土壤数据源和制图比例尺对旱地土壤有机碳储量估算的影响

明确不同来源土壤剖面数据建立的大、中、小系列制图比例尺对旱地有机碳储量估算的影响对于全球碳循环研究具有重要意义。以江苏北部(简称"苏北地区")3.9×106多hm2旱地为例,系统分析了我国目前常用《县级土种志》、《地级市土种志》、《省级土种志》和《中国土种志》中记录的土壤剖面数据分别建立的1∶5万、1∶25万、1∶50万、1∶100万、1∶400万和1∶1 000万数据库对有机碳储量估算的影响。结果表明,与数据最详细、记录有983个土壤剖面的《县级土种志》1∶5万尺度有机碳密度和储量相比,其他土壤数据源建立的不同制图尺度数据库相对偏差分别在1.94%~23.53%与0.02%~22.86%之间,T检验表明大多数制图尺度土壤数据库的估算结果与《县级土种志》1∶5万尺度之间存在极显著差异(p0.001),这说明在今后国家或区域尺度土壤有机碳储量估算中选择适宜的土壤数据源和制图尺度是非常重要的。     

青藏高原土壤有机碳储量与密度分布

采用全国第二次土壤普查数据结合作者的实测数据,利用1∶100万土壤数据库对青藏高原土壤有机质层、土壤矿质层及整个剖面的土壤有机碳密度和土壤有机碳储量分别进行了估算。结果表明:青藏高原的平均土壤有机碳密度约为C 7.2 kg m-2,较前人的C 8.01~19.05 kg m-2全国平均土壤有机碳密度偏低。青藏高原总的土壤有机碳储量约为18.37 Pg,其中有机质层土壤有机碳储量约占38.14%,矿质层土壤有机碳储量则占61.86%。     

江苏表层土壤有机碳密度和储量估算和空间分布分析

基于1:50万的江苏土壤图和江苏土壤的数据,运用地理信息系统技术,对江苏表层土壤有机碳密度及储量做出估算,并且分析了土壤有机碳密度的空间分布差异。结果表明:土壤有机碳密度介于4.2kgm-2到20.32kgm-2之间,土壤有机碳储量为673892.8×106kg;土壤有机碳密度具有高度的空间变异性,兴化、南通和无锡的有机碳密度最高,沿海地区的有机碳密度比较高,最低的为淮阴及其附近地区。     

中国陆地土壤有机碳储量估算及其不确定性分析

土壤有机碳密度和储量的统计对于研究土壤碳循环至关重要.为提高土壤有机碳密度和储量的估算精度,明晰导致估算存在不确定性的内在原因,根据第二次土壤普查资料,采用两种方式、两种土层厚度、两个公式以及3种碳密度取值方法估算了中国土壤有机碳储量,结果表明,中国陆地土壤有机碳储量大致在50.6～154.0 Pg(1 Pg=1015 g)之间,平均储量为(102.3±51.7)Pg;估算的不确定性处于25.5%～30.4%之间.中国陆地土壤有机碳储量估算结果差异以及不确定性主要来源于以下几个方面:碳密度的取值方法不同,估算深度不一致,计算公式不统一,基础数据不一样以及制图尺度差异.本文研究结果认为基于GIS数字土壤图,采用标准1 m厚度土层,运用不考虑大于2 mm砾石含量的碳密度计算公式以及分土层累计计算法是估算中国陆地土壤有机碳储量最优方法.     

中天山北坡垂直带土壤有机碳密度分布特征

以乌鲁木齐河流域为重点研究区,利用实测典型土壤剖面特征数据估算土壤有机碳密度,就剖面有机碳和表层有机碳之间,剖面有机碳、表层有机碳和海拔高度之间,土壤剖面有机碳密度与发生层深度之间以及不同土壤类型土壤有机碳密度的分布特征进行相关分析,结果表明:在中海拔区域,土壤有机碳的密度最大且含量最高。发生层越厚,土壤的发育程度就越高,土壤有机碳密度也就越大,有机碳的含量就越高。全剖面和表层土壤有机碳密度值分别为46.91,13.95 kg/m²。不同土壤类型的土壤有机碳密度存在着显著差异。     

