干旱土壤无机碳的碳汇研究

阐述了旱地土壤无机碳的形成机理,分析了干旱和半干旱土壤无机碳含量与土壤有机碳含量的关系,以及气候变化和人为土壤管理对旱地土壤无机碳储量的影响。旱地土壤可能通过形成次生碳酸盐转化为有效碳汇,说明了深入研究干旱土壤碳循环的重要性。     

长江下游沿江平原土壤发育过程中碳库分配动态

土壤发育和土地利用过程中土壤碳库的分配动态是揭示碳循环过程的关键.为了明晰土壤碳库分配及其变化趋势,在长江下游沿江平原典型区建立土壤围垦时间序列（围垦0、 60、 160、 280、 1 000和1 500 a）,对不同土地利用方式下表层土壤有机碳（SOC）、无机碳（SIC）、颗粒态（POC）和矿物结合态有机碳（MAOC）的含量、密度及土壤固碳潜力（CSP）等指标进行测定和估算.结果表明,围垦1 500 a后,由长江冲积物母质发育的SOC含量经过围垦初期的下降后上升4.9%,而SIC经过快速的淋失,含量已由初期占总碳含量的25.8%普遍降至0.2%.MAOC含量总体上高于POC,对SOC积累贡献率达48.0%～79.7%.区内有机碳密度（SOCD）占总碳密度的57.4%～100%,土壤碳饱和水平（CSL）为18.6%～56.1%,水旱轮作的CSP相较于光滩增长了20.8%.碳氮比和全氮含量是解释土壤碳积累过程的关键因素,围垦年限对评价土壤碳饱和水平有重要作用.沿江平原区土壤经长期利用后必须注重保持养分平衡,以维持土壤生产能力并促进SOC积累,避免土壤固碳能力下降.     

南昌快速城市化过程对环境多介质有机碳含量的影响

基于1983—2014年6期Landsat遥感影像并结合地统计学方法,分析了南昌市近30年来快速城市化对环境多介质(土壤、灰尘及沉积物)有机碳含量及空间分布的影响.结果表明:(1)南昌市近30年间城市化过程经历了3个阶段:一个高速增长阶段(2000—2005年)和两个低速增长阶段(1983—2000年、2005—2014年);(2)南昌市灰尘、土壤及沉积物中有机碳平均含量分别为28.71、25.21和14.90 g·kg~(-1),均远高于江西省土壤有机碳背景值(2.44 g·kg~(-1));(3)市区主干道路沿线表层土壤有机碳含量显著高于郊区土壤,其分布总体呈现出由市区向郊区阶梯式递减的规律;(4)老城区灰尘有机碳含量高于新建城区,大致随着城市扩张方向呈现逐渐减少的趋势,表现出显著的空间异质性;(5)湖相沉积物有机碳含量在水平方向上也大致呈现出由市区向郊区减小的趋势.     

外源盐对盐碱土壤无机碳淋溶特征的影响

为探究干旱盐碱区高风化土壤-地下水无机碳的固存机制,利用室内土柱淋溶模拟实验结合相关与回归分析,设置5个土壤电导率（EC=0.899、10、20、40、80 mS·cm^-1）处理,依次编号为S₀、S₁、S₂、S₃、S₄,每个处理重复2次,共计10个土柱（内径7.5 cm,高120 cm）,研究无机碳在不同盐碱程度土壤及淋出液中的分布、运移转化及其影响因素.结果表明：①土壤及淋出液无机碳含量均随土壤电导率的增加呈先增后降的变化趋势,其中,淋出液溶解性无机碳（DIC）和土壤难溶性无机碳（SIC）含量在电导率为10 mS·cm^-1处理下最高（淋溶后分别可达431.58 mg·L^-1和128.91 g·kg^-1）,且该处理下淋出液DIC含量随淋溶时间延长持续增加;土壤可溶性无机碳（SDIC）含量在电导率为20 mS·cm^-1处理下高于其他处理,在表层（0~30 cm）有最高值（淋溶后可达0.66 g·kg^-1）,随深度增加而降低.电导率为0~20 mS·cm^-1处理下,表层土壤SIC含量低于深层（60~100 cm）土壤;电导率为40和80 mS·cm^-1处理下,土壤及淋出液无机碳含量均降低,土壤SIC在表层聚积,随深度增加而降低.②淋出液DIC与EC呈显著负相关（r=-0.928,p<0.01）,与pH呈显著正相关（r=0.958,p<0.01）;土壤SDIC与土壤EC呈显著负相关（r=-0.582,p<0.05）,与土壤pH呈显著正相关（r=0.899,p<0.01）;土壤SIC与土壤EC呈显著负相关（r=-0.58,p<0.05）,与土壤pH无明显相关性（r=0.236,p>0.05）.pH和EC都是影响土壤及淋出液中无机碳含量的重要因素,pH对溶解性无机碳的影响高于EC,土壤难溶性无机碳主要受EC影响.总而言之,在干旱盐碱区高风化土壤的淋溶过程中,无机碳一部分以DIC的形式随淋溶液淋出到地下水中,另一部分以SDIC和SIC的形式存在于土壤中.     

