浙江省土壤有机碳密度与储量的初步研究

为正确评价土壤在陆地生态系统碳循环以及全球变化中的作用,运用土壤类型法和GIS估算法对2009—2012年间所采集的145个土壤剖面调查资料进行分析,对土壤类型法与GIS估算法的优劣进行比较,并系统研究了浙江省土壤碳库。结果表明,浙江省陆地土壤碳库约为081～083 Pg,平均碳密度约为808～837 kg·m-2,不同类型土壤的有机碳密度差异较大。浙江省土壤有机碳密度以金衢盆地至台温沿海的东南向条带状区域为低值中心,并沿向北、向西、向南3个方向增加。     

基于GIS的安徽省土壤有机碳密度的空间分布特征

目的深层土壤有机碳库是陆地碳库的重要组成,研究云南省深层土壤有机碳的含量及其影响因素,对云南土壤中污染物的迁移和农作物的生长具有重要意义。方法收集云南省第二次土壤普查资料中570个土壤统计剖面数据,运用土壤类型法对云南省深层土壤有机碳密度(SOCD)进行估算;根据云南省土壤类型图,统计云南省不同类型土壤的深层土壤有机碳储量(SOCR);使用ArcGIS绘制深层SOCD的空间分布图,与云南省表层土壤空间分布进行比较;结合单因素分析对影响土壤有机碳含量的因素进行研究。结果根据Van Bemmelen系数估算所得：云南省30~200 cm深层平均SOCD为44.21 t/hm²,SOCR为1.67×10⁹ t。深层SOCD由滇东南向滇西北方向逐渐增大,与云南省表层土SOCD变化规律相似;并且深层SOCD的分布受海拔、降水量和温度的影响,深层SOCD值与海拔和年均降水量呈正相关,温度与深层SOCD则呈负相关。结论云南省深层土壤SOCD大于全国SOCD的平均值,但均小于云南省0~20 cm表层SOCD。本研究对未来其他地区深层土壤有机碳的研究具有重要参考价值。     

我国东部土壤有机碳的密度和储量

利用土壤有机碳与土壤剖面深度的统计回归模型,根据全国第二次土壤普查资料,计算了我国东部土壤的有机碳密度和储量。结果表明,我国东北地区土壤有机碳密度变幅为2.5—73.3kgC·m-2,其面积加权平均值为10.5kgC·m-2;在232万km2土壤中剖面有机碳总储量为24.36GtC。我国东南热带亚热带剖面土壤有机碳平均密度变幅为3.9—16.7kgC·m-2,其面积加权平均值为9.52kgC·m-2,较东北地区低;在94.3万km2土壤中0—100cm的有机碳储量为9.35GtC。     

福建省土壤有机碳密度和储量的估算

根据福建省第2次土壤普查的基本数据对福建省土壤有机碳储量和密度进行估算,结果表明福建省土壤有机碳总储量为1 575 661×106 t,平均有机碳密度为145 23 t·hm-2,高于全国平均水平.红壤、黄壤和水稻土作为福建省面积分布最广的土壤类型,其有机碳储量占福建省土壤有机碳总储量的93 81%;其有机碳密度分别为146 107 t·hm-2、257 675 t·hm-2和111 633 t·hm-2,均高于全国平均水平.     

土地利用和土地覆被变化对土壤有机碳密度及碳储量变化的影响——以黑龙江省大庆市为例

以2019年为研究时间结束节点,分别以10 a的短期时间间隔、35 a的较长期时间间隔,通过遥感影像获取1984、2009、2019年大庆地区不同土地类型变化数据;利用多种参数定量分析不同时间尺度土地利用和土地覆被变化的强度和方向,结合野外实地取样分析得到土壤有机碳的数据;运用地理探测器与地理信息系统的空间分析,选取8种不同的自然因素和社会因素,分析研究区土壤有机碳储量变化的各影响因素之间关系.结果表明:①土地利用和土地覆被,因不同时间尺度变化的强度和方向而有显著不同,不同土地利用和土地覆被之间流动方向是复杂的过程.②研究区的土壤有机碳,经历了由减少到回升的变化趋势;经单因素方差分析,0～20 cm土壤有机碳质量分数与土地利用和土地覆被类型有显著性差异,表层土的有机碳更容易受到土地利用和土地覆被变化的影响;土壤有机碳密度变化速率和方向,因时间尺度不同有所区别.③1984—2019年土壤有机碳储量减少了1.19×1010kg,但2009—2019年土壤有机碳储量增加了8.06×109kg;各影响因素比较复杂地交互作用于土壤有机碳储量变化中.     

