半干旱区退化草地开垦为苜蓿地对土壤无机碳的影响

为分析半干旱区退化草地开垦后土壤无机碳储量的变化,探讨开垦对土壤无机碳的影响机制,以半干旱区开垦农田(苜蓿地)为研究对象,以邻近的退化草地(荒漠草原)作为对照,借助碳稳定同位素技术,测定并计算0~300 cm土壤深度土壤无机碳(SIC)、次生碳酸盐(PIC)和原生碳酸盐(LIC)的储量。结果表明,与退化草地相比,苜蓿地0~300 cm处的SIC总储量显著增加了88.42 Mg·hm^(-2),PIC总储量显著增加了105.71 Mg·hm^(-2),LIC总储量显著减少了17.29 Mg·hm^(-2)。退化草地开垦促进了PIC在深层土壤的积累,进而促进了SIC的增加,表明开垦能够增强半干旱地区土壤的固碳能力,且PIC的增加导致了SIC的净累积。

陕西省土壤无机碳的时空分布特征及影响因素

[目的]土壤无机碳对于调节全球碳循环有重要作用,然而我国区域尺度上土壤无机碳的分布特征及影响因素尚不明确。对陕西省土壤无机碳时空分布和关键影响因子进行研究可为明确无机碳在陆地生态系统碳循环中的作用和地位提供参考和依据。[方法]收集陕西省1980s和2010s两期的65个和142个土壤样本以及相关的地形因素、气候条件、土地利用类型、植被状况和土壤性质数据,采用方差分析和随机森林(Random Forest,RF)模型分析土壤无机碳含量的时间和空间分布特征,并探讨土壤无机碳含量变化的影响因素。[结果]陕西省1980s各区域的土壤无机碳含量表现为:陕北>关中>陕南;与1980s相比,2010s陕北土壤无机碳含量下降了31.5%,关中地区基本保持不变,陕南小幅度上升。1980s到2010s,0-100 cm剖面上不同土层无机碳含量的降幅范围为20.6%-27.7%,其中以0-20和80-100cm土层降幅最大。随机森林模型分析表明,年平均降水量、容重、pH是影响1980s和2010s土壤无机碳含量变化的重要因素,在年平均降水量450-650 mm时土壤无机碳含量最高;土壤无机碳含量随着pH的增加而增加;低容重土壤无机碳含量高于高容重土壤。[结论]总体来看,陕西省土壤无机碳含量呈现从北向南逐渐降低的趋势。与1980s相比,2010s陕西省表层土壤和陕北地区整个土壤剖面无机碳含量显著下降,1980s和2010s陕西省土壤无机碳含量主要受年平均降水量、pH、容重的调控。

干旱区土壤无机碳碳汇作用及其对固碳减排贡献研究进展

【研究目的】干旱区土壤无机碳作为全球碳循环举足轻重的组成部分,其碳汇效应不容忽视。【研究方法】本文查阅了大量国内外干旱区土壤无机碳的相关文献,重点对土壤无机碳汇确认、碳库组成、来源识别,以及碳汇影响因素进行了系统性归纳总结。【研究结果】干旱区无机碳汇效应伴随着干旱区负通量研究得到确认,但其碳库组成十分复杂,包括了液相碳库与固相碳库。其中液相储库主要以可溶性碳酸盐形式赋存于干旱区地下水体;固相储库则为以固相碳酸盐矿物的形式赋存在土壤中,依据不同成因来源分为成岩碳酸盐与成土碳酸盐,后者又细分为碳质成土碳酸盐与硅质成土碳酸盐。成土碳酸盐中的硅质成土碳酸盐具备真正长期稳定的碳汇效应。无机碳汇的影响因素复杂,包括了自然的气候、土壤性质与深度、生物作用、成土母质、土壤有机质等因素,以及土地利用与土地覆盖、农业管理措施等人为因素。【结论】干旱区土壤无机碳对全球碳循环研究极其重要,当前研究主要聚焦在土壤无机碳来源分辨,碳汇效应强度确认与固碳潜力量化,以及影响因素明确与人为干预的可能性评估等方面。在实现“双碳目标”驱动下,查清干旱—半干旱地区土壤无机碳源汇过程与影响因素必将是未来的研究热点,也是解决“碳失汇”科学难题的突破点,极大地推动全球碳循环研究。

