DNDC模型耦合遥感技术的保护性耕作下土壤有机碳模拟

不同耕作措施会改变土壤有机碳储量,影响农田生态系统的碳收支。揭示自实行保护性耕作以来农田土壤有机碳的响应规律,对增加土壤碳库具有重要意义。该研究基于遥感反演技术耦合DNDC模型,从县域和栅格尺度,精细刻画保护性耕作下2000－2020年吉林省土壤有机碳密度（soil organic carbon density,SOCD）的空间分布格局,并模拟不同秸秆还田情景下SOCD增长潜力。结果表明：1）20 a间土壤有机碳储量增加了6.12×10⁸ t,增量主要与耕地面积扩大相关。县域尺度SOCD在4.46～98.09 t/hm²,栅格尺度SOCD在3.34～139.2 t/hm²,呈现中高北低的格局。2）保护性耕作对表层土的影响更大,0～10 cm土层的SOCD增长率最高达0.44%,>10～20 cm土层增长率最高为0.09%。3）吉林西南及中部具有巨大的SOCD增长潜力,达0.24～0.57 t/hm²。研究结果可为保护性耕作政策制定提供科学参考。     

青藏高原色季拉山流石滩表层土壤有机碳的空间变化特征及影响因素

[目的] 分析青藏高原不同海拔下表层土壤可溶性有机碳(DOC),易氧化有机碳(ROC)、碳库稳定性及碳储量变化特征研究及土壤有机碳(SOC),DOC的影响因素,为后续复杂地形寒区SOC的稳定性研究提供科学依据。[方法] 以色季拉山流石滩为研究区,以单因素方差分析法分析了4 300～4 700 m之间不同海拔土壤物理性质,DOC,ROC以及SOC的含量特征,结合Pearson相关分析与冗余分析探讨了DOC,ROC与各因子之间的相互关系。[结果] ①土壤容重、密度与海拔呈负相关,其最大值分别为1.56,1.12 g/cm³,土壤含水率和孔隙度与海拔呈正相关,其最大值分别为74.22%,58.70%; ②SOC含量随海拔升高呈现先升高后降低趋势,DOC,ROC随海拔升高而呈现出波动变化趋势; ③海拔4 400 m时DOC/SOC,ROC/SOC达到最大值,可溶性有机碳储量(DOCS)和有机碳储量(SOCS)均值分别为40.779 g/m²,8.105 kg/m²,流石滩土壤碳库稳定性较好; ④DOC与土壤物理性质不相关,但与SOCS有一定相关性;ROC则与物理性质和SOC及其相关因子均有一定的相关性;各因子对色季拉山流石滩土壤DOC和ROC变化的解释贡献率排序大小为：DOCS＞土壤孔隙度＞ROC/SOC＞土壤含水率＞SOC＞SOCS＞DOC/SOC＞土壤密度。[结论] 不同海拔流石滩表层土壤DOC,ROC与海拔有一定相关性,且DOCS、土壤孔隙度与ROC/SOC均是影响DOC,ROC含量的重要因子,同时各因子间存在密切的关系。     

基于Landsat遥感影像和1∶50 000土壤数据库的福州市耕地有机碳动态变化研究

耕地土壤碳库是全球碳库中最为活跃的部分,其变化对全球气候变化产生重要影响。目前对耕地土壤有机碳估算多采用中、小系列比例尺的土壤数据库,较少结合遥感影像与大比例尺土壤数据库进行估算。基于此,本研究采用Landsat遥感影像和1∶50 000高精度土壤数据库,以福建省福州市为例,基于遥感与碳循环过程模型对1987年和2016年耕地土壤有机碳动态变化进行研究。结果表明,利用Landsat影像反演得到的耕地土壤基础呼吸与土壤有机碳相关性强,建立的1987年和2016年模型R²分别为0.637和0.752。研究期间,全市耕地土壤有机碳密度从东部沿海向西部内陆地区递增,整体发挥着“碳汇”作用,有机碳密度和储量分别增加0.20 kg·m^-2和2.946×10⁵ t。从不同土壤类型比较得出,黄壤、红壤和水稻土是“碳汇”,有机碳密度分别增加0.70 kg·m^-2、0.40 kg·m^-2和0.19 kg·m^-2;其他土类为“碳源”,其中,水稻土碳储量最大,两期在全市总碳储量中占比均超过90%。从不同行政区比较得出,仓山区、长乐区、马尾区和连江县为“碳源区”,其他地区为“碳汇区”,其中,仓山区碳储量一直为全市最低,两期占比均不足0.5%,而福清市则一直居于全市首位,占比均高于20%。总体而言,福州市耕地土壤有机碳30年间空间动态变化显著,在不同土类和行政区间存在差异,今后应根据不同耕地土壤类型和行政区的有机碳情况有针对性进行耕地管理。     

