中国农田耕层土壤有机碳现状及控制因素

农田土壤有机碳库是陆地生态系统中最活跃和最重要的土壤碳库之一.研究中国农田耕层土壤有机碳的空间格局及控制因素,是评价农业土壤对国家尺度碳平衡贡献的必要部分.本文通过野外实地土壤采样,整合2004—2013年间发表的有关中国农田耕层土壤有机碳的158篇研究文献的基础上,分析了中国东北、华北、华东、华南、西南和西北6个农业区耕层土壤有机碳平均含量的变化及影响因素.结果显示:以区域平均值表示的农田耕层土壤有机碳变化范围为(7.80~17.43)g·kg~(-1),有机碳含量由高到低的区域顺序为华南西南东北华东华北西北,全国总平均含量为(14.59±6.29)g·kg~(-1).水田耕层土壤有机碳含量(18.26±7.06 g·kg~(-1))显著高于旱地土壤(11.63±5.65 g·kg~(-1))(P0.001).旱作区作物种类对土壤有机碳含量无显著影响(P=0.37).在pH7的土壤中,有机碳含量与pH之无显著相关性;而在pH7的条件下,土壤有机碳含量与pH呈显著负相关关系(P0.01).年平均气温和降雨对中国农田耕层土壤有机碳含量均有显著影响,在年平均气温MAT≤10℃的区域,土壤有机碳与年平均气温表现为显著负相关关系(P0.01),而在MAT10℃时表现为显著正相关关系(P0.01);土壤有机碳含量与年平均降雨量呈显著正相关(P0.01),年平均气温和年平均降雨量无交互作用(P=0.63).     

信阳土壤有机碳分布特点与储量估算

本文对信阳市土壤有机碳库（Soil Organic Carbon,SOC）储量与有机碳密度进行了估算,探讨了信阳市SOC分布特点。研究结果显示,信阳市0～1m土体内有机碳储量约为0.11Pg,其中土壤耕层内约为0.04Pg。0～1m土体平均SOC密度为6.02kg/m2,耕层SOC密度为2.13kg/m2,信阳表层SOC储量所占比率小于全国平均水平。     

上海城市绿地土壤有机碳、全氮分布特征

选择上海市中心城区公园、道路、街头等样地,研究了城市绿地土壤有机碳、全氮的分布特征及其在不同利用方式下各土壤剖面的含量变化。结果表明:上海城市绿地土壤有机碳、全氮平均含量分别为11.21、1.06 g/kg,其中有机碳含量以0～10 g/kg和10～20 g/kg为主,分别占全部的47.18%、47.18%,全氮含量以0.5～1.0 g/kg和1.0～1.5 g/kg为主,分别占全部的49.56%和39.80%;与上海市郊区农田土壤相比,中心城区绿地土壤有机碳平均含量低5.68g/kg,幅度为33.63%,全氮平均含量低0.89 g/kg,幅度为45.64%;与第2次土壤普查上海数据相比,上海中心城区绿地土壤有机碳含量下降了10.19 g/kg,降幅为47.62%,全氮含量下降了0.18 g/kg,降幅为14.52%。不同利用方式下城市绿地土壤有机碳、全氮含量从大到小顺序为公园、街头、道路,且差异主要与人为养护水平有关;城市绿地土壤有机碳、全氮含量随剖面深度增加呈下降趋势,且表层均显著高于下层(p<0.05)。回归分析表明,城市土壤有机碳、全氮之间满足显著线性关系,符合方程y=0.056 3x+0.430 5。研究结果表明,提高土壤养护水平,降低人为活动影响强度是增加城市绿地土壤有机碳、全氮的重要途径。     

