤有机碳密度从高到低依次为亚高山灌丛草甸(41.15±18.47 kg·m^-2)、山地草甸草原(40.26±9.59 kg·m^-2)、山地森林(34.57±14.52 kg·m^-2)、高寒草甸(29.19±14.58 kg·m^-2)、山地草原(19.28±11.33 kg·m^-2)、荒漠草原(9.83±4.14 kg·m^-2)、高寒草原(8.59±2.47 kg·m^-2)、高寒荒漠(5.89±3.18 kg·m^-2)、草原化荒漠(5.16±3.06 kg·m^-2)、温带荒漠(5.00±3.35 kg·m^-2)。土壤有机碳的空间分布与地形和气候因子显著相关。土壤有机碳密度随着海拔的升高呈现出先增加后减少的趋势,阴坡土壤有机碳密度显著高于阳坡和半阴坡。土壤有机碳密度随年平均降水量增多而增多,随年平均温度的升高呈现出先增加后减少的趋势。