基于遥感影像的桂西北喀斯特区植被碳储量及密度时空分异

本研究基于1990年、2000年和2005年遥感影像数据, 结合高程、气象与样地调查等数据, 运用地理信息系统技术, 对桂西北喀斯特区植被碳储量及密度进行了分析。研究结果表明: 从1990年到2005年, 研究区域植被碳储量与密度呈增加趋势, 1990年、2000年和2005年植被碳储量分别为1.03×10⁸ t、1.41×10⁸ t和1.63×10⁸ t, 植被碳密度分别为14.82 t·hm^-2、20.38 t·hm^-2和23.49 t·hm^-2, 基本与四川省(18.47 t·hm^-2)、江西省(25.38 t·hm^-2)植被碳密度值一致; 在空间分布上, 区域植被储量与碳密度大致呈现西高东低、中低山(海拔>500 m)高而峰丛洼地(海拔<500 m)低的分布格局, 1990年西部大部分县市的植被碳密度为15~22 t·hm^-2, 而中东部大部分县市的植被碳密度为8~15 t·hm^-2; 而时间上的变化在空间上表现为, 植被碳储量与密度不同程度地表现为低值区的东部增加, 高值区的西部减少或轻微增加, 典型喀斯特区植被碳密度增加明显(1990年和2005年植被碳储量比例分别为45.54%和51.99%)。研究结果表明, 峰丛洼地植被碳储量与密度显著增加, 生态环境移民、退耕还林等石漠化治理措施效果显著, 有利于增强区域植被碳汇。     

江汉平原典型农业灌排单元土壤有机碳密度分布特征

农田土壤有机碳库是陆地生态系统最重要的土壤碳库之一,明晰农田土壤有机碳的空间分布特征与影响机制,可为农田土壤肥力及固碳能力评价提供采样依据和理论基础。以江汉平原典型农业灌排单元（面积45 hm²）为研究对象,测定了104个样点0—200 cm深度范围内1 560个土壤样品的有机碳含量,并计算碳密度,揭示土壤有机碳密度的空间分布特征,并分析耕作方式和耕作历史对其分布的影响。结果表明：（1）0—200 cm农田土壤剖面内,20,200 cm厚度土层有机碳密度的均值变化范围分别为1.75~3.77,11.67~34.24 kg/m²,随着土层深度的增加,农田土壤有机碳密度先急剧降低后缓慢增加,且100—200 cm土层的有机碳密度约占整个土壤剖面的45.26%,深层有机碳储量需引起重视;（2）在灌排单元尺度上,0—20 cm土层和0—200 cm剖面有机碳密度均具有较强空间自相关性,表明成土母质和地形等结构性因素是影响灌排单元尺度土壤有机碳空间空间分布特征的主导因子;（3）耕作方式和耕作历史影响农田土壤的有机碳密度,稻田所有土层的有机碳密度均高于旱地,0—200 cm剖面的有机碳密度是旱地的1.31倍;老稻田所有土层的有机碳密度均高于新稻田;林地改稻田和旱地改稻田样地在0—200 cm剖面有机碳总密度差异较小,但林地浅层土体的碳密度更大;合理的增加稻田面积是快速提高农田碳储量的有效途径之一;（4）灌排单元尺度农田土壤有机碳密度的代表性稳定深度为180—200 cm,在进行土壤有机碳密度调查时应尽量延伸采样深度。研究结果为提高农田土壤有机碳密度估算的准确性与采样设计的合理性,以及农田土壤的固碳能力评价提供了科学依据。     