东北黑土有机碳和全氮水平分布及其影响因子

对黑土有机质特性空间分布的充分认识与了解,是管理好土壤养分和合理施肥的基础。应用经典统计学方法,分析了东北黑土表层1100个样点的有机碳和全氮空间分布规律。结果表明:土壤有机碳和全氮平均含量分别为19．25 g/kg和1．89 g/kg,从南到北随纬度增加而增加,土壤有机碳和全氮与纬度的相关系数分别为0．70和0．76。以上研究结果为进一步深入了解黑土有机质退化机理提供了理论依据。     

不同杨农复合经营模式土壤有机碳和全氮含量 垂直分布及储量研究

对苏北地区3种杨农复合经营模式(宽窄行模式即K模式、片林模式即P模式和网格模式即W模式)的100 cm土体8个土层中土壤有机碳、氮的分布进行研究,结果表明：3种模式土壤有机碳、氮含量及储量的剖面分布均表现出在表层相对较高,都有随土壤剖面深度增加而降低的趋势,且耕作层以下迅速降低。3种模式深度100 cm的土壤有机碳含量变化范围为0.64~1527 g/kg, 全氮含量变化范围0.30~2.09 g/kg;土壤有机碳含量与全氮含量及C/N呈极显著相关关系;100 cm深土壤有机碳储量在3种模式中分别达(71.19±0.72)、(40.67±058)和(42.64±0.56) t/hm2。     

基于地理加权回归模型的土壤有机碳密度影响因子分析

 为深入探讨土壤碳库的空间变异特征、准确评价区域碳库的影响机制,选择内蒙古自治区赤峰市敖汉旗黄花甸子流域为研究对象,基于研究区的实地采样数据,结合遥感与地理信息系统技术,采用地理加权回归模型对土壤有机碳密度及其影响因子进行拟合,探求不同环境因子对土壤有机碳密度影响的空间变异特性。结果表明,研究区土壤有机碳密度在1.91~16.63 kg/m²范围内变化,其平均密度为7.42 kg/m²;各影响因子对土壤有机碳密度的影响程度由高到低依次为海拔 >坡度 >归一化植被指数(NDVI)>与道路或村庄最短距离(DIST);各因子对土壤有机碳的影响随空间位置的变化存在明显的差异,其中海拔、坡度与土壤有机碳密度呈现负相关,而NDVI、DIST 与土壤有机碳密度呈现正相关。     

基于土壤类型法的鄱阳湖生态经济区土壤碳密度和碳储量评估

以鄱阳湖生态经济区为研究对象,通过文献资料查阅、区域土地利用数据调查、数学模型计算等方法,分析了研究区土地覆被变化下土壤有机碳库的动态变化特征。结果表明:研究区土壤有机碳储量平均值为615.83×10~6t,各土地覆被类型的土壤碳密度大小为:林地耕地其他农用地自然保留地园地牧草地。研究区土壤平均碳密度为12.03 kg/m~2,高于我国10.8 kg/m~2的土壤平均碳密度值,土地覆被类型之间的转换和土地退化是导致土壤有机碳库变化的主要原因。     

不同龄组杉木萌芽林生态系统碳含量特征

植被和土壤有机碳含量的测定对于准确计量森林生态系统的碳储量具有重要意义。基于野外调查和室内仪器分析方法研究了不同龄组杉木萌芽林的碳含量,研究结果表明:不同龄组杉木萌芽林的各器官碳含量范围为456.91～502.60 g/kg,各器官平均碳含量大小为:叶(494.32 g/kg)干(484.75 g/kg)根(475.39 g/kg)枝(473.92 g/kg)。灌木层的总体平均碳含量为441.23 g/kg,草本层的总体平均碳含量为403.37 g/kg,凋落物层的总体平均碳含量为414.52 g/kg。不同龄组杉木萌芽林的土壤有机碳含量范围为4.58～31.55 g/kg,同一龄组内,随着不同土层深度的增加,土壤有机碳含量逐渐降低;同一土层深度内,中龄林碳含量最低,成熟林碳含量最高。该研究可为杉木林的固碳机理研究和可持续经营提供科学依据。     