黄土高原退耕还林（草）前后土壤有机碳密度变化及其对气候变化和人类活动的响应

准确评估黄土高原地区退耕还林前后土壤有机碳储量（SOCS）的变化,探究其时空分布及影响因素之间的关系,对区域循环发展以及生态保护政策的制定具有重要的参考意义.基于黄土高原退耕还林（草）前后（2001~2020年）的气候、人类活动及土壤表层（0~20 cm）和深层（0~100 cm）有机碳密度数据,采用变化趋势分析、克里格差值、方差分解分析等方法,从不同时空尺度上研究了土壤有机碳密度（SOCD）的变化特征及对气候和人为因素变化的相对响应.结果表明：①退耕还林前后全区域表层SOCS增加了833.87万t;深层SOCS增加了1 160.02万t. ②各生物气候分区中,Ⅰ（半湿润森林区）、 Ⅱ（半湿润半干旱林草区）和Ⅲ（半干旱典型草地区）全域平均SOCD呈显著增加,而在Ⅳ（干旱半干旱荒漠草地区）和Ⅴ（干旱荒漠区）中降低. ③不同生态系统平均表层SOCS增量排序为：耕地 >草地 >林地 >灌木 >裸地及稀疏植被;深层土壤增量排序为：草地 >耕地 >林地 >灌木 >裸地及稀疏植被. ④气候因子始终是SOCD变化最重要的驱动因素;年均温和降水量与SOCD变化呈显著正相关.研究结果可为区域生态管理和土地利用政策制定提供数据支撑,以促进黄土高原地区生态环境高质量发展.     

安徽省升金湖湿地土壤有机碳储存及分布

文章研究了安徽省升金湖湿地土壤有机碳储存和分布特征及其与土壤氮素的关系。结果表明,供试湿地土壤全土1m深有机碳密度达10.82±1.90kg.m-2,表层土壤(0—30cm)有机碳密度为5.19±0.68kg.m-2,高于报道的人工湿地——水稻土的碳密度;有机碳(SOC)含量分布随土壤深度(H)的递降符合幂函数方程,湿地土壤有机碳的表层积累强度和积累深度高于稻田;湿地土壤氮素是土壤固碳的有利因子,其氮素对土壤有机碳积累的效应高于水稻土;因湖泊沉积受河流动力学、土壤水分和植物生长条件的影响,湿地土壤有机碳含量存在显著的水平空间变异性。看来,长江中下游淡水湿地在陆地生态系统碳氮储存上具有重要意义。     

干旱区三工河流域土壤有机碳储量及空间分布特征

精确估算干旱区流域生态系统土壤有机碳库是进行干旱区土壤碳循环研究的重要前提。论文利用改进的土壤类型法--基于网格的土壤类型法,以干旱区典型的三工河流域为例,精确估算流域土壤碳储量,分析土壤碳密度的空间分布特征,为干旱区土壤碳循环研究提供数据支撑。研究结果显示,三工河流域0~20cm土壤有机碳储量为14.35Tg,平均土壤有机碳密度为6.70kgC/m²,其中山地灰褐土土壤有机碳密度最大,这主要是受中山带较低的气温和丰富的森林凋落物的影响;流域土壤有机碳密度表现出了明显的垂直地带性和水平地带性特征,即碳密度从山地区、丘陵区、绿洲区到荒漠区呈逐渐减小的趋势,且随海拔高度的降低碳密度逐渐减小。     