不同类型有机肥对西南地区新菜地土壤肥力质量提升效果评价

快速提升土壤有机碳对蔬菜绿色健康发展具有重要意义。不同类型有机肥对土壤有机碳提升存在差异。以西南地区露地大白菜为研究对象,于2019～2020年开展不同类型有机肥对西南地区菜地系统作物产量、土壤有机碳含量和氮磷平衡的影响,明确该地区适合施用的有机肥类型。试验设不施肥(CK)、农民习惯施肥(CONV)、生物炭(BC)、鸡粪(CM)、餐厨废弃物资源化(KW)、秸秆(ST)6个处理,每个处理3次重复,其中CK处理不施肥,CONV处理施肥量为C 1200 kg/hm²、N 450 kg/hm²、P2O5 450 kg/hm²,其余4个有机肥处理等碳、氮、磷优化施肥处理,为C 1700 kg/hm²、N 250 kg/hm²、P2O5 160 kg/hm²。结果显示:与CONV处理相比,BC、KW和ST处理在降低44.4%氮肥和64.4%磷肥用量的条件下对产量没有显著影响;在土壤有机碳方面,不同类型有机肥处理相比CK和CONV处理,土壤有机碳含量分别显著增加55.2%～78.3%和14.3%～31.2%,其中BC和KW处理土壤有机碳含量最高,BC处理相比ST和CM处理分别显著提高10.1%和14.9%,KW处理相比ST和CM处理分别提高2.75%和7.18%。有机肥处理间土壤全氮、全磷含量未出现显著差异;有机肥处理的氮和磷肥利用率均高于CONV处理,分别提高7.6%～16.3%和7.72%～9.52%,其中BC处理的氮、磷肥利用率最高,KW处理次之。综上所述,综合考虑土壤有机碳提升、产量、土壤养分含量和肥料利用率,BC和KW处理的综合效果最佳。同时研究结果表明,在优化施肥管理条件下添加生物炭和餐厨废弃物资源化有机肥是保障西南地区菜地土壤健康、蔬菜绿色高产高效的重要举措。     

中亚热带森林土壤有机碳的海拔梯度变化

气候过渡区的山地森林土壤有机碳对气候波动的响应敏感,探讨气候过渡区森林土壤有机碳的海拔格局,是推演区域土壤碳库时空动态的关键内容。在南亚热带向中亚热带的气候过渡区江西九连山国家级自然保护区,根据不同土壤类型的海拔分布格局,沿海拔采集20个土壤剖面,分析土壤有机碳含量和土壤碳密度的海拔分布格局。结果表明：（1）不同土壤类型和深度均对土壤有机碳含量有影响,山地草甸土有机碳含量更高,有39.72 ± 19.14 g·kg-1,土壤有机碳主要集中在0 ~ 40 cm,深度分布表现出“表聚现象”;（2）不同层次土壤有机碳含量对海拔的响应方式不一,上层土壤对海拔梯度变化响应更敏感,上层0 ~ 40 cm土壤有机碳随海拔升高而增加,下层40 ~ 100 cm土壤有机碳含量随海拔升高而降低;（3）土壤碳密度为10.64 ± 0.72 kg·m-2,但不同海拔的土壤碳密度无显著差异。海拔对土壤有机碳含量分布产生影响,但随着土层深度增加,海拔对土壤有机碳含量的影响变小;而海拔对土壤有机碳密度格局无显著影响,并依此估算九连山自然国家级自然保护区森林土壤有机碳储量为1.426 ± 0.096 Pg。     

