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。     

黄土高原小流域不同地形下土壤有机碳分布特征

研究了黄土高原小流域尺度塬面、坡地、沟道和梯田4种地形条件下土壤有机碳总量和活性组分的分布、储量及碳库管理指数的差异.结果表明,小流域土壤有机碳和不同活性有机碳的变异系数介于32％-70％之间,表现出中到高度的变异特征.4种地形下各组分有机碳含量和储量以塬面土壤最高,沟道土壤最低,并随土层深度的增加而降低,降低程度随有机碳活性增强而增加.以塬面土壤为对照所获得的碳库管理指数可灵敏指示有机碳对地形条件的响应特征,中活性有机碳库管理指数的指示效果最好.研究结果可部分解释黄土高原土壤有机碳地带性分布特征.     

陆地生态系统土壤有机碳储量研究进展

目前,土壤有机碳储量日益成为全球变化和陆地生态系统碳循环研究的前沿和热点问题,其中土壤有机碳又是全球碳循环中最为复杂、受全球气候变化影响最大的部分.本研究结合土壤有机碳储量研究的国内外报道,介绍了陆地生态系统中土壤有机碳库特点及研究意义,总结了当前土壤碳储量研究的5种主要方法(土壤类型法、植被类型与生命地带法、GIS估算法、模型估算法、相关关系统计法)及其各自特点、存在的问题.同时,通过土壤理化特性、气候条件、CO2浓度、土地利用、土地管理等5个方面简要评述了各种因素对土壤碳的积累与循环的影响,并对土壤有机碳储量今后的研究方向进行了展望.     

城市绿地碳库研究进展

城市作为主要的人为碳排放源受得广泛关注,然而涉及城市绿地的碳排放和固碳功能未得到充分的重视.文章对近年来城市绿地研究现状进行了综述,主要从城市绿地碳库及通量的概念模型植被碳库、土壤有机碳库、微生物量碳和黑碳碳库几个方面展开论述,认为高大的乔木是城市绿地植被碳库的主体,而群落类型、城市功能区和绿地年龄强烈地影响着城市植被碳库的大小;城市绿地土壤有机碳储量一般高出植被碳储量数倍,而市区的土壤碳密度一般高出郊区和乡村;城市绿地土壤有机碳、微生物量碳和黑碳的数量受植被类型、城市功能区、土地利用和土层的影响明显.建议今后应加强城市绿地植被的碳库动态的长期定位监测;深入研究城市各种人为干扰活动对土壤碳库的影响机理;建立高度空间异质性的城市环境下植物和土壤取样的方法体系.     

稻田水旱轮作系统对土壤有机碳及产量的短期影响

[目的]探明不同水旱轮作系统对稻田不同土层土壤活性有机碳组分、碳库管理指数、土壤有机碳储量和作物产量的短期影响。[方法]2017年在荆州市江陵县三湖农场开展试验,采用随机区组设计,设置中稻-冬闲(RF)、中稻-油菜(RR)、中稻-小麦(RW)和春玉米-晚稻(MR)4种种植模式。[结果]与RF处理相比,MR处理显著降低了稻田不同层次的土壤总有机碳含量;且RW、RR和MR处理均降低了稻田土壤活性有机碳含量。MR处理有利于碳库活度和碳库活度指数的提高,RR处理则利于稳态碳和碳库指数的提高。不同土层各处理的土壤有机碳储量差异趋势一致,均为RR>RF>RW>MR,与RF处理相比,RR处理土壤有机碳储量增加了8.14%。与RF处理相比,RW、RR和MR处理产量分别增加了46.71%、35.77%和35.33%。[结论]RR模式更有利于稻田土壤有机碳的固持,是适宜在当地推广的水旱轮作模式。     

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。     

区域稻田土壤碳储量的空间分布特征

深受利用方式影响的农业土壤碳库在缓减大气二氧化碳浓度增加和温室效应加剧方面具有十分重要的作用.为了明确区域稻田土壤碳库蓄积量及其空间分布特征,以全国第二次土壤普查数据资料为基础,运用地理信息系统软件Arcview建立研究区以土种为单位的空间数据库,结合GIS空间分析功能,基于土壤类型法估算重庆市巴南区稻田土壤有机碳储量及其空间分布特征,结果表明:研究区稻田土壤有机碳总储量约为6.48×106t,平均土壤有机碳密度为8.31 kg/m2,略高于全国平均水平.重庆市巴南区稻田0～20 cm土壤有机碳密度介于1.73～3.70 kg/m2之间,剖面土壤有机碳密度介于5.13～14.07 kg/m2之间.0～20 cm和100 cm土壤有机碳储量分别为1.18×106 t和4.39x106t,0～20 cm土壤有机碳储量为0～100 cm碳储量的27.50%,说明碳储量主要富集在表层土壤.土壤有机碳密度呈带状分布,且具有高度的不均匀性,同类土壤具有相似的有机碳蓄积量.     