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。     

制图尺度对CO_2浓度升高情景下旱地土壤有机碳模拟的影响

基于土壤数据库的动态模型预测未来二氧化碳(CO_2)浓度升高下农田有机碳变化是实施农业固碳的基础,但目前基于不同制图尺度土壤数据库对旱地有机碳模拟结果的影响尚不清晰,一定程度上增加了农业管理措施制定的风险性。基于此,选择江苏北部(简称"苏北地区")3.90×10~6 hm~2旱地为例,运用生物地球化学过程模型(Denitrification and Decomposition,DNDC)模拟未来CO_2浓度升高下该地区1:5万、1:25万、1:50万、1:100万、1:400万、和1:1000万制图尺度的土壤有机碳变化。结果表明:2010—2039年间CO_2浓度在目前正常增加速率(1.9ppm a~(-1))的基础上提高0.5倍、1倍和2倍,苏北旱地数据最详细的1:5万尺度年均固碳速率分别为357 kg hm~(-2)、360 kg hm~(-2)和365 kg hm~(-2)。但进一步从其他制图尺度来看,由于使用的土壤数据库不同导致有机碳模拟结果差异很大。以1:5万尺度年均固碳速率为基准,3种CO_2浓度情景处理下1:25万~1:1000万尺度的模拟误差分别在0.89%~60.55%、0.81%~60.71%和0.15%~61.02%之间,这说明未来CO_2浓度升高的大背景下我国旱地土壤有机碳模拟中选择适宜的制图尺度非常重要。     

不同植被下中国土壤有机碳的储量与影响因子

基于第二次土壤普查和新疆土壤调查等 2 4 4 0个典型土壤剖面数据和 1∶4 0 0万中国植被图 ,对中国不同植被类型下的 1 0 0cm和 2 0cm厚度土壤有机碳密度和储量进行估算 ,绘制了土壤有机碳储量的地理分布图 ,并且对土壤有机碳储量与生境条件之间的关系进行统计分析。结果表明 :不同植被类型下的土壤有机碳密度存在显著差异 ,草甸和森林最高 ,灌木和农田次之 ,再其次是草原 ,最低的是荒漠 ;基于植被分类计算的我国 1 0 0cm和 2 0cm厚度土壤有机碳总储量分别为 6 9.38Gt和 2 3.81Gt。 1 0 0cm深度土壤碳储量在森林、农田、灌丛、草甸、草原、荒漠植被下分别为 1 7.39Gt、1 4 .6 9Gt、1 3.6 2Gt、1 2 .2 2Gt、7.4 6Gt、3.93Gt;土壤有机碳储量的空间分布差异明显 ,具有明显地域性 ,青藏高原东南地区、阿尔泰山和天山山地等高寒草甸、灌丛草甸区是土壤有机碳储量最高的地区 ,其次是东北地区北部的针叶林、草甸区和我国南方的亚热带阔叶林区 ,土壤有机碳储量最低的地区是西北地区和藏北高原的荒漠、草原干旱区 ;在不同生态系统中环境变量对土壤有机碳储量的影响是不同的 ,在温带草原年平均温度是土壤有机碳储量主要控制因素 ,而对于针叶林海拔是导致土壤有机碳储量变异的主导因子 ;随着研究尺度的细化 ,环境变     

干旱半干旱区农田土壤碳垂直剖面分布特征研究

以中国干旱半干旱区农田土壤为研究对象,通过收集自然农田和长期定位站点(178个剖面,0~100 cm土层)农田土壤碳的数据并对其进行整合,分析了农田土壤有机碳和无机碳含量的垂直剖面分布特征及其影响因素。结果表明,随土层深度增加,农田土壤有机碳呈下降趋势,表层含量高于底层;不同地区农田土壤无机碳含量变化趋势不一,随土壤深度增加整体呈现升高的趋势,但是也有一些地区呈现下降趋势。土壤剖面深度为100 cm的农田土壤有机碳和无机碳密度平均值分别为8.33和15.83 kg m-2,农田土壤无机碳储量大约是土壤有机碳的2倍。土壤深度为0~30 cm的有机碳占100 cm总有机碳含量的45%,无机碳仅占100 cm总无机碳含量的29%;土壤无机碳主要集中在30~100 cm土层,占100 cm总无机碳含量的71%,远高于有机碳在此土层占100 cm总有机碳含量的百分比(55%)。综合自然农田和长期定位站点农田土壤碳的数据,土壤容重与土壤p H是影响农田土壤有机碳和无机碳分布特征的重要因素:自然农田土壤有机碳与土壤p H(R2=0.61,p0.01)和土壤容重(R2=0.64,p0.01)呈显著负相关;长期定位站点土壤无机碳与土壤p H(R2=0.56,p0.01)和土壤容重(R2=0.63,p0.01)呈显著正相关。中国干旱半干旱区农田土壤有机碳和无机碳的分布特征与影响因素,将为陆地生态系统碳储量估算提供数据基础与理论支撑。     

