安徽省贵池区农田土壤有机碳分布变化及固碳意义

采用布点采样、室内分析测试方法,研究了安徽省贵池区农田土壤有机碳分布变化.结果表明,水稻土土壤有机碳含量及碳密度高于旱作土.贵池区(县域尺度)1984年水田耕层有机碳含量比旱地高出1/3,有机碳密度高出约5%.根据2005年贵池区土壤调查监测数据统计分析得出:水田耕层有机碳含量比旱地高出45.18%,有机碳密度高出23.73%.对比贵池区1984年和2005年两个时段的农田土壤有机碳的含量和碳密度:水稻土有机碳含量年均提高了2.01%,有机碳密度年均提高了3%;旱作土有机碳含量年均提高了1.11%,有机碳密度年均增加了1.3%.农田土壤有机碳含量与土壤性质相关.贵池区农田土壤有机碳与速效磷、碱解氮旱正相关,水稻土粘粒含量与有机碳含量呈正相关,而旱作土则无线性相关.     

丝栗栲林下土壤有机碳及其组分的时空年变化特征

以江西大岗山天然丝栗栲Castanopsis fargesii林下土壤为研究对象,分析土壤有机碳、活性碳和缓效碳质量分数的时空变化特征,为该区域丝栗栲林土壤生态系统固碳现状评价与林业持续管理策略的制定提供理论依据。通过重铬酸钾容量法及室内28 ℃恒温条件下矿化培养和双指数方程拟合方法分别获取不同时期土壤有机碳总量以及土壤活性碳和缓效碳质量分数。土壤有机碳、活性碳和缓效碳质量分数的时空变化采用单因素方差分析方法,数据间的多重比较采用最小显著差（LDS）法。结果表明:土壤有机碳总量以及土壤缓效碳和活性碳质量分数具有相同的剖面特点,0~20 cm表层富集现象明显;和其他时期相比,8月层间质量分数变化最强烈（P < 0.05）。0~100 cm深度范围内,土壤有机碳总量以及活性碳和缓效碳质量分数都表现出4-6月增加、8月最大,其后降低的时间变化特征。4-6月和8-10月0~20 cm土壤缓效碳—活性碳转化强烈,土壤缓效碳质量分数变化显著（P < 0.05）,成为影响该阶段土壤有机碳总量显著变化的重要因素。土壤活性碳质量分数没有明显的时间差异变化;4-6月是0~20 cm土壤活性碳质量分数增速最快的阶段,增加速率达1.30 g·kg-1·月-1,但由于受到活性碳—缓效碳强转化和梅雨淋洗的影响,土壤活性碳质量分数没有出现明显增加。土壤有机碳总量和缓效碳质量分数的时空变化特征更为一致。     

土壤有机碳储量的估算研究进展

就土壤碳循环与全球变化,人类活动对土壤有机碳库的影响,土壤有机碳库的估算等主要研究进展进行了分析综述,并基于空间尺度对相关估算方法进行了分析和评价。     

区域农田土壤有机碳储量与变化研究

土壤有机碳库是陆地生态系统的主要组成部分,选取典型红壤和水稻土区域的湖南省宁乡县为研究对象,采用常用的土壤类型法对区域农田土壤有机碳储量进行估算,在前期建模研究工作基础上,假设现有土地利用和耕作措施稳定的情况下,模拟预测农田土壤有机碳变化。     

半干旱区土壤有机碳时空变异特征研究

清晰地认识区域土壤有机碳的时空变异特征,能够为土壤质量动态监测和科学利用土地资源提供重要保障。选择赤峰市敖汉旗作为研究区,在实测调查数据的基础上,对比分析了敖汉旗在1985-2014年土壤有机碳的时空变异特征。结果表明： 1985年和2014年土壤有机碳含量分别为6.91和7.49 g·kg-1,且在空间上均呈现由南向北逐渐降低的分布特征。1985年,土壤有机碳含量在研究尺度内具有较强的空间自相关性,经过30 a的变化,农、林、草3种土地有机碳含量平均分别增长5.92%、10.22%与8.47%,土壤有机碳的空间自相关距离缩短。退耕还林、还草以及沙地植被恢复后,土壤有机碳含量均有显著提升。     

土壤有机碳分类研究进展

阐述了土壤有机碳的概念,按土壤有机碳的化学组成、化学性质及其与不同大小的土壤颗粒结合的情况及比重等,主要从化学和物理两个方面综述了土壤有机碳的分类方法.认为土壤活性有机碳能够灵敏、准确、真实地反映土壤有机碳的存在状况以及土壤质量变化,提高土壤活性碳库有利于提高土壤肥力从而增加作物产量;而缓效性碳和惰性碳可能有利于土壤物理性质改善,土壤固碳增加可提高土壤应对气候变化的能力.     

