雷州半岛轮伐期内尾细桉人工林土壤有机碳储量变化特征及其影响因素

以广东湛江雷州半岛轮伐期内(1、3、5、7、8年)尾细桉人工林土壤为研究对象,对0~100 cm土层土壤有机碳质量分数、有机碳密度及有机碳储量进行调查分析,以期为提出健康可持续的桉树人工林经营策略提供理论依据。结果表明:不同林龄桉树人工林土壤有机碳质量分数具有明显的垂直分布特征,随着土层深度的增加,土壤有机碳质量分数显著下降,从0~20 cm土层的3.45~7.31 g·kg^(-1)下降至80~100 cm土层的1.90~3.01 g·kg^(-1);随土层深度增加,土壤有机碳密度及土壤碳储量均呈现显著下降趋势,1 m深土层有机碳储量主要集中在0~40 cm,占总土壤碳储量比达到46.90%~53.00%。随林龄增加,土壤有机碳质量分数、有机碳密度及有机碳储量均呈现先显著下降而后显著上升的趋势,且在5年生桉树人工林土壤中出现最低值,各龄级桉树人工林0~100 cm土层土壤碳储量具体表现为从1年生到5年生显著下降,而从5年生到8年生显著回升的趋势。土壤全氮、土壤容重以及土壤含水量作为关键环境因子显著影响土壤有机碳质量分数及碳储量。

轮作模式和氮肥处理对稻田土壤有机碳储量及其结构的影响

【目的】探讨不同水旱轮作模式与水稻季施氮水平在稻田土壤固碳(有机碳储量及其官能团特征)中的作用。【方法】依托中国水稻研究所水-旱轮作长期定位试验(2003年至今),研究4种轮作模式[水稻-冬闲(RF)、水稻-紫云英(RC)、水稻-小麦(RW)和水稻-稻草覆盖种植马铃薯(RP)]与2个水稻季氮肥处理[不施氮(N0,0kg/hm^(2))和正常施氮(N1,135kg/hm^(2))]对稻田土壤有机碳储量(0-50cm)和有机碳官能团特征(0-20cm)的影响。【结果】1)在土壤浅耕层(0-20 cm)内,轮作能够在一定程度上提高有机碳含量,表现为RP>RC>RW或RF;但对于全耕层(0-50、0-40和0-30cm)土壤有机碳储量而言,冬作(RP,RC和RW)与冬闲(RF)无显著差异,而施氮更有利于土壤固碳。2)水稻季不施氮处理下:相较于RF,冬作模式显著增加包括烷基碳和芳香碳在内的难降解组分,而抑制以烷氧碳为主的易降解组分,明显提高了土壤腐殖化指数、芳香性和疏水性,助力浅层土壤(0-20 cm)总有机碳储备的增加。其中,腐殖化指数和疏水性与还田秸秆C/N比值关系密切,这在浅层土壤固碳上具有重要意义。【结论】相较于轮作,适度施氮对全层土壤有机碳储备更有意义;而周年水旱轮作中全量秸秆还田对土壤有机质积累的效应仅停留在浅耕层,对全土层土壤有机碳储备的作用则被高估。秸秆碳在稻田的去向还有待进一步探索。

运城盆地表层土壤有机碳储量及潜力研究

通过采样分析,结合山西省黄土高原盆地经济带多目标区域地球化学调查,对运城盆地表层土壤的有机碳密度、碳储量及固碳潜力进行研究,结果表明:运城盆地表层土壤有机碳储量2023年约19.66 Mt,2007年约10.88 Mt,16年增长了8.07%;从土地利用现状来看,表层土壤有机碳密度分布差异较大,水浇地约是旱地的1.94倍。表层土壤有机碳储量增加的原因主要为施肥、秸秆还田、灌溉和轮作制度。粗略估算,运城盆地表层土壤的固碳潜力为37.05Mt。