黄土丘陵区柠条人工林土壤有机碳动态及其影响因子

以黄土丘陵区柠条人工林为研究对象,采用野外调查与室内分析相结合的方法,探讨柠条生长过程中土壤有机碳储量的变化规律。结果表明:1)土壤有机碳主要分布在0～20 cm土层,占0～50 cm土层总储量的49%～63%;2)相对于对照地,柠条林地土壤有机碳储量随柠条生长年限的增加先减小再升高最后趋于稳定,10、26、40、50 a柠条林地土壤总有机碳储量分别为1.555、3.236、2.775、2.444 kg/m2,26 a林地土壤有机碳储量最高,随林龄增大其变化趋于稳定;3)相关性分析结果表明,土壤有机碳质量分数与土壤密度之间呈显著负相关关系,各林地土壤密度随柠条生长年限的增加而减小,说明柠条可以通过改变土壤性质间接增加土壤总有机碳储量,土壤有机碳质量分数与根系生物量、土壤全氮质量分数之间呈极显著正相关关系,说明柠条的根系生长和固氮特性有助于有机碳的积累。     

基于InVEST模型的祁连山国家公园碳储量时空分布研究

[目的] 研究祁连山国家公园碳储量及其时空分布,分析土地利用变化对陆地生态系统碳储量的影响,为提升国家公园生态价值、调整生态工程及土地管理政策提供科学依据。[方法] 结合土地利用变化动态指数和土地转移矩阵分析国家公园生态破坏和生态恢复前后的土地利用变化,然后基于InVEST模型Carbon模块,以土地利用遥感影像和碳密度为模型运行数据,计算土地利用变化导致的碳储量变化。[结果] ①祁连山国家公园1980,1990,2000,2010,2018年的碳储量分别为9.07×10⁸,9.07×10⁸,9.07×10⁸,9.16×10⁸,9.17×10⁸ t,呈现“先减后增”的趋势,累计增加9.86×10⁶ t。②碳储量空间分布与土地利用类型有一定联系。碳储量较高的地区主要集中在公园东段和中段东侧,以林地为主;碳储量较低的地区主要集中公园西段和中段西侧,以未利用地为主。③1980—2018年生态正向演变下的土地利用变化（耕地、草地和未利用地转为林地,耕地和未利用地转为草地,未利用地转为水域）是国家公园碳储量增加的主要原因。[结论] 巩固实施生态工程,着重保护草地资源、调整土地管理政策等方式能够有效促进生态系统正向演变,优化土地利用结构,有利于祁连山国家公园陆地生态碳储量的增加。     

粤东北山区几种森林土壤有机碳储量及其垂直分配特征

研究了粤东北山区的天然常绿阔叶林、针阔混交林、马尾松针叶林和桉树人工林等4种主要森林类型土壤有机碳储量及其分配特征.结果表明:(1)4种林分土壤有机碳平均含量在8.14～12.24 g/kg之间,常绿阔叶林最高,其次为针阔混交林.桉树人工林最小.土壤有机碳含量随深度增加而递减.但植被类型不同其减少程度不同.其中阔叶林变化幅度最大达72.04%.土壤有机碳表聚性明显.(2)4种林分土壤碳密度存在显著差异,其各土层变化范围为1.57～5.18 kg/m~2.土壤碳密度亦随深度增加而减少,自然地带性植被类型各个土层土壤碳密度均高于次生植被类型对应的碳密度.对于整个土层而言,各林分土壤碳密度在12.28～15.90 kg/m~2之间,总平均值为14.14 kg/m~2.(3)4种林分土壤碳储量整体较低,平均值为141.43 t/hm~2,表层土壤碳储量贡献不大.人为干扰活动对研究区森林土壤碳储量影响明显,是制约土壤碳储量大小的重要因素.     

基于GIS的三江平原表层土壤有机碳储量估算及空间分布研究

[目的]研究三江平原2010年表层(0—30cm)土壤有机碳储量空间分布规律和不同土地利用类型对有机碳空间分布的影响。[方法]采用地统计学和GIS相结合的方法。[结果](1)2010年三江平原表层土壤有机碳总储量为1161.28Tg;(2)表层土壤有机碳空间分布变异性较大,中部和西南地区较低,东北、西北、东南地区较高;(3)不同土地利用类型土壤有机碳密度和储量有所不同,旱地表层土壤有机碳储量最大,为412.10Tg,草地最小,表层土壤有机碳储量为2.31Tg;(4)不同植被类型表层土壤有机碳密度大小顺序为:沼泽湿地林地草地水田旱地,沼泽湿地表层土壤有机碳密度为147.84Mg/hm2。[结论]三江平原土壤有机碳密度空间分布存在较大的分异性,土壤有机碳密度的空间分布特征受土地利用类型分布的影响。     