基于时空变异的旱地土壤有机碳含量最优预测插值方法

以3.93×10⁴ km²江苏北部旱地为试验区,基于1980年和2008年两期土壤样点数据,采用8种确定性和4种地统计学插值方法预测不同时期土壤有机碳含量,并筛选出时空演变下适宜的插值方法。结果表明：1980—2008年试验区土壤有机碳含量呈上升趋势,而空间变异性和自相关性有所减弱;1980年试验区土壤有机碳含量的最优预测插值方法为反高次曲面函数法,其相关系数和均方根误差分别为0.57和2.08 g·kg^-1;2008年试验区土壤有机碳含量的最优预测插值方法为普通克里金法,其相关系数和均方根误差分别为0.60和2.17 g·kg^-1。总体来看,试验区土壤有机碳含量的时空变异性对不同插值方法的预测精度有很大影响。     

土壤有机碳作用及转化机制研究进展

对土壤有机碳作用的综述研究显示:直至20世纪末,对于土壤有机碳的研究主要集中于阐明具不同化学结构有机物质在土壤中的功能,如胡敏酸、富里酸、黄腐酸的化学结构特征及在土壤肥力中的作用。中欧近年的研究则更关注按照有机碳在土壤中的转化特征进行分组,尝试建立这一分组与土壤有机碳功能的关联。按照转化特征,土壤有机碳可分为稳定性有机碳和营养性有机碳两大类型。前者主要指封存于土壤黏粒中的有机碳,很难被土壤微生物分解和矿化。后者主要指通过作物收获后地表及根系残留物、还田秸秆、有机肥施肥进入土壤的有机碳,是土壤有机碳中易于转化的、活跃的组分,也是形成土壤腐殖质和团聚体的主要前体物质。对土壤肥力具有重要意义。多点长期定位试验研究结果显示:土壤有机碳含量实际上表达了土壤中有机碳输入与分解两个过程的动态平衡。当输入量小于矿化量,将导致土壤有机碳含量和土壤肥力下降。当每年输入的有机碳量大于矿化量,土壤有机碳含量会持续上升;直至每年输入量与矿化量相等,土壤有机碳含量不再增加,此时,土壤有机碳含量达到平衡点。在一般农业生产条件下,达到平衡点的时间周期为20—30年。在营养性有机碳投入量过高情况下,这一动态平衡系统也会...     

土壤碳库及其变化研究进展

土壤碳库变化对于全球温室效应、全球碳循环有重大的影响,土地利用方式变化而致的土壤碳库亏缺是大气CO2浓度升高的主要原因之一,发挥土壤碳汇效应已成为降低大气温室气体浓度、减缓全球温室效应的简便有效方法.综述了土壤碳库变化与全球温室效应的关系,详细介绍了当前国内外土壤碳库储量与分布以及土壤有机碳库变化动态与潜力研究的现状,并重点分析国内已有研究中存在的问题,最后提出开展土壤碳库及其变化研究的必要性与可能性,指出未来研究方向.     

土壤有机碳和无机碳耦合关系研究进展

干旱、半干旱地区土壤碳库由土壤有机碳(SOC)和无机碳(SIC)组成。由于土壤有机碳和无机碳之间存在耦合关系,有机碳含量变化可能会导致无机碳含量变化,反之亦然。过去农田土地管理和退耕还林等措施增加碳库侧重土壤有机碳,但是由于土壤有机碳和无机碳耦合关系机理尚不清楚,土壤有机碳增加可能对土壤无机碳造成的影响了解不足,不利于精确估算土壤碳汇变化情况。总结土壤有机碳和无机碳耦合关系情况,并从土壤有机碳向无机碳转移、土壤无机碳对土壤有机碳的保护作用等方面探究土壤有机碳和无机碳耦合机理,并提出未来研究需要加强的几个方面。     

2009—2019年红壤典型区水稻土有机碳组分库时空变化

为及时掌握土壤有机碳组分库的时空变化,本研究基于历史采样信息开展新一轮土壤样品采集,进行100 d土壤呼吸培养实验,借助三库一级动力学模型,获得土壤活性碳库大小（C_a）、缓效性碳库大小（C_s）和惰性碳库大小（C_r）,以揭示2009—2019年江西省东乡地区表层水稻土C_a、C_s和C_r的时空变化及主要影响因子。结果表明：2009—2019年研究区表层水稻土平均总有机碳（TOC）、C_a和C_s减少,而平均C_r增加;TOC、C_a、C_s和Cr的变化速率分别为-0.04、-0.02、-0.07 g·kg^-1·a^-1和0.05 g·kg^-1·a^-1（P>0.05）。土壤属性对2019年东乡地区表层水稻土TOC、C_a和C_r的空间变异影响较小,而土壤全氮（TN）对TOC、C_s和C_r的变异均有较大贡献,在制定水稻土固碳措施时,应关注土壤N含量的协同变异。此外,近10年来研究区北部和中部地区水稻土有机碳组分变化幅度较大,而西南和东南地区变化幅度较小,因此,未来红壤区水稻土固碳应重视各有机碳组分的时空分异。     