新疆农田和荒漠生态系统土壤有机碳储量及其影响因素

基于中国生态系统研究网络(CERN)长期监测数据,选取新疆维吾尔自治区代表暖温带干旱区的绿洲农田生态系统(阿克苏站)、代表暖温带荒漠区(策勒站)以及温带荒漠区(阜康站)的绿洲农田和荒漠生态系统综合观测场、辅助观测场和农户调查点2005—2020年0—100 cm土层的土壤有机碳(SOC)储量数据,分析新疆农田和荒漠生态系统SOC储量的影响因素。研究结果表明,2005—2020年0—100 cm土层SOC总储量平均值为阿克苏站(5.17 kg/m^(2))>阜康站(4.20 kg/m^(2))>策勒站(2.96 kg/m^(2))。0—20 cm、20—40 cm、40—60 cm土层的SOC分别约占0—100 cm土层储量的27.3%—35.3%、23.1%—24.6%和15.8%—17.5%。在阿克苏站,施肥量最高、灌溉量最低的农户调查点SOC储量最高;而在策勒站和阜康站,农户调查点和辅助观测场的施肥和灌溉措施分别最有利于提高SOC储量。总体来看,土壤含水量、地上生物量与SOC储量呈正相关关系;年平均气温与0—40 cm土层的SOC储量呈负相关关系。在单一生态站的生态系统尺度,年平均气温与SOC储量相关性不显著;地上生物量与策勒站和阜康站的SOC储量呈正相关关系,但是与阿克苏站0—40 cm土层的SOC储量呈负相关关系;施纯钾量与策勒站0—60 cm土层的SOC储量呈正相关关系,但与阜康站40—100 cm土层的SOC储量呈负相关关系。总之,与自然状态下的荒漠和农田不施肥相比,灌溉和施肥的农田管理措施有利于增加干旱区SOC储量。不同生态站要根据自身区域特点制定合理的农田管理模式,以维持较高的SOC储量。

黄土丘陵区撂荒山地枣林土壤有机碳储量和土壤储水量耦合效应分析

土壤有机碳和土壤水分是黄土丘陵区陆地生态系统生产力可持续发展的重要驱动因素,土地撂荒对土壤有机碳储量和土壤储水量具有重要影响。为研究土壤有机碳储量和土壤储水量对撂荒年限的响应及其耦合关系,以陕北黄土丘陵区齐家山红枣试验示范基地不同撂荒年限山地枣林为对象进行研究,结果表明:1)研究区土壤表层(0~20 cm)土壤有机碳储量随撂荒年限延长呈明显增加趋势,SOCS和SWS在不同撂荒年限均呈正相关关系。2)综合权衡分析和均方根误差分析表明,撂荒10 a最适宜进行山地枣林改造,但综合考虑农户经济收入与改造投入力度,建议撂荒3~6 a后对山地枣林进行改造,但要考虑土壤氮、磷对枣林的影响。研究结果为研究区撂荒山地枣林改造提供了数据支撑与科学依据。

桂东南不同林分类型土壤有机碳储量及分配特征

【目的】探索桂东南典型林分类型土壤有机碳储量的组成特点和分布规律,为了解林业碳汇在应对气候变化的作用,以及促进陆地生态系统碳循环和林业碳汇发展提供理论依据。【方法】以博白林场的杉木(Cunnighamia lanceolata)、红锥(Castanopsis hystrix)及巨尾桉(Eucalyptus grandis×urophylla)3种人工林作为研究对象,运用野外采样和室内化验检测分析的方法,测算不同林分类型土壤的容重、有机碳密度、有机碳含量、有机碳储量及不同土层土壤有机碳贡献率,探讨桂东南主要林分类型土壤有机碳储量及其垂直分布特征。【结果】桂东南3种典型林分类型土壤有机碳密度差异明显,红锥林的土壤有机碳密度平均值最高,为4.50 kg/m^(2),巨尾桉林的土壤有机碳密度平均值最低,显著低于其他类型(P<0.05,下同);各林分土壤有机碳密度随土壤深度逐渐降低。巨尾桉林土壤有机碳含量显著低于红锥林和杉木林,3种林分土壤有机碳含量均随土层深度加深而逐渐降低。不同林分土壤总有机碳储量排序依次为红锥林>杉木林>巨尾桉林,红锥和杉木林土壤的总有机碳储量分别为135.13和133.41 t/ha,均显著大于巨尾桉林。3种林分不同土层土壤对有机碳储量贡献率均随土层加深而逐渐降低。【结论】红锥和杉木林分土壤有机碳含量和储量较巨尾桉林更高。在人工林改造过程中,选择种植长周期的红锥和杉木,更有利于土壤有机碳储量的积累与固定,具有更好的土壤碳汇效益。