海南岛东部地区土地利用方式对土壤有机碳含量的影响

研究海南岛东部4种典型土地利用方式，分析不同土地利用方式下土壤有机碳含量的分布特征以及碳密度变化，以期为合理优化海南岛土地利用方式以及促进农业生产的持续发展提供科学依据。以海南岛东部典型的4种土地利用方式(果园地、橡胶林地、水稻田、抛荒地)为研究对象，通过野外调查取样和室内分析测试，对不同土地利用方式土壤有机碳的含量及密度分布特征进行研究。结果表明：在0～30 cm土壤剖面中，4种不同土地利用方式土壤有机碳含量均值为3.73～14.01 g·kg^-1,平均含量由大到小依次为水稻田、抛荒地、果园地、橡胶林地。0～30 cm土壤有机碳平均密度为1.74～5.86 kg·m^-2;同种土地利用方式下，土壤有机碳密度在各土层内的变化基本相同，其随土层深度的增加而减少，与土壤有机碳含量变化趋势类似。研究区4种不同土地利用方式中，土壤有机碳密度在0～20 cm土层比重占研究剖面(0～30 cm)的65%以上(69.21%～72.99%)。土地利用方式改变将会导致土壤容重发生变化。研究区4种不同土地利用方式中，水稻田土壤有机碳含量和密度最高，橡胶林地最低；不...     

广西森林土壤有机碳储量估算及空间格局特征

准确估算森林土壤有机碳库,研究其空间格局特征是陆地碳循环研究的关键与热点。利用森林资源连续清查样地资料,结合土壤剖面实测数据,估算广西森林土壤有机碳蓄积,分析不同经度、纬度、海拔的土壤有机碳密度的分布特征。研究结果表明:广西森林土壤有机碳 1 852.5 Tg,其中红壤和赤红壤土壤碳约占76.1%,是土壤有机碳储量的重要组成部分。广西森林土壤碳密度为12.13 kg/m²,碳密度低于全国平均水平,地带性土壤有机碳密度大小顺序为黄壤>红壤>赤红壤>砖红壤。森林土壤有机碳密度的空间分布总体上有北部高于南部、四周高于中部的规律。从三向地带性上看,碳密度均呈现出高—低—高的“U型”分布,有机碳密度低值区域主要是受岩溶地区的影响。     

青海湖南岸不同覆被类型土壤碳氮含量比较

以青海湖南岸的鬼箭锦鸡儿灌丛、矮嵩草草地和油菜＋燕麦混播农田为研究对象,对3个样地土壤基本理化性质和0-30cm不同层次土体的有机碳、全氮含量分别进行了测定,结果显示：所测样地土壤均呈偏碱性,土壤容重介于0.80-1.19 g/cm^3,农田土壤容重居高。不同覆被类型下,上层30cm土体单位面积有机碳、全氮储量由高到低均为：灌丛〉农田〉草地,分别为15.71 kg/m^2、10.16 kg/m^2、7.54 kg/m^2和1.76 kg/m^2、1.20 kg/m^2、1.11 kg/m^2,灌丛与草地、农田间差异显著（P〈0.05）,农田与草地间差异不显著（P〉0.05）。覆被类型和土地利用方式对研究区域土壤的基本理化性质和土壤碳、氮含量有显著的影响。     

土地利用变化对生态系统固碳服务影响研究——以内蒙古乌审旗为例

以乌审旗陆地生态系统为研究对象,使用1987、1997、2007、2012年4期土地利用图,结合有机碳密度实测数据,在InVEST软件支持下对该旗生态系统固碳服务进行评估。结果表明:在1987—2012年25 a中,乌审旗陆地生态系统有机碳储量呈先减少后增加的变化趋势,且生态系统固碳能力相对于该旗的土地利用变化具有一定的“延迟”;乌审旗沙地生态系统存在较大的碳增汇潜力,转变土地利用方式、加强湿地保育等措施是适宜该地区有效的碳增汇途径。     