长江三角洲地区土壤无机碳库研究

土壤碳库变化对于全球温室效应、全球碳循环有重大的影响。研究基于最新完成的1∶250000多目标地球化学调查及相关研究成果,运用地理信息系统软件ARCGIS 9.2、统计分析软件SPSS13.0,对长江三角洲地区0-20、0-100、0-180 cm深度土壤无机碳密度及储量做出实测统计。长江三角洲地区0-20、0-100、0-180 cm深度土壤无机碳库储量分别为50.99、356.47、677.26Tg,无机碳密度分别为0.70、4.90、9.30 kg/m2。研究区主要分布土壤为水稻土、潮土,水稻土0-20、0-100、0-180 cm深度土壤无机碳密度分别为0.57、3.85、8.86 kg/m2;潮土无机碳密度分别为1.17、8.54、15.37 kg/m2。研究提供最新的土壤无机碳库实测统计信息,弥补中国区域土壤无机碳库清单的空白,完善了中国区域土壤碳库清单,为研究中国区域土壤碳固定潜力、深入全面理解区域碳循环提供了基准数据。

上海市城市扩展格局及土壤无机碳分布特征分析

土地利用方式变更引起的土壤碳库变化对全球温室效应、全球碳循环有重大影响。基于1：250000多目标地球化学调查数据，利用RS影像和GIS统计技术研究了上海城市扩展进程中的土壤无机碳空间分布与演化特征。根据上海地区1980、2000．2005年3期遥感影像分析，上海市城区扩张以原市区为中心向周边快速扩展，1980～2005年间，城区面积由193．08km^2增加到1570．52km^2，城市用地面积比例由3．05％迅速上升到24．77％。比较城区，郊区、乡村地区土壤无机碳分布，城区表层土壤无机碳密度为（1．12±0．64）kg／m^2，深层土壤无机碳密度为（1．24±0．40）kg／m^2，表层土壤无机碳积累明显，深层土壤呈现轻度积累，城区土壤无机碳空间分布变异系数降低。比较1980年前建城区、1980～2000年建城区．2000～2005年建城区与郊区土壤无机碳密度分布，城区土壤无机碳分布呈现富集。并且随建城区年限的延长，土壤无机碳积累渐趋显著，城市土壤无机碳分布的空间异质性降低。本项研究提供城市化进程中的土壤无机碳分布演变趋势信息，可为土壤固定碳潜力研究提供数据支持，也为推动中国城市生态系统碳循环研究提供参考。

新疆伊犁地区典型草地土壤无机碳分布特征

干旱区草地土壤无机碳（SIC）分布特征对研究干旱区草地生态系统碳循环具有重要作用。基于新疆伊犁地区6种典型草地土壤剖面无机碳含量的实测数据,分析了不同类型草地的SIC分布特征及其影响因素。结果表明,0~100cm土壤深度内,SIC含量随着海拔的升高而降低（P〈0.05）,表现为高寒草甸〈温性山地草甸〈温性草甸草原〈温性草原〈温性荒漠草原〈温性荒漠;从土壤剖面垂直变化来看,除高寒草甸随着土层深度的加深无明显变化外,其他各类型草地SIC含量均随着土层深度的加深而增大。土壤无机碳密度（SICD）随着海拔的升高而降低,随土层深度的加深呈增加趋势;各类型草地土壤无机碳主要分布在底层（50~100cm）,所占比例达67.1%~86.5%;100cm内,SICD为0.30~19.30kg/m2,平均SICD为12.21kg/m2。SIC含量与土壤容重随着土层深度的加深相关性逐渐增大,在20~100cm达到极显著正相关;而与土壤pH值间表现出极显著正相关,与土壤电导率（EC）仅在土层20~30cm达到极显著正相关。

腾格里沙漠东南缘固沙区深层土壤无机碳密度及其垂直分布特征

对腾格里沙漠东南缘天然植被区、流沙区以及1964,1981,1990年建立的人工固沙植被区0-3.0m剖面土壤和根鞘中无机碳含量及其分布特征进行调查。结果表明,天然植被区和固沙区总无机碳密度高于流沙区,分别为15.2,10.7,9.38kg/m2;根鞘中无机碳含量占土壤总无机碳含量的20%以上。不同年代固沙区和流沙区无机碳含量垂直分布特征均表现为表层显著高于中层和深层无机碳储量;根鞘中无机碳含量表现为逐渐递增的趋势,1.5-3.0m土层根鞘中无机碳含量最高,为0.3～1.4kg/m3。植物恢复有利于土壤无机碳的固存,能够显著提高土壤中总无机碳含量;根鞘中的无机碳是干旱半干旱区土壤无机碳的重要组成部分,在估算土壤总无机碳储量时应给予充分考虑。