长期施肥下红壤旱地的固碳效率

红壤旱地的有机碳含量普遍较低,通过外源添加有机肥是增加土壤有机碳含量的重要手段。本研究以红壤旱地长期肥料试验为基础,研究了不同施肥处理的土壤有机碳含量和储量的变化规律,并进一步探讨碳投入与玉米产量及土壤碳储量的量化关系。结果表明:施用有机肥可以大幅提升红壤旱地的有机碳含量,氮磷钾+有机肥(NPKM)和有机肥(OM)处理在27年间的增加速率分别为0.08 g/(kg·a)和0.06 g/(kg·a),有机碳储量的增加速率分别为0.24t/(hm~2·a)和0.16 t/(hm~2·a);与不施肥(CK)处理相比,NPKM和OM处理的土壤有机碳含量分别增加了51.5%和42.0%,有机碳储量则分别增加57.1%和45.7%。进一步分析表明,有机碳投入量与土壤有机碳储量变化速率之间存在显著的正相关关系(R~2=0.971 5,P0.001),且线性拟合方程(y=–0.158+0.086x)表明,双季玉米种植下红壤旱地的固碳效率为8.6%,当有机碳投入量为1.84 t/(hm~2·a)时,红壤旱地的有机碳储量保持平衡。因此,施用有机肥是提高红壤旱地有机碳储量的有效途径,固碳效率和土壤有机碳平衡点则可以有效指导红壤旱地有机肥的管理措施。     

上海市绿地表层土壤有机碳储量的估算

本文调查了上海市472个绿地土壤样点,通过对其土壤有机碳含量、密度等指标进行测定分析,最终估算出上海市绿地土壤表层有机碳储量,同时为预测上海市未来十几年的碳库变化提供数据支撑。研究结果表明:①上海市绿地表层(0～20 cm)土壤有机碳空间分异性较大,土壤有机碳含量和密度表现为西高东低,且自中心向四周逐渐增高。②不同绿地类型土壤有机碳含量大小依次为:公园绿地公共绿地道路绿地;有机碳密度的大小依次为:公共绿地公园绿地道路绿地。不同绿地类型土壤有机碳含量和密度差异显著,其中,城区不同绿地类型土壤有机碳含量和密度差异显著(P0.05),但郊区不同绿地类型土壤有机碳含量和密度差异不显著(P0.05)。③2015年上海市绿地表层土壤有机碳储量约为4.26×106 t。预计到2035年,上海市绿地表层土壤有机碳储量约可达到1.53×107 t。     

基于RUSLE模型的云南省土壤侵蚀和养分流失特征分析

准确评估区域土壤侵蚀和养分流失空间分布特征,是开展区域水土保持规划和生态治理的基础。基于GIS空间分析技术和RUSLE模型,对云南省土壤侵蚀和养分流失特征进行定量化分析。结果表明：云南省土壤侵蚀面积为1 835.91×10⁴ hm²,占总面积的48.07%,平均侵蚀模数为15.65 t/（hm²·a）,土壤侵蚀以微度侵蚀、轻度侵蚀为主,但极强烈侵蚀、剧烈侵蚀是区域侵蚀产沙的主要来源。滇西南区土壤侵蚀强度较大,而滇西北区土壤侵蚀强度较小。区域土壤侵蚀主要发生在夏季,旱地是区域侵蚀产沙的主要策源地。流失土层厚度集中分布在0~2 mm/a,平均土层流失厚度为1.19 mm/a。土壤有机质（SOM）、全氮（TN）、速效钾（AK）、有效磷（AP）的平均流失模数分别为820.00,55.19,3.32,0.32 kg/（hm²·a）,4种养分流失量空间分布均存在一定的聚集特征,总体表现为滇西区等西部区域大于东部区域。研究结果可为云南省水土保持规划和水土流失生态环境建设提供科学依据。     

Soil properties influencing erodibility of soils in the Ntabelanga area,Eastern Cape Province,South Africa