重庆市土壤有机碳库的估算及其空间分布特征

基于重庆市第二次土壤普查的1411个土壤剖面数据，结合重庆市土壤图、土地利用现状图和行政区划图，在地理信息系统技术的支持下，对重庆市土壤有机碳密度及储量进行了估算、同时引入有机碳丰度指数这一指标，对有机碳在不同土壤、不同区域以及不同景观中的分布特征进行了分析。结果表明：重庆市20cm和100cm深度的土壤有机碳储量分别为0．27Tg和1．0Tg；20cm深度的土壤有机碳密度介于0．33～30．36kg／m^2之间．100cm深度的土壤有机碳密度介于1．27～72．69kg／m^2之间；重庆市土壤有机碳库在不同土壤、不同区域以及不同景观的分布具有高度的空间变异性，100cm深度的土壤、区域和景观有机碳丰度指数分别为0．58～1．95，0．55～1．39和0．46～1．58．与气候、植被、人类活动等因素密切相关。     

长期定位施肥对棕壤有机碳的影响

通过对棕壤有机肥和化肥长期定位施肥的研究表明,长期施肥对耕层土壤有机碳含量和有机碳储量有显著性影响(P<0.05)。与试验前土壤相比,施用有机肥能显著增加土壤有机碳含量和储量;当有机肥和无机肥配合施用时,其促进作用明显大于单施化肥。单施化肥能够提高土壤有机碳含量和储量,但增加幅度不大。经过26年施肥,不同层次土壤有机碳含量有一定程度的升高,随着土层的加深,有机碳含量迅速下降,各处理之间无明显差异。     

大兴安岭森林土壤矿物结合态有机碳与黑碳的分布及土壤固碳潜力

稳定性土壤有机碳(SSOC)决定着土壤抗干扰与固碳能力。量化了大兴安岭森林土壤两种典型的SSOC:矿物结合态有机碳(MOC)与黑碳(BC),并以矿物结合态碳库为碳饱和容量来估算土壤的固碳潜力。MOC的量化采取物理分组和化学分离两种方法,BC的分析采用重铬酸钾氧化法。结果表明:粒级分组方法过高估计了MOC,矿物结合态有机质中的有机碳并非完全与矿物络合。BC占土壤有机碳(SOC)的比例约为25.4%,其中,颗粒有机质(POM)中BC所占比例约为26.3%,说明颗粒有机碳(POC)并非绝对属于活性组分。表层土壤碳饱和水平达到了97.8%,而深层仅有21.2%,表明深层土壤的固碳潜力巨大,为当前深层SOC储量的1.86倍。目前的碳饱和理论均以SSOC为基础,然而,BC于POM中的存在说明了POC在土壤固碳潜力中的重要性。     

土壤中钙键和铁/铝键结合的有机碳差异的比较

为研究矿质元素在有机碳矿化中所起的作用,以棕壤、黄棕壤、红壤为供试土壤,比较了不同利用方式和施肥处理土壤中钙键、铁/铝键结合的有机碳的差异。结果表明,从北至南的地带性土壤(棕壤、黄棕壤和红壤)系列中,全钙及与有机碳结合的钙依次降低,钙键结合的有机碳占有机碳总量的比值依次升高;铁/铝键结合的有机碳及其占全碳的比值依次升高。与自然土壤相比,耕作土壤在不施肥条件下,钙键有机碳、铁/铝键有机碳占有机碳总量的比值增加,且铁/铝键有机碳占有机碳总量比值的增加率始终比钙键有机碳占有机碳总量比值的增加率要高;覆膜比不覆膜时铁/铝键有机碳占有机碳总量比值的增加率比钙键有机碳占有机碳总量比值的增加率高得多。这表明,与全土有机碳相比,有机碳矿化稳定性由高到低依次是铁/铝键有机碳、钙键有机碳、全土有机碳。     

黑土农田土壤有机碳演变研究进展

在我国, 由于国家粮食安全的需要, 关注黑土、研究黑土的人越来越多, 尤其是黑土可持续利用及其与环境的关系已成为当今研究的热点问题。黑土研究领域中最活跃的部分是黑土农田土壤有机质(碳)的研究。基于此, 本文依据有关文献资料, 简述了我国黑土的分布、黑土开垦历史、农田土壤有机碳的演变及其在农业上的贡献, 系统分析了国内外农田土壤碳研究的方法及其进展, 指出了开展我国黑土农田土壤碳演变及其预测研究的现实意义及其潜在价值, 建议未来应侧重黑土农田土壤有机碳的变化与调控方面的研究, 即在黑土农田土壤有机碳的定向培育技术、指标体系和量化表征评估方法、预测模型等方面有所突破, 最终形成黑土农田土壤有机碳保护和利用的理论和方法。     

Landuse impacts on soil organic carbon fractions in different rainfall areas of a subtropical dryland