滨海滩涂不同土地利用类型土壤活性有机碳含量与垂直分布

近年来,滨海滩涂已成为人类围垦开发的主要区域。围垦,一方面改变了土壤基本的理化性质,另一方面也加速了土壤有机碳库的变化,特别是对围垦活动比较敏感的活性有机碳,因此研究围垦区不同土地利用类型下土壤有机碳及其活性组分的含量与差异,能够为合理开发利用滨海湿地,了解围垦区的土壤碳循环特征提供参考。     

大兴安岭北端地形因子对针叶林土壤黑碳储量的影响

【目的】气候变化对人类社会发展产生的影响受到了世界各国的广泛关注,提高森林生态系统的固碳潜力被认为是经济可行且有效减缓大气二氧化碳(CO₂)浓度的重要途径之一,大兴安岭地区森林生态系统的黑碳储量在全球碳循环和碳汇方面具有重要的作用。研究大兴安岭不同地形因子条件下土壤黑碳的储藏分布特征,为区域森林土壤黑碳储量准确估算和森林土壤固碳功能的定量评估提供参考依据。【方法】在大兴安岭北端寒温带针叶林区,按照坡位、坡向差异,对称设置20块样地,采集1 m剖面内不同发生层土样。采用氢氟酸(HF)和盐酸(HCl)处理的重铬酸盐氧化方法对土壤黑碳进行分离,探讨了地形因子(坡位、坡向和坡度)对黑碳(BC)分布的影响,并借助逐步回归分析量化各因子对土壤黑碳密度变异的相对影响程度。【结果】①研究区土壤黑碳密度(面密度)范围为0.02~3.64 kg/m²,腐殖质层密度最大,占全剖面的50.3%,具有明显的表层集聚效应;黑碳占有机碳的比例范围为3.7%~42.5%,除凋落物层外随深度增加呈不断增加的趋势,说明黑碳含量依土层减小的程度比有机碳含量依土层减少的程度小,对比非黑碳成分黑碳向下迁移的程度更大,其稳定性更强;各土层黑碳含量变化范围为0.24~59.13 g/kg,空间变异性较大。②坡位显著影响土壤黑碳含量和密度的分布,不同土层之间下坡位的黑碳含量均显示高于上坡位,下坡腐殖质层黑碳密度是上坡的2.21倍,其1 m剖面黑碳密度是上坡的1.91倍;不同土层间黑碳占有机碳比例均显示下坡位高于上坡位,而差异未达到显著水平;逐步回归显示,坡位对土壤黑碳数量分异的影响较大,可独立解释腐殖质层黑碳密度空间变异的42.1%、1 m剖面黑碳密度空间变异的46.0%。③坡向通过光照和温度的不同影响黑碳储量分布,总体看来,BC含量(除凋落物层和母质层)和BC密度(除凋落物层)均显示阳坡略高于阴坡,但差异不显著,故坡向对黑碳影响较小;腐殖质层土壤BC密度与坡度无显著相关性,而按上下坡分组统计比较淀积层和全部1 m剖面,则上下坡点位分群趋势明显,下坡BC密度与坡度呈显著正相关,上坡BC密度与坡度无显著相关性,坡度对黑碳分布的影响不及坡位大。【结论】大兴安岭林区黑碳储量丰富,BC主要存在于土壤表层并缓慢向下迁移,其生物化学惰性可有效促进碳固定,提升森林土壤碳汇能力。坡位是影响研究区域森林土壤黑碳分布的主控因子,在同一发生层内,不同坡位的土壤剖面间由于土壤理化性质、植被类型、地表径流冲刷作用等因素的各异导致黑碳含量和密度存在较大差异。研究结果可部分解释区域黑碳分布规律,并为碳汇林立地的选取与经营提供参考。     