干旱区城市化对生态系统碳库的影响——以乌鲁木齐市为例

城市化是影响区域生态系统碳循环的主要原因,也是评估生态系统碳循环的最大不确定因素。论文利用1990与2010年Landsat TM数据,基于V-I-S城市土地覆被模型和决策树分类法,获得乌鲁木齐土地变化时空格局;结合野外实测数据和文献检索得到研究区不同土地覆被类型的土壤与植被碳密度,估算了城市土地变化对生态系统碳库的影响。结果表明：1）1990—2010年间,乌鲁木齐城市不透水地表（impervious surface areas, ISA）以中部南部内部填充与北部扩张的形式约增加62%,主要占用农田（27%）与荒漠（62%）。2）乌鲁木齐市生态系统碳库主体（95%）分布在土壤中,城市土地覆被变化导致约25%的碳库损失,由农田、裸土/残存荒漠以及城市绿地转变为ISA解释了68%的土壤有机碳和63%的植被碳损失量,其空间分布与ISA的扩张相一致。城市植被及其土壤具有较高的碳密度,合理的城市规划可以抵消部分因土地变化而损失的生态系统碳。     

山东省土壤有机碳密度的空间分布特征及其影响因素

利用2010年完成的山东省多目标区域地球化学调查获得的双层网格化大密度、高精度土壤碳数据,估算了全省土壤表层(0～20 cm)、中上层(0～100 cm)和全层(0～160 cm)的土壤有机碳(SOC)密度及其储量,并分析不同土壤类型、地貌类型、土地利用类型下土壤有机碳密度及其储量的空间分布特征及影响因素. 结果表明:①山东省不同深度土壤碳库组成存在一定差异,其中表层土壤碳库以有机碳为主,而全层土壤碳库则以无机碳为主. ②全省表层土壤有机碳储量为350.65×106 t,平均土壤有机碳密度为2.22 kg/m2,但在不同土壤类型、地貌类型和土地利用类型之间差异显著. ③土壤中较高的w(黏粒)、w(Se)、w(TN)和稳定的C/N等土壤条件均可促使w(SOC)增加,而土壤盐渍化、高硅、富盐基离子的沙性土壤环境则不利于有机碳的积累;此外,人类活动对林地、草地的破坏,以及灌溉水田、园地、林地等土地利用方式的改变也会导致土壤有机碳流失;土壤有机碳积累受降水量影响明显,随多年平均降水量的增加而增大,但受气温影响不明显. 在各因素综合影响下,山东省表层土壤有机碳密度分布呈沿海低、鲁西北平原和胶莱盆地中等、鲁中南山地丘陵和中低山区偏高的分布特征.      

松嫩平原玉米带农田表层土壤有机碳储量和固碳潜力研究

农田土壤有机碳储量和固碳潜力是陆地碳循环和全球气候变化研究中的一个重要问题。论文基于第二次土壤普查数据和实地取样数据,利用土壤类型法估算松嫩平原玉米带农田表层土壤有机碳储量,分析4个县市(德惠市、九台市、农安县、公主岭市)农田表层土壤碳库的饱和水平和固碳潜力,比较旱田与水田土壤固碳潜力的差异。结果表明,1980-2005年间,松嫩平原玉米带农田土壤有机碳储量增加了7.20 TgC。各县市农田土壤碳库的饱和水平以德惠市最大,为4.11 kgC·m^-2,九台市次之,公主岭市最低,为3.14 kgC·m^-2。假设在1980年土地利用方式、耕作措施、施肥水平和气候条件不变的情况下,估算得到松嫩平原玉米带农田土壤的固碳潜力为8.17 TgC。从单位面积固碳潜力看,九台市最高,为0.77 kgC·m^-2,农安县次之,德惠市和公主岭市均低于松嫩平原玉米带。松嫩平原玉米带旱田和水田土壤碳库的饱和水平基本持平。