Landuse can alter soil organic carbon (SOC) fractions by affecting carbon inflows and outflows. This study evaluated changes in SOC fractions in response to different landuses under variable rainfalls. We compared cropland, grassland and forest soils in high rainfall (Islamabad ~1142 mm) and low rainfall (Chakwal ~667 mm) areas of Pothwar dryland, Pakistan. Forest soils in both rainfall areas had highest SOC (11.32 g kg^?1), particulate organic carbon (POC, 1.70 g kg^?1), mineral-associated organic carbon (MOC, 7.17 g kg^?1) and aggregate-associated organic carbon (AOC, 7.86 g kg^?1). However, in rangeland and cropland soils, these varied with rainfall. Under high rainfall, SOC and MOC were 12% and 17% higher in rangeland than in cropland while POC and AOC were equal. Under low rainfall, SOC and MOC were higher in rangeland than in cropland by 7.21 and 1.79 g kg^?1 at 0–15 cm and equal at 15–30 cm depth. POC and AOC were higher in rangeland than in cropland, in both depths. Averagely, SOC, POC, MOC and AOC were 26%, 68%, 76% and 30% higher in high rainfall than in low rainfall soils. Sensitivity of SOC fractions to landuses observed under different rainfalls could provide useful information for soil management in subtropical drylands.     

新疆三工河流域土壤碳库的估算

以土壤生态系统为基本单元,在对土壤有机碳、无机碳及相关资料调查分析的基础上结合GIS技术,对三工河流域土壤碳库进行了估算。结果表明三工河流域总碳储量约为11. 18Pg,其中有机碳占48. 54%,约为5. 43Pg,无机碳约占到51. 46%,约为5. 75Pg。     

Estimating the carbon stock of a blanket peat region using a peat depth inference model

At the global scale peatlands are an important soil organic carbon (SOC) pool. They sequester, store and emit carbon dioxide and methane and have a large carbon content per unit area. In Ireland, peatlands cover between 17% and 20% of the land area and contain a significant, but poorly quantified amount of SOC. Peatlands may function as a persistent sink for atmospheric CO₂. In Ireland the detailed information that is required to calculate the peatland SOC pool, such as peat depth, area and carbon density, is inconsistent in quality and coverage. The objective of this research was to develop an improved method for estimating the depth of blanket peat from elevation, slope and disturbance data to allow more accurate estimations of the SOC pool for blanket peatlands. The model was formulated to predict peat depth at a resolution of 100 ha (1 km²). The model correctly captured the trend and accounted for 58 to 63% of the observed variation in peat depth in the Wicklow Mountains on the east coast of Ireland. Given that the surface of a blanket peatland masks unknown undulations at the mineral/peat interface this was a successful outcome. Using the peat depth model, it was estimated that blanket peatland in the Wicklow Mountains contained 2.30 Mt of carbon. This compares to the previously published values ranging from 0.45 Mt C to 2.18 Mt C.     

高寒草原坡面土壤活性有机碳分布特征分析

活性有机碳是土壤有机碳中最活跃的部分,在土壤碳循环中起着非常重要的作用。以西藏当雄高寒草原坡面为研究对象,对不同高度坡位上表层土壤(0~10 cm)活性有机碳(Labile organic carbon)含量分布特征进行分析。结果表明:相同高度坡面不同位置上土壤活性有机碳和总有机碳含量差异较小,标准差分别为0.0273~0.1642和0.0301~2.2835之间;土壤活性有机碳占总有机碳比例在6%左右;随着坡位高度的升高土壤活性有机碳和总有机碳含量均呈增加趋势;回归分析表明,土壤活性有机碳与总有机碳之间呈极显著正相关关系(r=0.9383),回归方程为y=0.0763x-0.4634;与<0.002 mm粘粒含量呈正相关关系(y=0.0548x+1.4847),但相关性未达显著水平(r=0.6488);土壤总有机碳和<0.002 mm粘粒含量可以分别88.04%和42.1%地解释土壤活性有机碳含量的差异。     

黑碳添加对土壤有机碳矿化的影响

通过室内培养试验,向土壤中分别添加不同温度制备的黑碳,热解温度分别为350℃(T350)、600℃(T600)和850℃(T850),研究了黑碳添加对土壤有机碳矿化的影响。结果表明,不同温度条件制备的黑碳在15℃和25℃培养条件下,土壤CO2释放速率总的趋势是前期分解速率快,后期缓慢。在整个培养过程中(112天),随着培养时间的延长,土壤CO2释放速率下降趋势逐渐降低,CO2释放速率相对值的大小随着培养温度的的升高而增大。在不同温度培养条件下,添加黑碳后土壤CO2-C累计量均是T350>T600>T850,T350土壤CO2-C累计量最高分别为415.26 mg/kg和733.82 mg/kg。添加不同黑碳后,土壤有机碳矿化增加率存在极显著差异(p<0.01),表明不同温度制备的黑碳对土壤有机碳矿化的影响显著。