南水北调中线工程水源地土壤有机碳密度空间分异及驱动因素研究

【目的】通过分析中国南水北调中线工程水源地较大空间尺度土壤有机碳密度(SOCD)的空间分布及驱动因素,为该区域的土地资源合理利用及土壤有机碳(SOC)管理提供科学依据。【方法】在考虑海拔、土壤类型、土地利用等空间因素的基础上布设样地,通过野外取样和室内分析,借助GIS研究区域土壤有机碳密度空间分布格局,利用地理探测器模型分析各影响因子对土壤有机碳密度的解释力及各因子之间相互作用程度的差异,判定影响研究区SOCD空间分布的主要驱动因子,揭示其空间差异及随海拔、土壤类型、土地利用及森林类型的变化规律。【结果】①南水北调中线工程水源地0~20 cm与≥20~40 cm土层的SOCD分别为4.18和2.67 kg/m²,其中0~20 cm土层SOCD比全国平均水平(2.67 kg/m²)高出56.55%。②SOCD呈现南北林区高、中间农田和草地低的格局,SOCD大于10 kg/m²的集中在海拔≥1 000~2 000 m的林地,小于1 kg/m²的集中在海拔<500 m的草地。在海拔上,SOCD随海拔梯度升高先增大后减小,0~20 cm与≥20~40 cm土层SOCD均在海拔≥1 500~2 000 m出现峰值(7.32 kg/m²,4.94 kg/m²);在土壤类型上,SOCD最大的是石灰(岩)土,最小的是褐土,黄棕壤和棕壤在0~20 cm土层SOC储量最高,分别为2.005 Pg和0.815 Pg,二者占总储量的72.83%;在土地利用类型上,林地和农田是主要的土地利用方式,0~20 cm与≥20~40 cm林地土层SOCD分别为4.87 kg/m²和3.05 kg/m²,农田分别为2.75 kg/m²和2.00 kg/m²(比林地分别下降77.09%和52.50%);林地碳储量占87.48%,农田占12.02%。③对SOCD空间分布解释力较大的是海拔(0.25)和土地利用(0.20),其次是土壤黏粒(0.11)。不同驱动因子在交互作用下的解释力明显高于单因素的解释力。【结论】海拔和土地利用是影响南水北调中线工程水源地SOCD空间格局的主导因子,不同驱动因子交互后呈现双因子协同增强效应。农田SOCD明显低于林地,因此,应加强生态工程建设,进行林地保护和植被恢复,提高该区域土壤碳固存能力。     

小麦秸秆还田对华北高产粮区碳截留的作用

根据公开发表的文献资料中的数据,从秸秆还田对土壤有机碳的增加、对生物量碳的增加和秸秆还田减少化学N、P、K肥料的使用可减排碳三个方面,定量研究了华北平原冬小麦-玉米轮作区秸秆还田对农田生态系统碳截留的作用。结果表明,在高产粮区,若小麦秸秆全部还田,可以增加土壤有机碳690 kg C.hm-1.year-1;增加生物量碳580 kg C.hm-1.year-1;因增加土壤N、P、K含量少施化肥减排碳40 kg C.hm-1.year-1;合计大约可以增加1310 kg C.hm-1.year-1的碳截留。     

Influence of land cover changes on the physical and chemical properties of alpine meadow soil