不同有机物料还田对农田土壤有机碳以及微生物量碳的影响

为促进农业有机废弃物料的循环利用,选用来自5个涉农系统的有机物料(酒渣、沼渣、菌渣、猪粪和农田秸秆)进行还田,以单施化肥为对照研究其对土壤有机碳(Soil organic carbon,SOC)、微生物量碳(Microbial carbon,MBC)以及微生物商(Microbial quotient,Qmb)的影响。2011—2013年的数据结果表明:1)与无机肥对照相比,有机物料还田显著促进土壤SOC的积累,3年平均提高43%;其中沼渣和菌渣的效果好于猪粪、酒渣与秸秆,农田系统外的有机物料优于秸秆,更有利于SOC的积累。2)有机物料促进MBC的增加,较对照平均增加34%,其中酒渣、秸秆和猪粪对MBC的影响大于沼渣与菌渣。3)5种物料中,酒渣和秸秆还田提高土壤Qmb值;沼渣和菌渣还田降低土壤Qmb值,提高SOC的稳定性。     

土壤有机碳储量及影响其分解因素

土壤有机碳库的平衡状况与大气CO2含量密切相关。综述了土壤有机碳储量及影响土壤有机碳分解变化的因素,着重介绍土地利用方式、环境因子及添加有机物料等对土壤有机碳的影响,并提出今后农田土壤有机碳的研究方向。     

用计算机模型验证土壤有机碳周转负反馈作用现象与机理

有机物料腐殖化系数（h）与有机碳降解系数（k）是控制土壤有机碳周转过程的两个关键参数,为研究有机碳含量对该两参数的影响,应用计算机模型探讨有机碳含量对自身周转作用的影响以及相应的机理。结果显示,有机碳含量的动态变化不能反映有机碳含量是否对自身周转造成影响,但有机碳含量与碳输入水平的关系可以反映有机碳含量的作用：即不管该两参数是否与有机碳含量有关,有机碳含量均随着时间延长而渐近线增加或降低至平衡值;当假设两参数与有机碳含量无关,则有机碳含量随碳输入水平增加呈直线增加;但当假设有机碳含量通过有机碳周转负反馈作用影响该两参数,即h随有机碳含量增加而降低,且k同时增加,则有机碳含量随碳输入水平增加而渐近线增加。进一步验证该负反馈作用机理分析也发现,当考虑负反馈作用的机理时,有机碳含量随着碳输入水平增加而渐近线增加。因此有机碳周转负反馈作用合理,在计算机模型构建中考虑该影响因素是必要的,也是可行的。     

杉木人工林土壤有机碳的垂直分布特征

以杉木Cunninghamia lanceolata人工林为研究对象,并以不同经营方式的杉木人工林采伐迹地为对照,研究了杉木人工林不同层次土壤中有机碳的垂直分布特征及其与土壤pH值、全氮、C/N比的相关关系.结果表明:杉木人工林土壤有机碳质量分数随着土壤深度的增加而下降,不同层次土壤有机碳质量分数的分异表现为:0～15 cm土层(20.6 g·kg-1)＞15～30 cm土层(17.1 g·kg-1)＞30～45 cm土层(12.4 g·kg-1)＞45～60 cm土层(9.8 g·kg-1)＞60～75 cm土层(8.2 g·kg-1),3种不同经营方式杉木人工林采伐迹地土壤中平均有机碳质量分数依大小顺序排列为:杉木林地(13.6 g·kg-1)＞经济林地(12.3 g·kg-1)＞农用后撂荒地(11.0 g·kg-1).杉木人工林不同层次土壤有机碳质量分数与土壤pH值呈线性正相关,相关系数r≥0.40,与土壤全氮、C/N比呈显著的线性正相关,相关系数分别为r≥0.81和r≥0.87.图2表2参14     

经营干扰对森林土壤有机碳的影响研究概述

陆地碳循环与全球气候变化之间的相互关系是当前环境问题研究的核心内容之一.森林是陆地生态系统中最大的有机碳的贮库,是陆地生态系统中重要的碳汇和碳源,且和人类的活动息息相关.结合国内外农、林业研究成果,就施肥、耕作、栽培方式、森林采伐和森林火灾等因素对森林土壤有机碳的影响进行了评述.初步认为:施用有机肥和矿质肥料,对土壤有机碳储量有很大的提高作用;对耕作土壤应该采取保护性措施,降低耕作强度或采取免耕覆盖、作物残留物管理、降低夏季休闲等措施使农业土壤由碳源转变为碳汇;由于土地开垦引起土壤有机碳的损失,因此对不适宜长期持续性耕作的土地和因植被破坏退化严重的土地,采取改变土地利用方式,植树种草,恢复和保护多年生植被.通过人为管理措施,科学地利用和保护有限的土地资源,减缓土壤中温室气体排放,增加土壤有机碳的截存,提高土壤质量.参41     