Soil erosion has serious off-site impacts caused by increased mobilization of sediment and delivery to water bodies causing siltation and pollution. To evaluate factors influencing soil erodibility at a proposed dam site, 21 soil samples collected were characterized. The soils were analyzed for soil organic carbon (SOC), exchangeable bases, exchangeable acidity, pH, electrical conductivities, mean weight diameter and soil particles’ size distribution. Cation exchange capacity, exchangeable sodium percentage, sodium adsorption ratio, dispersion ratio (DR), clay flocculation index (CFI), clay dispersion ratio (CDR) and Ca:Mg ratio were then calculated. Soil erodibility (K-factor) estimates were determined using SOC content and surface soil properties. Soil loss rates by splashing were determined under rainfall simulations at 360?mmh^?1 rainfall intensity. Soil loss was correlated to the measured chemical and physical soil properties. There were variations in soil form properties and erodibility indices showing influence on soil loss. The average soil erodibility and SOC values were 0.0734?t?MJ^?1?mm^?1 and 0.81%, respectively. SOC decreased with depth and soil loss increased with a decrease in SOC content. SOC significantly influenced soil loss, CDR, CFI and DR (P??1. Addition of organic matter stabilize the soils against erosion.     

中国东北黑土养分空间异质性

Patterns of soil organic carbon (SOC) storage and density in various soil types or locations are the foundation for examining the role of soil in the global carbon cycle. An assessment of SOC storage and density patterns in China based on soil types as defined by Chinese Soil Taxonomy (CST) and the recently compiled digital 11000 000 Soil Database of China was conducted to generate a rigorous database for the future study of SOC storage. First, SOC densities of 7292soil profiles were calculated and linked by soil type to polygons of a digital soil map using geographic information system resulting in a 11000 000 SOC density distribution map of China. Further results showed that soils in China covered 9 281 ×103 km2 with a total SOC storage of 89.14 Gt and a mean SOC density 96.0 t ha-1. Among the 14 CST orders, Cambosols and Argosols constituted high percentage of China's total SOC storage, while Andosols, Vertosols, and Spodsols had a low percentage. As for SOC density, Histosols were the highest, while Primosols were the lowest. Specific patterns of SOC storage of various soil types at the CST suborder, group, and subgroup levels were also described. Results obtained from the study of SOC storage and density of all CST soil types would be not only useful for international comparative research, but also for more accurately estimating and monitoring of changes of SOC storage in China.     

基于土壤剖面测定数据计算中国土壤有机碳贮量

Soil organic carbon (SOC) storage under different types of vegetations in China were estimated using measured data of 2 440 soil profiles to compare SOC density distribution between different estimates, to map the soil organic carbon stocks under different types of vegetation in China, and to analyze the relationships between soil organic carbon stocks and environmental variables using stepwise regression analyses. Soil organic carbon storage in China was estimated at 69.38 Gt (1015 g). There was a big difference in SOC densities for various vegetation types, with SOC distribution closely related to climatic patterns in general. Stepwise regression analyses of SOC against environmental variables showed that SOC generally increased with increasing precipitation and elevation, while it decreased with increasing temperature. Furthermore, the important factor controlling SOC accumulation for forests was elevation, while for temperate steppes mean annual temperature dominated. The more specific the vegetation type used in the regression analysis, the greater was the effect of environmental variables on SOC. However, compared to native vegetation, cultivation activities in the croplands reduced the influence of environmental variables on SOC.     

思茅松人工林土壤有机碳库特征

为探讨思茅松人工造林对土壤有机碳库的影响,以云南省普洱市思茅区8种定植模式及7个林龄的思茅松人工林为研究对象,对0～ 50 cm土层土壤有机碳质量分数及密度进行调查分析.结果表明：1）思茅松人工林土壤有机碳质量分数随土壤深度的增加而降低,8种定植模式13a思茅松人工林0～50 cm土壤有机碳质量分数皆大于思茅松天然林;不同林龄思茅松人工林土壤有机碳质量分数在4～10a处于降低阶段,12a以后开始升高.2）土壤可溶性碳质量分数随土壤深度的增加而减小,土壤微生物量碳主要集中于0 ～10 cm土层.3）8种定植模式思茅松人工林土壤有机碳密度在64.48 ～ 84.30 t/hm2之间,其中2m＆#215;4m定植模式最大,1m＆#215;1m模式最小;土壤可溶性碳密度数值范围为0.30 ～0.42 t/hm2,土壤微生物量碳密度为0.49 ～ 1.29 t/hm2;4～ 14 a思茅松人工林土壤有机碳密度和可溶性碳密度随林龄的增加呈现先降后升的特点,14a时土壤有机碳密度达92.14 t/hm2,可溶性碳密度达0.42 t/hm2;土壤微生物量碳密度10a时最大,达0.92 t/hm2.研究表明思茅松人工林具有较强的土壤碳积累能力.     