Taking the alpine cold meadow grassland in the southeastern part of the Qinghai-Tibetan Plateau as an example ,this researcdh deals with the characteristics of apline meadow soil property changes,including soil nutrients,soil physical properties and soil mositure content under differcent land coverage conditions.With the degradation of grassland vegetation and the decline of vegetation coverage ,soil compactness reduces ,gravel content increases and bulk density increases ,The originally dense root-system layer is gradually denuded,making the soil coarse and gravel .The change of the organic matter contents with the vegetation coverage change in the surface soil layer (0-20cm) has shown an obvious cubic polynomial curve process ,The organic matter contents increas rapidly when land coverage is above 60%,contrarily decreases on a large scale when land coverage is below 30%,Between 30%-60% of land coverage the organic matter contents remain stable,The total N and organic matter contents remain stable.The total N and organic matter contents in soil have shown quite similar change regularity ,Following this the mathematic equations are derived to describe such change processes ,Moisture content in soil changes sharply with the vegetation coverage change,Soil moisture content change with the vegetation coverage change,Soil moisture content change with the vegetation coverage change has shown a quadratic parabola process,Results have shown that organic matter conternt and the total N content of the apline meadow soil decrease by 14890 kg/hm^2 and 5505kg/hm^2 respectively as the vegetation coverage reduces from 90% to less than 30%,the heavey changes of soil physical and chemical proerties with grassland degradation have made the recovery of alpine meadow ecological system impossible,The protection of alpine meadow vegetation is of vital importance to the maintenance of the regional soil environment and the regional ecological system.     

广西不同林龄马尾松人工林土壤碳储量动态变化

为了解不同林龄马尾松Pinus massoniana人工林土壤碳储量的动态变化,选取广西横县镇龙林场不同林龄（幼龄林、中龄林、成熟林、过熟林）的马尾松人工林为研究对象,对林地土壤有机碳含量及土壤碳储量的变化特征进行研究,并探讨其影响因素。研究表明,随着林龄递增,各土层土壤有机碳含量及土壤碳储量总体表现为增加趋势,且不同林龄的同一土层之间均差异显著。不同林龄0—60 cm土层土壤有机碳含量表现为过熟林（16.82±0.23）g/kg > 成熟林（13.47±0.14）g/kg > 中龄林（10.91±0.38）g/kg > 幼龄林（10.74±0.14）g/kg,且差异显著（P<0.05）。不同林龄0—60 cm土层土壤碳储量表现为过熟林（104.92±18.08）t/hm²>成熟林（100.52±1.18）t/hm² > 中龄林（80.25±5.34）t/hm² > 幼龄林（80.23±4.54）t/hm²,且差异显著（P<0.05）。各林龄土壤有机碳含量、土壤碳储量主要集中在0—20 cm土层,并随土层深度的增加而递减,表现为土壤碳表聚现象,表层（0—20 cm）土壤碳储量所占比例均明显高于其他土层,表明不同林龄主要影响马尾松人工林土壤表层的碳含量;不同林龄土壤有机碳含量、土壤碳储量与乔木、灌木层Shannon-Wiener指数、物种丰富度、凋落物层现存量、总孔隙度、土壤含水量、土壤pH值均无显著相关关系（P>0.05）,与根系生物量呈极显著正相关关系（P<0.01）,与土壤容重呈极显著负相关关系（P<0.01）;群落总生物量、地上部分生物量均与表层（0-20 cm）土壤有机碳含量和土壤碳储量呈极显著正相关关系（P<0.01）,与20-40,40-60 cm土层土壤有机碳含量呈显著正相关关系（P<0.05）,而与后两个土层的土壤碳储量均无显著相关。该结果为研究土壤碳储量动态变化提供科学依据,有利于实现尾松人工林多目标可持续经营。     

红壤丘陵区不同地类活性有机碳分布特征及与草本生物量关系

以南方红壤丘陵区荒地、松林、草地坡地小区为研究对象,在研究了土地利用方式对土壤活性有机碳和草本生物量分布特征影响规律的基础上,深入探讨了不同土地利用方式下土壤活性有机碳与草本生物量的定量关系.结果表明不同土地利用方式对土壤易氧化有机碳(ROC)、水溶性有机碳(DOC)、微生物量碳(MBC)以及草本生物量的分布特征均有重要影响,其中草地坡面小区的活性有机碳各组分和草本生物量均高于荒地和松林小区;定量关系研究表明,影响荒地、松林和草地草本生物量的活性有机碳组分分别为DOC,ROC,DOC和MBC,其中荒地坡面DOC主要通过土壤有机碳(SOC)对草本生物量产生影响.