土地利用变化对土壤水稳性团聚体轻组有机碳的影响

对福建省建瓯市农业利用(坡耕地、茶园、橘园)和林业利用(杉木、木荷、封育)土地不同土层(0-10 cm、10-20 cm)土壤团聚体轻组有机碳进行研究.结果表明:土壤表层团聚体轻组物质含量一般高于次表层,它们占土壤质量比例分别为0.01%-0.42%与0.01%-0.28%,林地土壤团聚体轻组有机碳浓度显著高于农地.林地开垦农用后,土壤各粒级团聚体轻组碳都发生大幅度损失(橘园除外),轻组有机碳贮量损失最高达90%,土壤总轻组有机碳与>2 mm、0.5-2 mm、<0.25mm粒径团聚体轻组有机碳呈显著正相关.轻组碳比全碳更能反映由于土地利用变化导致有机质损失的敏感程度.     

基于DNDC模型的玉米田土壤有机碳变化模拟预测

为揭示有机碳变化的关键影响因素并为北京地区实现固碳减排目标提供科学依据,利用北京怀柔区前桥梓村玉米田2016-2019年土壤有机碳（soil organic carbon,SOC）实测数据对反硝化-分解模型（denitrification-decomposition model,DNDC）进行验证,选取气候、土壤及秸秆还田等主要影响因子对验证后的DNDC模型进行敏感性分析,模拟了2种典型浓度路径（RCP8.5、RCP4.5）下该农田未来（至2100年）土壤有机碳变化情况。结果显示：经过校验后的DNDC模型可较好地模拟该玉米田SOC变化;初始有机碳含量及秸秆还田率是SOC变化的主要影响因素;RCP8.5及RCP4.5下SOC含量增加明显,土壤碳库在2100年达到平衡,2100年有机碳含量分别达到27.70、29.03 g/kg,分别较初始有机碳含量上升197.85%和212.15%。结果表明,DNDC模型可用于该研究区玉米田有机碳变化预测,该农田持续采用当前施肥和秸秆还田管理方式可实现土壤持续固碳。     

基于Logistic-CA-Markov模型的福州市 土地利用演变与模拟

基于福州市1995年、2005年和2015年3期Landsat影像解译数据以及地形和社会经济统计数据,利用Logistic-CA-Markov耦合模型探讨该地区土地利用变化及其与各驱动力因子之间的定量关系,并对福州市未来土地利用结构进行模拟预测。结果表明：（1）1995—2015年除建设用地持续增加外,其他4类用地均呈现减少趋势;建设用地的增加主要来源于林地和农地。（2）在Logistic回归分析中,林地转变主要受海拔高度因素影响,农地和水体转变主要受用地距离因素影响,建设用地和未利用土地主要受社会经济因素影响。（3）通过验证Logistic-CA-Markov模型具有较高的模拟精度。结果显示,2025年福州市建设用地和水体增加,林地、农地和未利用土地减少,其中1995—2025年建设用地增长速度最快,而未利用土地减少速度最快。     

耕作干扰下喀斯特土壤有机碳损失主要途径及其影响因素

西南喀斯特生态系统原生土壤有机碳(SOC)含量较高,但在开垦后急剧损失,然而目前对SOC损失过程、途径和机制仍缺乏充分认知。本研究基于不同频率翻耕处理(分别隔6、4、2、1个月翻耕一次,以免耕为对照)的原位控制试验,以土壤团聚体为切入点,通过对土壤CO_2排放和可溶性有机碳(DOC)淋失通量进行为期一年的连续监测,探讨了SOC损失的主要途径及其影响因素。结果发现:翻耕导致表层(0～10 cm)土壤SOC和5～8 mm粒级团聚体显著降低;一年后,各翻耕处理平均损失15.4%～27.6%的SOC,土壤DOC淋失量仅占SOC损失量的0.05%～0.10%,而土壤以CO_2形式释放的碳占SOC损失总量的22.7%～35.5%,是土壤碳损失的重要途径之一;SOC损失量与Ca~(2+)、Mg~(2+)淋失总量均呈显著正相关,说明在岩溶作用下以HCO_3-形式淋失是SOC损失的另一重要途径;土壤CO_2排放速率与5～8 mm粒级团聚体含量呈显著负相关,说明翻耕干扰导致5～8 mm团聚体崩解、受团聚体保护的闭蓄态SOC释放后迅速矿化是喀斯特SOC损失的主要机制。