农业生产对石灰性土壤无机碳库损失的影响

一般认为,土壤无机碳(SIC)周转缓慢,在全球农田碳循环及应对气候变化等方面的作用有限。近年来越来越多的证据表明,土壤无机碳转化速率也较快,在土壤肥力、碳库转化和调节大气二氧化碳浓度方面的作用不容小觑。总结了国内外关于农田无机碳方面的研究进展,强调无机碳在农田土壤固碳、缓冲土壤pH等方面具有重要作用;农业生产特别是氮肥大量施用导致我国一些地区农田无机碳消耗,加速土壤酸化,增加了作物重金属污染风险,影响了农田土壤健康。认为我国“秦岭-淮河”南北分界区非石灰性土壤与石灰性过渡区、山东半岛棕壤与潮土过渡区、东北黑土与黑钙土过渡区等区域SIC含量相对较低、降水量相对较高,长期大量施用氮肥会导致农田表层SIC发生损失,属SIC损失敏感区。提出应进一步研究的问题,包括:查明农业生产特别是施用氮肥对土壤无机碳去向的影响,研究土壤有机碳-二氧化碳-钙离子-无机碳相互作用机理及对氮肥的响应,在全球碳循环及土壤碳收支平衡研究中,应考虑人类活动特别是农业生产对土壤无机碳库的影响。建议定期监测我国无机碳损失敏感区农田土壤无机碳含量,合理施肥以减少土壤无机碳损失。

地形和土地利用对黄土丘陵沟壑区小流域土壤无机碳分布的影响

地形和土地利用方式对土壤无机碳(SIC)的空间分布和碳汇效应有重要影响。以黄土高原丘陵沟壑区纸坊沟小流域为对象,研究土地利用、地形对0-200cm土层内SIC空间分布的影响。结果表明,地形对纸坊沟流域SIC空间分布呈极显著影响(P<0.01),表现为峁顶(15.32g/kg)>坡地(14.45g/kg)>沟底(12.27g/kg)的变化趋势;土地利用方式影响该流域SIC分布,其含量表现为灌木地>草地>林地>农地,其中灌木地极显著高于林地、草地和农地,林地和草地极显著高于农地,而林地与草地无显著差异;地形与土地利用交互作用极显著影响SIC空间分布(P<0.01)。相关结果可为黄土高原土壤碳库提供基础数据,有助于明确黄土高原在中国陆地碳循环中的作用。

土壤无机碳研究进展

土壤无机碳在全球碳循环中占重要位置。相较于土壤有机碳广泛而深入的研究,无机碳的研究才开始不久。研究主要集中在全球土壤无机碳储量及分布,转移过程及影响因素,无机碳固存及土壤碳酸盐研究等方面,还未形成系统性。

荒漠草原沙漠化对土壤无机碳和有机碳的影响

以空间代替时间的方法,通过对宁夏荒漠草原不同沙漠化阶段土壤有机碳(SOC)和无机碳(SIC)的研究,探讨荒漠草原沙漠化对土壤SIC、SOC及不同粒径组分土壤SIC、SOC分布特征的影响。结果表明:(1)随着荒漠草原沙漠化程度的加剧,0—10cm土层各粒径组分土壤SIC和SOC含量呈下降趋势。半固定沙地和流动沙地各粒径组分土壤SIC含量均表现为黏粉粒无机碳(CSIC)>细砂粒无机碳(FIC)>粗砂粒无机碳(CIC),而SOC含量均表现为细砂粒有机碳(FOC)>粗砂粒有机碳(COC)>黏粉粒有机碳(CSOC)。(2)随着荒漠草原沙漠化程度的加剧,0—30cm土层土壤无机碳(SICD)、土壤有机碳(SOCD)和土壤总碳(STCD)密度均表现为荒漠草原>固定沙地>半固定沙地>流动沙地。固定沙地、半固定沙地和流动沙地土壤SOCD、SICD分别比荒漠草原降低了18.5%,57.7%,60.5%和6.7%,35.9%,47.0%。(3)0—10cm土层各粒径组分土壤SOC和SIC含量、全土SOC含量与0—30cm土层SOC和SIC均呈显著正相关关系,其中土壤粗砂粒有机碳和粗砂粒无机碳对SOC影响最大,而土壤黏粉粒有机碳和黏粉粒无机碳与全土SIC含量呈显著负相关关系。因此,沙漠化防治对于减少荒漠草原土壤碳损失极为重要。