中国蚕豆主产区土壤有机碳储量特征及其环境因子分析

土壤是重要的碳储存库,增加农业土壤有机碳储量是缓解大气CO_(2)浓度增加和应对全球气候变化的有效手段.该文以中国西北地区、华北地区和华东地区的蚕豆种植区域为研究对象,结合气候、土壤性质等影响因素,探究在区域尺度下表层土壤有机碳储量差异及其环境因子的影响机制.研究结果表明:研究区土壤有机碳储量共同受到气候因子、生物因子和化学因子的综合作用,其中气候因子和化学因子的交互作用对碳储量的影响最显著.在气候因子中经度、纬度、海拔对蚕豆产区土壤有机碳储量影响较为显著,体现在3个蚕豆产区的土壤有机碳储量中贡献最大的环境因子是纬度,且土壤有机碳储量呈现随经度的增加而减少,随海拔的增高而增高的趋势.在化学因子中DOC、TN、pH值对蚕豆产区土壤有机碳储量影响较为显著,在生物因子中影响较为显著的是土壤q_(CO_(2)).分区域而言,西北地区的土壤有机碳储量主要与年平均降水量呈正相关关系,华北地区和西北地区的土壤有机碳储量均与年平均气温呈负相关关系,在华东地区对土壤有机碳储量的影响相对显著的化学因子是可溶性有机碳(DOC).

红层区耕地土壤有机碳储量估算与固碳潜力分析

土壤有机碳储量是衡量土壤养分和环境质量的关键指标,对土地的开发利用和实现碳中和具有重要意义,但目前有关红层区耕地土壤有机碳储量的研究尚少。本文以连州红层区耕地0~20 cm表层土壤为研究对象,利用普通克里金插值法估算土壤有机碳密度与储量并分析其分布特征,计算其土壤固碳潜力。结果显示,2007—2019年间有机碳密度整体呈下降趋势,平均有机碳密度从4.624 kg/m^(2)下降至2.668 kg/m^(2),有机碳储量由1.99×10^(9)kg下降为1.21×10^(9)kg,土壤固碳潜力为9.42×10^(8)kg。连州红层区耕地土壤有机碳储量大幅下降的主要原因为其农业条件存在灌溉设施薄弱、耕地利用强度高、肥料投入不足和缺少精准施肥等问题,通过改善农田基本设施、减少农田弃耕撂荒、降低土壤的高强度利用、科学合理施用化肥等措施,可提高连州红层区耕地土壤有机碳储量,促进连州农业绿色低碳可持续性发展。

甘肃省定西—静宁地区土壤有机碳储量估算与空间分布特征

基于甘肃省定西—静宁地区1∶25万土地质量地球化学调查取得的土壤有机碳等指标,结合土地利用现状图对定西—静宁地区土壤有机碳储量进行了统计和分析,估算出0~0.2m、0~1m和0~1.8m土体的平均有机碳储量分别为1748t/km^(2)、6807t/km^(2)、11844t/km^(2),远低于全国平均水平。此外,对研究区不同土地利用类型和地貌类型下的土壤有机碳进行了对比,其中水域及林地较为富集,草地和其他用地有机碳密度较低,全区平均有机碳储量均有深层>中层>表层的趋势,储量比值约为7∶4∶1。

河南省2040年土地利用格局及有机碳储量预测研究

基于河南省2000、2020年土地利用数据以及社会、气象数据,采用PLUS模型模拟河南省2040年不同发展情景下的土地利用及有机碳分布格局。模拟结果显示,河南省2040年3种情景下的有机碳储量分别为1206.98×10^(6) t(自然发展情景)、1211.98×10^(6) t(耕地保护情景)、1212.20×10^(6) t(生态保护情景),表明林地数量的提高对河南省有机碳储量的提升具有积极作用。河南省有机碳呈明显的区域性分布特征,总体表现为西部较高,南部次之,东部和北部表现出一定的中等水平分布特征。

土壤有机碳储量及其变化评估的研究方法

土壤作为陆地生态系统中最大的碳库和碳循环的关键要素,其碳储量和变化直接影响全球碳平衡和气候变化过程。分析和总结土壤有机碳(SOC)储量影响因素及其大小、变化的研究方法,半定量的相关性分析和荟萃分析等可以用来确定SOC储量的主要影响因子;定量化的实测实验方法如容量法、燃烧法和稳定同位素法等可较为准确地测算SOC含量并用于区域储量估算,但存在耗时费力等成本缺陷;基于经验模型、机器学习、遥感反演等技术实现大尺度、快速测量SOC及其变化的方法获得较快的发展,但需要解决精度较低和结果不确定性等突出问题;基于过程的模型方法需要根据具体的研究目标进行抉择和改进,重点是模型的验证和校准;SOC-生态系统模型需要重点开发涡流协方差(EC)系统与生命周期评估(LCA)的耦合方法和标准程序;SOC-景观模型需要在景观三维表征、SOC转移流在单元间相互作用过程模拟等方面多学科攻关。