不同林龄桉树人工林土壤有机碳的变化

为桉树人工林的土壤质量评价及持续利用提供科学依据,研究了不同林龄桉树人工林0～100cm土壤有机碳库的储量及有机碳密度的变化.结果表明,土壤有机碳含量及有机碳密度均随土层深度增加而呈降低趋势,不同种植年龄的人工林有机碳密度在表层(0～10cm)差异显著;按树人工林土壤碳储量在46.41～103.32 t/hm2,土壤碳...     

亚热带稻田土壤持续固碳机制研究进展

为准确评估亚热带稻田土壤的固碳特性及其有机碳的储量动态变化情况,进一步提升稻田土壤肥力,从亚热带稻田土壤碳库储量的时空分布与演变规律、稻田土壤有机碳的输入、微生物固碳的功能、有机碳矿化特性及其作用机制等方面进行了探讨。我国亚热带区稻田土壤有机碳储量与固碳效应明显高于旱地,其突出的碳固持能力主要是由于水稻光合碳的输入、土壤自养微生物固碳及淹水限制了微生物活性、抑制植物残体微生物分解过程,促进以植物残体直接积累。稻田土壤有机碳的矿化速率受碳氮磷计量、水肥管理措施以及温度等因素调控,从而影响着稻田土壤的固碳减排效率与潜力。本文提出“碳中和”背景下稻田土壤固碳减排的研究展望：基于亚热带稻田土壤对我国农田土壤碳固碳减排方面的重要性,提出了系统研究稻田生态系统中土壤有机碳累积和转化的作用机制,构建高精度的区域土壤有机碳库模拟模型及储量估算方法,以助力提升农田土壤肥力,加快我国农业双碳目标和农业绿色发展。     

江西森林植被土壤有机碳储量估算及空间分布特征

森林土壤有机碳是土壤有机碳的重要组成部分,在土壤有机碳库研究中有着重要作用.根据江西省第二次土壤普查资料,结合"十五"期间江西省森林资源二类调查资料,在GIS技术支持下采用土壤类型法估算江西省森林植被土壤有机碳储量,同时引入有机碳丰度指数这一指标,对有机碳在不同土壤和不同区域的分布特征进行分析.结果表明:江西省森林土壤在20 cm和100 cm深度的总有机碳储量分别为401.04×106t和1 025.73×106t;20 cm深度的土壤有机碳密度介于0.89～10.92 kg/m2,100 cm深度的土壤有机碳密度介于2.71～35.61 kg/m2;100 cm深度的土壤和区域有机碳丰度指数分别为0.3～3.57和0.96～1.03,与气候、植被、地形和人类活动等因素密切相关.     

广东罗浮山土壤有机碳储量与组分垂直分布特征

对广东罗浮山不同海拔有代表性的10个土壤采样点进行剖面挖掘,采集0~20 cm、20~40 cm、40~60 cm、60~80 cm土层的土壤样品,采用化学分析方法对土壤有机碳(SOC)含量、土壤活性有机碳(POXC)含量、土壤有机碳的各组分含量及土壤基本理化指标进行分析,探讨罗浮山不同海拔各土壤剖面有机碳储量及组分的垂直分布规律。结果表明：罗浮山土壤有机碳和活性有机碳均集中分布在0~40 cm深度的土壤中,且0~20 cm SOC含量及储量与海拔呈显著正相关;随着海拔的升高,SOC含量及储量、POXC含量以及土壤有机碳各组分含量均呈增加趋势;随土层深度增加,SOC含量及储量、POXC含量、C_F1和C_F2含量均呈降低趋势,而C_F3和C_F4含量则反之;POXC含量、土壤有机碳各组分含量与SOC含量均呈极显著相关,增加SOC积累是提高SOC各组分含量的主要途径。     

保护性耕作对土壤有机碳稳定化影响的研究进展

为进一步明确保护性耕作对土壤有机碳固持(Carbon sequestration)的影响,系统分析2000—2018年农田生态系统中,保护性耕作对土壤有机碳稳定化(Stabilization)影响的相关研究文献。结果表明,保护性耕作并不直接影响土壤有机碳本身的稳定性(Stability),而是通过改变土壤物理化学性质及有机碳分子结构(Molecular structure)促进土壤有机碳稳定化,增加土壤固碳。未来研究重点应在阐明保护性耕作条件下外源有机碳的投入(主要源于作物秸秆)与土壤有机碳变化的关系,保护性耕作条件下土壤理化性质对土壤有机碳矿化的影响以及保护性耕作对土壤有机碳分子结构及其对有机碳稳定的影响。     