油松林土壤有机碳储量变化及其影响因素

  目的  通过探究油松林Pinus tabulaeformis土壤有机碳质量分数和储量的垂直变化和时间变化特征,为油松林土壤碳储量预测和碳汇管理提供理论依据。  方法  基于1980?2017年文献数据,综合运用单因素方差分析、多重比较、相关性分析和通径分析等方法,探讨棕壤和褐土2种土壤类型下油松林土壤有机碳质量分数及储量变化特征,并结合不同时期中国森林经营措施和油松生长特征分析其驱动因素。  结果  油松林土壤有机碳质量分数和储量变化随土层深度增加而显著降低(P＜0.05),0~20 cm土层是碳库的主要贡献层,占0~60 cm土层土壤有机碳储量的45%~50%;近40 a间土壤有机碳质量分数和储量呈先减少后增加的时间变化特征,其中,2000?2009年为最低点,而后出现较大幅度增加,在2017年达到储量最高点,为247.02 Tg。  结论  土壤容重、土壤全氮和林分郁闭度是油松林土壤有机碳质量分数(储量)变化的主要因素,不同时期森林经营和保护措施对三者的深刻影响是油松林土壤有机碳质量分数和储量呈现明显时间变化的重要原因。图3表5参49     

吉林省耕层土壤有机碳储量及影响因素

为了了解最易受人类活动影响的耕地表层土壤有机碳库对土壤碳库变化及土壤固碳的潜力,以吉林省为研究区域,基于吉林省土肥站提供的2010年耕地地力评价数据(5742个耕地表层土壤采样点数据)以及1∶500 000土壤图等用于分析的基础图件资料,结合ArcGIS技术及统计分析软件SPSS,分析计算了研究区耕地表层土壤有机碳密度、储量及其空间分布特征,并且对吉林省耕地表层土壤有机碳与影响因素之间的关系进行研究。结果表明:吉林省耕地表层有机碳平均密度为3.95kg·m-2,土壤有机碳总储量约为0.206Pg;吉林省东部、中部和西部三大自然地理区域的耕地表层有机碳平均密度分别为4.94、3.66kg·m-2和3.22kg·m-2,自东向西有递减的趋势。各土壤类型中,暗棕壤、白浆土、黑土、黑钙土、草甸土5种土壤类型的耕地表层有机碳储量约占耕地表层土壤有机碳总储量的75.37%,高于其他土壤类型。土壤有机碳含量与年积温呈不显著负相关关系,与年降雨量、土壤阳离子交换量呈显著正相关关系,与pH呈显著负相关关系,在对土壤有机碳进行空间预测和碳库估算时,需要考虑以上四个重要因子。总之,吉林省耕地表层土壤有机碳密度具有高度的空间变异性,整体上呈现自东向西逐渐减小的趋势,年降雨量、年积温、土壤pH及CEC与耕地表层土壤有机碳含量密切相关。     

广西红树林湿地土壤有机碳储量估算

以典型区域茅尾海红树林自然保护区为样区,采样估算广西红树林湿地沉积层有机碳储量。结果表明,红树林土壤有机碳含量平均值从大到小排列顺序为混交林桐花光滩,0~50 cm土层分别为2.797%、1.218%和0.870%;红树林湿地土壤有机碳储量由大到小依次为混交林桐花光滩,混交林、桐花和光滩0~50 cm土层土壤有机碳储量分别为142.79、47.25和47.21 t/hm2。与周边红树林地区相比,钦州湾混交林的各层土壤碳储量与深圳湾红树林和海口的白骨壤接近,但远低于深圳福田的秋茄林和海口的桐花,而钦州湾桐花、光滩的各层土壤碳储量与深圳湾光滩较接近。     

新疆石河子棉区耕层土壤有机碳储量的估算

基于石河子垦区第2次土壤普查数据,结合垦区行政区划图,在地理信息系统技术的支持下,估算了棉区耕层土壤有机碳储量。结果表明:石河子棉区耕层土壤有机碳密度由南至北(除136农场)大致呈降低趋势。土壤有机碳总储量为5173.23×106kg,且不同地貌下土壤有机碳储量表现为冲积扇(2479.52×106kg)>冲积平原(1630.26×106kg)>干三角洲(1063.45×106kg)。     