新乐市地表基质有机碳储量变化趋势及影响因素

为探究有机碳储量在地表基质中的变化趋势及影响因素,利用新乐市2005年和2021年两期数据,按地表基质类型划分方式计算新乐市地表基质有机碳储量,分析新乐市地表基质有机碳储量的变化趋势及决定因素。结果表明,2005-2021年,新乐市地表基质有机碳总储量呈增长趋势;表层平均有机碳含量和单位基质碳含量均与基质粒径大小呈负相关;表层(0~0.2 m)平均有机碳含量增长率与基质粒径大小呈负相关;深层(2.0 m)平均有机碳含量增长率与基质粒径大小呈正相关。新乐市地表基质有机碳总储量处于增长趋势,其中粗骨土中有机碳储量减少的主要因素是河道采砂造成地表基质破坏,有机碳流失;砂土和壤土中有机碳储量呈增长的主要因素是植树造林和合理的农业活动。

四川森林土壤有机碳储量的空间分布特征

利用森林土壤实测数据与GIS相结合的研究方法估算了四川森林土壤有机碳密度和碳储量,研究了四川森林土壤有机碳密度的空间分布特征。四川森林土壤有机碳储量为(2394.26±514.15)TgC,平均碳密度为190.45Mg.hm-2;四川不同森林类型土壤有机碳储量和碳密度差异较大,分别介于(5.05±0.37)～(1101.74±205.40)TgC、(102.69±21.09)～(264.41±49.24)Mg.hm-2之间,其有机碳含量、碳密度和碳储量都随土层厚度的增加而降低。四川森林土壤有机碳密度空间分布特征明显,总体上表现出随纬度、海拔高度的增加而增加,随经度的增加而减小。从森林土壤生态系统水平监测森林土壤有机碳储量有助于提高其估算精度。

耕层厚度对华北高产灌溉农田土壤有机碳储量的影响

针对华北平原长期少免耕可能导致的耕层变浅、变紧的问题,通过人为设置不同耕层厚度试验,采用等质量土壤有机碳库储量和层化比的研究方法,研究了4种耕层厚度(10、20、30、40cm)水平下0～50cm土壤有机碳的变化。2a的田间试验结果表明,不同耕层厚度对土壤有机碳含量有显著差异,与2007年试验开始时相比,土壤有机碳质量分数都不同程度下降,下降幅度为22%～48%。利用等质量计算方法表明20cm耕层厚度的处理土壤有机碳储量最高。通过层化比的研究表明,随着时间的推移,20cm的耕层厚度层化比最高,其土壤质量较好。总之,不同耕层厚度对耕层有机碳的影响不同,短期内耕层厚度为20cm的土壤有机碳含量和储量最高,过厚或过薄都不利于土壤有机碳储量的增加。

秦岭典型林分土壤有机碳储量及碳氮垂直分布

以秦岭典型林分锐齿栎(马头滩林区)、油松、华山松、松栎混交林、云杉、锐齿栎(辛家山林区)为对象,研究了不同林分土壤剖面上有机碳、全氮、有机碳储量的分布规律。结果表明:在秦岭地区,随着土壤剖面深度增加,不同林分的土壤有机碳、全氮含量均逐渐降低;不同林分的土壤有机碳、氮素的积累和分解存在一定差异。其中,云杉和松栎混交林的土壤有机碳、全氮含量较高,锐齿栎(辛家山林区)含量较低,不同林分土壤剖面有机碳、全氮含量平均值分别为13.46—26.41 g/kg、4.47—9.51 g/kg,大小顺序均为云杉>松栎混交林>锐齿栎(马头滩林区)>油松>华山松>锐齿栎(辛家山林区);各个林分的土壤C/N在5.93—15.47之间,C/N平均值大小为松栎混交林﹥华山松﹥油松﹥云杉﹥锐齿栎(辛家山林区)﹥锐齿栎(马头滩林区);各个林分0—60 cm土层的土壤有机碳储量大小为云杉>锐齿栎(马头滩林区)>松栎混交林>华山松>锐齿栎(辛家山林区)>油松,分别为150.94、135.28、124.93、109.24、102.15、96.62 t/hm2;各个林分土壤有机碳含量与土壤全氮含量存在极显著正相关,土壤有机碳、全氮与C/N则没有明显相关性。