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。     

土地利用对亚热带红壤低山区土壤有机碳和微生物碳的影响

 【目的】研究土地利用变化对土壤有机碳（SOC）和微生物量碳（SMBC）含量的影响。【方法】采用典型样区密集取样（水田和旱地3～4个样/ha、果园2～3个样/ha、林地0.2～0.5个样/ha）和野外调查，对亚热带红壤低山肯福样区的水田、旱地、果园和林地表层（0～20 cm）SOC和SMBC含量及其变化进行了研究。【结果】本区SOC、SMBC含量和微生物碳与有机碳比率（SMBC/SOC）分别为(17.53±5.02)g·kg-1，(278±174)mg·kg-1和(1.56±0.84)%。其中，林地SOC、SMBC含量和SMBC/SOC分别为(18.20±4.53)g·kg-1、(293±111)mg·kg-1和(1.58±0.39)%。水田SOC、SMBC含量和SMBC/SOC较林地依次提高了15.5%，84.0%和73.9%（P＜0.01）；与林地相比，旱地SOC含量（17.50±4.89）g·kg-1略有降低（P＞0.05），SMBC含量和SMBC/SOC分别减少29.1%和24.2%（P＜0.01）；果园SOC、SMBC含量和SMBC/SOC比林地分别降低了26.8%，46.1% 和26.1%（P＜0.01）。除水田外，其余土地利用方式的SOC与SMBC含量之间均存在极显著的相关关系。【结论】亚热带红壤低山生态景观单元内林地开垦为水田增加了SOC的积累和土壤微生物活性，林地开垦为旱地和果园不同程度地降低了SOC的积累和微生物活性。     

秸秆还田条件下中国农田土壤有机碳含量变化及其影响因素的Meta分析

为明确秸秆还田对土壤有机碳的影响,构建合理的碳库管理策略,收集整理1992—2018年已发表的文献数据,以Meta-analysis方法定量分析秸秆还田对中国农田土壤有机碳含量的影响,并系统解析其影响因素。结果表明:整体上,与秸秆不还田相比,秸秆还田可显著增加土壤有机碳的含量,但不同区域土壤有机碳增加幅度有一定的差异。华东地区土壤有机碳增幅最高,显著增加14.6%,华中地区增幅最低,为7.7%(P0.05);华东、西北和西南地区高于全国12.1%的平均水平(未包括港澳台地区,下同),而东北、华北和华中地区低于全国平均水平。不同土层有机碳含量对秸秆还田的响应也表现出一定的差异,秸秆还田对0～10cm土层土壤有机碳含量的增加效应达11.2%,而对40cm土层(最深达100cm)的增加效应仅为3.9%(P0.05)。此外,试验区域的年均气温、施氮量、土地利用类型以及还田年限等均对秸秆还田下有机碳含量有不同程度的影响。本研究表明,较长的还田年限(6～10年)、适当的耕作措施(免耕结合旋耕翻耕等)和适当的氮肥施用量(120～240kg/hm2)等条件均能有效提升秸秆还田的固碳潜力。     

近天然落叶松云冷杉林土壤有机碳研究

森林土壤有机碳是土壤有机碳库的重要组成部分。研究森林经营对土壤有机碳的影响对于应对气候变化下的森林经营有重要意义。该文以东北近天然落叶松云冷杉林地为对象,研究不同层次（0～20 cm、20～40 cm和40～60 cm）的土壤有机碳含量和有机碳密度、间伐的影响及其与其他土壤特性的关系。结果表明:①近天然落叶松云冷杉林土壤有机碳含量平均值为51.11 g/kg,0～60 cm土壤剖面有机碳密度为27.20 kg/m2;②土壤有机碳含量和有机碳密度随土壤深度增加而显著减少,但采伐强度不同其减少程度不同;③间伐强度对土壤有机碳含量和有机碳密度的影响不显著,间伐20年后不同间伐强度间土壤有机碳含量和有机碳密度没有明显的差异;④土壤有机碳含量与土壤密度呈显著或极显著负相关,而与土壤含水量呈显著或极显著正相关;⑤不同土层中,土壤有机碳含量和有机碳密度与土壤pH值和土壤N、P、K全量和有效量的相关性不尽一致。在整个土壤剖面,除土壤pH以外,土壤有机碳含量和有机碳密度与土壤N、P和K的全量和有效量均呈显著或极显著正相关。      