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。     

江西省典型森林类型土壤碳贮量 及碳汇能力研究

基于全国林业碳汇监测与计量体系的建立袁采用野外调查尧取样和室内实验分析相结合的方法袁研究了江西省4 种森林类型土壤碳贮量及碳汇能力分布特征袁结果表明院4种森林类型土壤有机碳含量与有机碳密度表现出 相似的规律袁从大到小依次为阔叶林跃杉木林跃针阔混交林跃松木林袁森林土壤平均有机碳密度15.69渊依10.28冤kg/m2袁低于我国森林土壤有机碳密度19.36 kg/m2的平均水平袁其中阔叶林的土壤有机碳密度最大袁其平均碳密度分别是另外3 种森林类型的1.2耀1.8 倍曰4 种森林类型土壤有机碳密度尧土壤有机碳含量及其差异程度均随土壤深度的增加而减少袁0耀30 cm 土层土壤有机碳密度分别占整个剖面的50%左右袁0耀10 cm 土层土壤有机碳含量为10耀30 cm 土层的 1.7~2.3 倍袁为30耀100 cm 土层的3~4 倍曰森林土壤碳贮量占整个森林生态系统总碳贮量的73.72%~79.08%袁在森林生态系统碳循环中具有重要的地位和作用遥     

黄花甸子流域人工林土壤有机碳密度分布特征

【目的】分析内蒙古黄花甸子流域不同人工林土壤有机碳密度分布特征,为该地区人工林生态系统的碳汇管理提供理论依据。【方法】以内蒙古赤峰市敖汉旗黄花甸子流域内山杏×油松混交林、山杏林、小叶杨林、柠条林4种典型人工林为研究对象,选取典型样区,探讨了0~100cm土层不同林分土壤有机碳密度的变化。【结果】4种林分土壤平均有机碳密度为0.85~1.07kg/m2;土壤有机碳密度呈现出混交林明显高于纯林,乔木林明显高于灌木林的特征,土壤平均有机碳密度由大到小表现为山杏×油松混交林山杏林小叶杨林柠条林。土壤有机碳富集在0~20cm土层中,并随土层深度的增加,土壤有机碳密度明显降低。【结论】在研究区的造林实践中,建议增加混交林造林面积,减少人类活动对森林表层土壤的干扰和破坏。     

不同管理措施土娄土无机碳储量及其与有机碳含量的关系

【目的】研究长期不同管理措施和作物轮作体系下,不同施肥处理土壤剖面中无机碳含量分布和无机碳储量及其与耕层土壤有机碳含量的关系。【方法】采用长期定位试验(1990-2014年),以土娄土为供试土壤,设置裸地休闲、自然撂荒及冬小麦-夏玉米轮作体系(以下简称作物轮作体系)3种土壤管理措施,其中作物轮作体系设9个施肥处理,分别为不施肥(对照,CK)、氮肥(N)、氮钾(NK)、磷钾(PK)、氮磷(NP)、氮磷钾(NPK)、秸秆+氮磷钾(SNPK)、低量有机肥+氮磷钾(M1NPK)和高量有机肥+氮磷钾(M2NPK),共计11个处理,测定耕层(0~20cm)有机碳含量、不同土层(0~300cm)无机碳含量,并计算0~100cm、0~300cm土层无机碳储量,然后分析不同土层无机碳储量与耕层有机碳含量的关系。【结果】不同土壤管理措施显著影响了0~20cm土层有机碳含量,其中长期撂荒与作物轮作体系的土壤有机碳含量相近,且显著高于裸地休闲处理。在作物轮作体系下,不同施肥处理对0~20cm土层有机碳含量也有明显影响,其中有机物和N、P、K配施的SNPK、M1NPK、M2NPK处理的有机碳含量显著高于CK。不同土壤管理措施和作物轮作体系下各施肥处理0~300cm土层的无机碳含量分布均呈类似"S"形曲线,其中0~40cm土层较高,随着土层深度的增加无机碳含量下降较快,在80~140cm土层最低,然后逐步升高到160~180cm达到最高值,之后一直呈缓慢下降趋势。对于0~100cm土层无机碳储量,裸地休闲处理显著高于自然撂荒和作物轮作体系处理;作物轮作体系中M2NPK处理显著高于其他处理。对于0~300cm土层无机碳储量,裸地休闲处理显著高于自然撂荒处理;作物轮作体系中施用有机肥处理则显著低于其他施肥处理,其他施肥处理均提高了0~300cm土层无机碳储量,其中PK、NP、NPK、SNPK处理显著高于CK。0~100cm土层无机碳储量与耕层土壤有机碳含量之间呈显著正相关,但0~300cm土层无机碳储量与耕层土壤有机碳含量呈负相关。【结论】在干旱、半干旱地区,如果有灌溉条件,建议用0~300cm土层无机碳储量来研究无机碳与有机碳的关系较为准确。另外在研究区施用有机肥可显著提高土壤有机质含量,但不能同时提高土壤无机碳固存。     