县域尺度红壤丘陵区水稻土有机碳模拟

区域尺度土壤有机碳储量的时空变化及其管理是全球气候变化和农业可持续发展研究的重要内容。本文以中亚热带红壤丘陵区的江西省余江县为例,基于12a的长期试验和1998年、2001年的野外定位采样对比研究,利用反硝化分解模型?DNDC(Denitrification-Decomposition)在田块和县域尺度研究了县域尺度表层(0~20 cm)水稻土有机碳储量的时空变化规律。结果表明,以长期试验数据验证,DNDC模型可以较好地模拟水稻土表层有机碳的长期动态变化。2001年农田水稻土(面积为3.6×108m2)表层(0~20 cm)有机碳总储量为2.9×109kg,平均土壤有机碳密度为6.0 kg m-2。1998年至2001年余江县水稻土表层土壤有机碳库逐年增加,年际平均变化量为3.0×107kg。通过对余江县水稻田模拟不同碳投入的情景,分析预测1998年至2017年土壤有机碳储量,种植绿肥提高秸秆还田比率同时减少化肥的投入,可有效地增加红壤区域有机碳蓄积。     

典型喀斯特高基岩出露坡地表层土壤有机碳空间异质性及其储量估算方法

本研究基于详尽、系统的土壤采样调查,研究了喀斯特高基岩出露坡地典型样地(100 m×100 m)内表层土壤(0~15 cm)有机碳(SOC)含量的空间异质性特征,并以土壤斑块加和法为基准,探讨了传统空间插值方法和基于岩石出露率、土深校正的空间插值方法在喀斯特高基岩出露地区土壤表层有机碳储量估算中的适用性。结果表明,研究区SOC和容重均值分别为75.5 g·kg-1和0.8 g·cm-3,变异系数分别为30.6%与47.3%,皆呈现中等变异;SOC半变异函数的最优拟和模型为指数模型,块金值和基台值分别为260.8与521.7,变程为52.5 m,其半变异函数分别在滞后距0~15.2 m与34.7~54.2 m范围内呈现明显的各向异性,说明在该尺度范围内微地貌与地形显著影响SOC的空间分布;利用土壤斑块加和法估算的样地表层SOC储量和碳密度分别为983.8 kg和0.1 kg·m-2,利用传统空间插值方法估算的表层SOC储量和碳密度分别为86 264.0 kg和8.6 kg·m-2,利用基于岩石出露率、土深校正的空间插值方法估算的表层SOC储量和碳密度分别为2 712.8 kg和0.3 kg·m-2。其中传统空间插值方法大大高估了喀斯特地区表层SOC储量和碳密度值,用该方法估算的SOC储量为该区SOC实际储量的87.7倍,其误估率为8 668.4%。说明传统地统计学方法不适合估算喀斯特高基岩出露坡地表层SOC储量及碳密度。而基于岩石出露率、土深校正的空间插值方法大大降低了估算喀斯特高基岩出露坡地表层SOC储量和碳密度的误差,为该区SOC实际储量及碳密度的2.7倍。说明校正后的地统计方法在估算该区高基岩出露坡地表层SOC储量时具有一定的适用性。以上研究表明,地统计方法是表示该区SOC空间分布的有效手段,但由于传统地统计方法难以精确拟合高基岩出露坡地土壤斑块的空间分布、微地貌特征、岩石出露率以及土层深度等信息,在估算同类坡地SOC储量和碳密度时必须修正估算公式以接近实际值。