Regional Differences and Characteristics of Soil Organic Carbon Density Between Dry Land and Paddy Field in China

Study on the regional characteristics of soil organic carbon （SOC） density in farmland will not only contribute greatly to the technique of soil productivity enhancement, but also give evidences of technique selection and policy making for carbon sequestration in soils. Based on the second national soil survey of China, the situation of SOC density in the plow layer of farmland was analyzed under different land use patterns. Results showed that SOC density in the plow layer was about 3.15 kg m^-2 in average ranging from 0.81 to 12.68 kg m^-2. The highest density was found in the southeastern region with an average of 3.63 kg ma, while the lowest occurring in the northwestern region with an average of 3.00 kg m^-2. The variation coefficient of SOC density in the plow layer of farmland was 57%, which was 35% lower than that of non-farmland soils. Compared to SOC density in the dry land, SOC density in paddy soils was 13% higher with a lower variation coefficient between different regions. In addition, the relationships between the climatic factors （annual average temperature and precipitation） and SOC density were lower in farmland than those in non-farmland soils, as well as lower in paddy soils than those in dry land of farmland. These results suggest that anthropogenic disturbances have great impacts on SOC density in farmland soils, especially in paddy soils, indicating that Chinese rice cropping may contribute greatly to the SOC stability and sequestration in paddy field.     

长期绿肥利用下红壤性水稻土有机碳和可溶性有机碳的垂直分布特征

为了探讨长期绿肥翻压对红壤性水稻土有机碳(SOC)和可溶性有机碳(DOC)垂直分布的影响,利用在江西丰城水稻田进行了8 a的长期定位试验,研究了不施肥不种植绿肥(CK)、不施肥种植绿肥(M)、施用化肥(F)和施用化肥并种植绿肥(F+M)4个处理下土壤SOC和DOC的垂直分布特征,以及SOC和DOC的计量关系。结果表明,早稻和晚稻季土壤SOC和DOC含量随深度变化可以用S函数描述,拟合曲线的决定系数分别为0.928~0.966和0.876~0.975,均达到极显著(P<0.01)水平。施用化肥或绿肥还田(F、M和F+M处理)主要影响了表层(0~20 cm)土壤的SOC和DOC,20 cm以下土层各处理的SOC和DOC差异不显著。绿肥还田(F+M和M处理)显著(P<0.05)提高了表层土壤的SOC和DOC,而化肥处理(F)仅显著(P<0.05)提高了表层土壤的SOC。与CK相比,M、F、F+M处理的早稻季表层土壤SOC含量分别显著(P<0.05)提高了51.1%、80.9%、92.8%,M、F+M处理的早稻季表层土壤DOC含量分别显著(P<0.05)提高了12.9%、46.2%,M、F、F+M处理的晚稻季表层土壤SOC和DOC含量分别显著(P<0.05)提高了66.6%、81.3%、81.2%和37.1%、10.8%、45.2%。表层土壤DOC含量随SOC呈线性增长,晚稻季DOC随SOC增长率要高于早稻季。施肥降低了土壤DOC/SOC,但施用绿肥减缓了DOC/SOC下降。可见,绿肥不仅有利于土壤有机碳提高,同时有利于土壤有机碳生态功能的稳定。     

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。     

黄土台塬土地利用方式对土壤有机碳矿化及温室气体排放的影响

以黄土台塬区耕地、天然草地、灌木林地、乔灌混交林和乔木林地为研究对象,采用静态箱-气相色谱法、室内密闭培养法对其土壤温室气体及有机碳矿化动态进行了监测和分析。结果表明:土壤总有机碳和各种活性碳组分含量分布规律一致,均表现为草地显著高于林地,林地显著高于耕地(P0.05);土壤有机碳矿化量趋势为培养初期增长迅速,后期增速缓慢,0~5 cm土层草地土壤有机碳矿化累积量是林地的1.26~1.34倍,是耕地的1.82倍,5~20 cm土层较0~5 cm土层有所降低,耕地降幅高达48%;不同土地利用土壤矿化碳潜力Cp值在0.81~2.70 mg·kg~(-1)之间且差异显著(P0.05),而不同土地利用土壤有机碳分解速率常数k差异不显著;五种土地利用方式的土壤可矿化碳累计分配比例表明,耕地土壤有机碳矿化能力最高,固存量最小,而草地土壤有机碳矿化能力最低,固存量最多;耕地土壤释放的主要温室气体CO_2和N_2O强度显著高于其他用地类型,而CH_4的吸收强度为林地天然草地耕地。综上,退耕还林还草极大地推动了该区土壤有机碳的固定,减弱了土壤向大气排放温室气体的潜力。