免耕对土壤团聚体特征以及有机碳储量的影响

以实施7年的中国科学院禹城综合试验站冬小麦夏玉米轮作免耕长期定位试验场为对象,研究免耕条件下土壤水稳性团聚体和有机碳储量的变化,为进一步评价免耕措施对黄淮海平原土壤结构和质量的影响提供科学依据。设置免耕（NT）、免耕秸秆不还田（NTRR）、常规耕作（CT）3种处理,分析土壤表层（0-20 cm）及深层（20-60 cm）水稳性团聚体分布特征、土壤有机碳以及团聚体有机碳的变化和相互关系。研究结果表明：由于减少了对土壤的破坏以及增加了秸秆还田和有机肥的施用,与常规耕作相比,NT和NTRR可提高表层土壤有机碳含量和储量、水稳性团聚体平均重量直径（MWD）和几何平均直径（GMD）,以及大团聚体有机碳的含量和储量。其中,秸秆覆盖比施用有机肥对表层土壤有机碳储量和0.25-2 mm团聚体有机碳储量的提高具有更显著的作用。与表层不同,深层土壤有机碳和大团聚体有机碳的含量和储量表现为NT〈NTRR〈CT,说明与CT相比,NT和NTRR不利于深层土壤有机碳的积累,与秸秆覆盖相比,施用有机肥对深层有机碳的积累更有利。从整个剖面（0-60 cm）来看,NT和NTRR处理土壤总有机碳储量低于CT。各处理土壤总有机碳与0.25-2 mm水稳性团聚体有机碳关系最为密切,说明该粒级团聚体有机碳能够指示土壤总有机碳的变化。

三江平原湿地不同土地利用方式下土壤有机碳储量研究

选取东北三江平原沼泽湿地5种土地利用方式,共16个土壤剖面,对土壤有机碳储量分布特征进行了研究.结果表明,不同土地利用方式下,土壤剖面有机碳含量与有机碳密度均呈自上而下降低的趋势,且随着深度的增加,垂直差异变小.开垦降低了土壤有机碳含量和有机碳密度,并改变了其在表层的分布结构特征.初步估算5种土地利用方式下土壤有机碳储量分别为:沼泽湿地1.58×104t/km2、退耕还湿地1.23×104t/km2、林地1.01×104t/km2、水田0.85×104t/km2、旱田0.99×104t/km2.开垦降低了湿地土壤有机碳储量,且对耕地的影响大于林地,而退耕还湿有利于土壤有机碳的固定及储量的增加.

河南省土壤有机碳储量及空间分布

利用河南省1∶20万土壤数据库估算了河南省土壤有机碳储量,并分析了其空间分布规律.结果表明:河南省陆地土壤有机碳含量约为10.27×108t,占全国储量的1.15%;土壤平均碳密度为7.46kg.m-2,低于全国平均水平9.60kg.m-2;有机碳储量在前4位的土壤类型为潮土、褐土、粗骨土和黄褐土,碳储量都大于1.0×108t,四者之和占全省总储量的69.65%;沼泽土的有机碳密度最大,为24.54kg.m-2,其次为山地草甸土和棕壤,分别为17.69和14.64kg.m-2,三者主要分布在西部山区,其碳储量之和仅占全省的6.34%;石质土和风沙土的碳密度含量最低,分别为1.32和1.38kg.m-2;全省的土壤有机碳密度主要在5～10kg.m-2范围内变动.

气候变化及人类活动对中国土壤有机碳储量的影响

对中国1998年第二次土壤普查中的2000多个土壤剖面中碳储量与年平均温度(T)、年降水量(P) 的相关性研究表明:它们之间的相关性在不同的温度带下具有很大的差异,在T ≤10 oC的地区,土壤有机碳储量与温度的负相关性最强;在10 oC< T ≤20 oC的地区,受与降水正相关的影响,土壤有机碳储量与年平均温度表现出一种正相关性;而在T > 20 oC的地区,土壤有机碳储量与温度和降水的相关性都很差。由于温度和降水在中国存在很强的正相关性,因此在相关分析中宜采用偏相关分析方法。受人类耕种的影响,耕地土壤有机碳储量与温度、降水相关性远低于非耕地土壤。对具有相同土壤属性和气候条件的同一地区的耕地土壤与非耕地土壤样本进行的配对检验表明,耕地土壤与非耕地土壤有机碳储量之间存在显著差异,土地利用的改变在总体上导致了土壤碳的释放。

青藏高原土壤有机碳储量与密度分布

采用全国第二次土壤普查数据结合作者的实测数据，利用1：100万土壤数据库对青藏高原土壤有机质层、土壤矿质层及整个剖面的土壤有机碳密度和土壤有机碳储量分别进行了估算。结果表明：青藏高原的平均土壤有机碳密度约为C7.2kg·m^-2，较前人的C8.01-19.05kg·m^-2全国平均土壤有机碳密度偏低。青藏高原总的土壤有机碳储量约为18.37Pg，其中有机质层土壤有机碳储量约占38．14％，矿质层土壤有机碳储量则占61．86％。