扩蓄增容肥对土娄土土壤有机碳和氮的影响

【目的】研究扩蓄增容肥对土壤有机碳、氮含量的影响,为土壤扩蓄增容肥研发和施用提供科学依据。【方法】以有机页岩、油渣和无机化肥研制的有机无机复合型土壤扩蓄增容肥为供试肥料,采用田间试验与室内分析的方法,以不施肥为对照,比较扩蓄增容肥的不同施用量、扩蓄增容材料和传统施肥（无机化肥）对土娄土耕层土壤有机碳（SOC）、全氮(TN)、可溶性有机碳(DOC)、可溶性有机氮（DON）等不同形态碳氮含量的影响。【结果】与不施肥处理相比,传统施肥处理和扩蓄增容肥处理均可以提高土壤有机碳（SOC）、可溶性有机氮（DON）、NO₃^--N含量,而扩蓄增容肥处理还能够提高土壤易氧化有机碳（KMnO₄ C）、可溶性有机碳（DOC）含量以及DOC/SOC。与传统施肥处理相比,扩蓄增容肥处理可明显提高土壤SOC和DOC含量。随着扩蓄增容肥施用量的提高,土壤SOC、TN含量明显升高,KMnO₄ C有增加的趋势。所有施肥处理对土壤的微生物量碳（MBC）、微生物量氮（MBN）以及NH₄⁺-N含量均没有产生显著影响。【结论】 扩蓄增容肥提高土壤SOC和DOC含量的作用较传统施肥明显,更有利于土壤肥力提升,且有效减少化肥投入并降低污染环境的风险。     

土壤碳储量估算研究进展

估算土壤碳储量是碳循环研究中的关键问题。本文简要介绍了不同尺度土壤碳储量研究概况,总结了估算土壤碳储量的研究方法及其存在的问题,概述了GIS技术估算土壤碳储量的研究进展,并针对如何提高估算精度这一问题提出几点建议。     

农田转变为果园后土壤有机碳含量的变化

【目的】探讨农田转变为果园后土壤有机碳含量和组成的变化,为了解不同利用方式下土壤有机碳变化和长武地区土壤碳库的演变提供参考。【方法】以位于黄土高原南部沟壑区陕西长武地区塬面上的农田和不同树龄(≤5年、5年~≤15年、15年)的果园为研究对象,对其0~200cm土层土壤有机碳的组成、剖面分布、储量等进行分析。【结果】农田转变为果园后,土壤总有机碳和易氧化有机碳的含量在树龄15年果园中分别下降了22.55%和25.79%,差异均达到显著水平(P0.05)。树龄15年果园土壤紧结合态有机碳含量与农田相比下降了25.08%(P0.05)。土壤总有机碳、稳结合态有机碳及紧结合态有机碳含量在0~200cm土层总体呈"S"型分布。树龄15年果园与农田、树龄≤5年及树龄5年~≤15年果园相比,其0~100cm土层土壤紧结合态有机碳含量和100~200cm土壤松结合态有机碳含量均较低。与农田相比,树龄15年果园的土壤总有机碳储量显著降低(P0.05),下降幅度为22.35%。【结论】农田转变为果园后,土壤总有机碳、易氧化有机碳含量及有机碳储量下降,且随着树龄的增加,以上3个指标明显降低;总有机碳及结合态有机碳含量在0~200cm土层分布差异明显。     

演替和气候对阔叶红松林土壤有机碳密度的影响

东北阔叶红松林及其次生林是我国重要的森林碳库,土壤中储存着大量的有机碳。本研究调查了纬度梯度上的4个典型地点(长白山、蛟河、五营和胜山)不同演替阶段(杨桦林、硬阔叶林、红松近熟林和成熟林)的土壤有机碳密度(SOCD),并分析了总SOCD(0~60 cm)、表土层SOCD(0~20 cm)与演替、气候等因素的关系。结果表明:各研究地点的总SOCD、表土层SOCD和表土层占总SOCD的比例随演替的进展并没有一致的变化趋势。总SOCD与纬度、最冷月均温、年降水量和温暖指数无显著关系;表土层SOCD、表土层/总SOCD比例随纬度增加而显著降低,随最冷月均温升高而显著上升。多元分析表明,气候因子本身对表土层SOCD的解释力高于对总SOCD的解释力,演替阶段对3个SOCD变量的解释力均不显著,但演替阶段与温度指标(最冷月均温或温暖指数)的交互作用对总SOCD和表土层/总SOCD比例影响显著。此外,坡位对总SOCD和表层SOCD都有显著影响。研究表明,表土层SOCD可能主要受气候梯度和小地形影响;总SOCD的异质性较强、影响因素复杂,气候因子自身对总SOCD的影响较弱,群落特征(生活型、蓄积量)和小地形、以及演替与气候的交互作用对总SOCD的影响显著。      

杉木林地不同更新方式土壤有机碳垂直分布及储量

比较研究了湖南会同第1代杉木Cunninghamia lanceolata林采伐迹地经不同更新方式转变为第2代杉木林地、自然更新灌木林地、板栗Castanea mollissima林地、柑橘Citrus reticulata林地、芒草Andropogon chinensis地的土壤（0～75cm）有机碳质量分数的垂直分布及其储量。结果表明,林地土壤（0～75cm）有机碳质量分数随着土壤深度的增加而逐渐下降。除了板栗林地30～45cm土层土壤有机碳（SOC）质量分数显著高于芒草地同一土层（P=0.049）外,其余不同林地同一土层SOC质量分数差异不显著（P〉0.05）,SOC平均质量分数大小排序为：板栗林地（14.759g·kg^-1）〉12年生杉木林地（13.537g·kg^-1）〉20年生杉木林地（12.807g·kg^-1）〉自然更新灌木林地（11.656g·kg^-1）〉柑橘林地（10.727g·kg^-1）〉芒草地（10.088g·kg^-1）。土壤碳氮比随着土壤深度的增加而趋于下降,芒草地各土层的碳氮比最低。杉木林采伐后无论是转变为杉木人工林地还是经济林地或者转变为经济林地后因管理不善再转变成芒草地,林地土壤有机碳储量均处于亏损状态,年均降幅最小的是板栗林地,其次为12年生杉木林地和20年生杉木林地。表明在杉木林采伐迹地更新过程中,选择落叶根深型植物更有利于土壤有机碳质量分数和储量的保持。     

Long-term spatial and temporal variations of soil organic carbon in the Handan region in Northern China

We carried out a long-term study and a systematic analysis on the spatial and temporal variations of the soil organic carbon contents in the counties of Handan Prefecture in Hebei Province, on the North China Plains. The analysis was based on the data collected in soil surveys conducted in 1980, 1993 and 2003, as well as the data from specific investigations using GIS and GPS receivers. The soil organic carbon content was higher in the western mountainous region than in the eastern plain region in 1980, and the difference in the average values was 17.745 t·hm⁻². The soil organic carbon content was influenced by natural factors, such as climate and rainfall. In 1993, the soil organic carbon content showed an upward trend in the eastern plain region and a downward trend in the western mountainous region. The difference in the average values was 16.641 t·hm⁻². The changing trend reflected the changes in farming practices where traditional farming was changed into modern farming gradually by increasing farming investment and output of grains. In 2003, the soil organic carbon content was high on the whole, and the difference in the average values was 16.984 t·hm⁻², where the influence of human factors played an important role. In Cixian, Linzhang, Wuan and Handan counties, the increased value of soil organic carbon in the cultivated land exceeded 3.915 t·hm⁻² due to the advocated application of straw and farmyard manure in these counties, but in Weixian, Jize and Quzhou counties, the soil organic carbon content was maintained or showed a slight decrease (−0.008-−1.727 t·hm⁻²). To increase carbon sequestration in soil, adoption of conservation tillage to increase soil organic carbon storage in the soil is recommended.