玉米生长对石灰性土壤无机碳与有机碳释放的根际效应

利用IsoSource模型三源区分玉米根际土壤CO_(2)释放来源(根源呼吸、土壤无机碳与有机碳释放),研究玉米根际效应对石灰性土壤无机碳与有机碳释放的影响。在玉米拔节期(24~53 d)、抽穗期(54~66 d)和灌浆期(67~99 d)末分别破坏性取样,测定根系、土壤有机碳和无机碳的^(13)C含量等指标;自拔节期开始至生育期末,每隔3d测定种植玉米与不种玉米的土壤呼吸CO_(2)量以及^(13)C-CO_(2)含量。结果表明,利用IsoSource软件三源区分土壤CO_(2)的排放,土壤CO_(2)排放累计量以根源呼吸贡献为主(48.0%),其次为土壤有机碳(31.2%),最小为土壤无机碳(20.8%)。玉米对土壤无机碳与有机碳释放均表现为正根际效应,从拔节期至生育期末,种植玉米土壤有机碳与无机碳的释放分别较不种植土壤多65%和156%。土壤无机碳对于稳定全球碳库和调节大气CO_(2)浓度具有重要意义,若忽视石灰性土壤无机碳对土壤CO_(2)释放的贡献,有可能高估土壤有机碳的分解。

机器学习在土壤无机碳高光谱反演模型中的应用进展

土壤无机碳库作为陆地生态系统中第二大碳库,在吸收大气中CO2以维持陆地生态系统碳循环稳定方面发挥着重要作用。高光谱数据具有维度大、强冗余性等特点,不利于土壤无机碳快速反演建模,而使用机器学习方法可实现对土壤无机碳的快速、高效测定。该文综述了利用机器学习方法对土壤无机碳高光谱反演建模的研究现状,以期为土壤无机碳在全球碳循环中的研究提供参考。

基于高光谱技术定量预测土壤无机碳的研究进展

高光谱技术是一种快速的多传感技术,可以为许多学科提供空间密集的土壤数据,反演多种土壤属性,利用光谱技术来确定土壤无机碳含量是土壤学科新兴的研究方向,近年来有学者对土壤无机碳的高光谱预测进行了研究。本研究评述了土壤无机碳的高光谱特征,分析总结了土壤无机碳室内建模和野外建模的国内外研究,归纳基于高光谱技术的土壤无机碳含量估测存在的问题和发展趋势,为土壤无机碳含量的测定提供参考。

土壤无机碳研究进展

土壤碳库是陆地生态系统最大的碳库,在调节全球气候变化以及生态系统碳循环方面起重要的作用。土壤无机碳(Soil Inorganic Carbon,SIC)是土壤中的第二大碳库,仅次于土壤有机碳(Soil Organic Carbon,SOC),主要存在于干旱、半干旱地区。从土壤无机碳分布和影响因素、土壤固碳机理以及碳稳定同位素技术的应用等方面进行阐述,旨在强调土壤无机碳在全球气候变化和碳循环中的作用及地位。加强土壤无机碳在陆地生态系统中作用的研究,深入探究土壤无机碳循环过程,为正确判定陆地生态系统碳源汇功能提供参考。

基于文献计量分析土壤无机碳研究现状与趋势

土壤无机碳在固碳、维持土壤质量、促进有机碳稳定性与肥力和生态系统服务功能等方面有重要作用。以Web of Science核心合集数据库和CNKI数据库中472篇土壤无机碳研究的文献为数据源,通过VOSviewer、CiteSpace和HistCite分别从发文量、被引频次、合作强度及关键词等角度对发文国家、机构、作者、研究热点及其变化趋势进行计量分析与可视化展示。结果表明:2003~2023 a期间土壤无机碳研究的发文数量不断增长,主要从土壤学与环境学向其他学科延伸;科研机构以中国科学院为首,而发文作者形成了以Kuzyakov Y为核心的作者群,总体而言我国的发文量和国际影响力最大。当前的研究热点集中在土壤无机碳储量及其影响因素,土壤无机碳在碳循环中的作用及其固碳潜力,土壤无机碳的生态系统服务功能等方面。然而,当前对碳酸盐再沉淀过程中有机碳向无机碳的转移及固碳作用研究不足,尤其是植物光合同化碳向土壤次生碳酸盐累积转化及对氮肥的响应机制尚不清楚。今后应通过实地研究收集无机碳数据并结合机器学习建模等方法,提高估算全球碳库及碳周转速率的准确性;深化土壤有机碳-二氧化碳-土壤无机碳的转化机理,进一步明晰无机碳对稳定土壤碳库和维持土壤健康等生态服务方面的作用。

脱硫石膏在碱土改良中的无机固碳作用

脱硫石膏溶解产生的Ca^(2+)会和土壤中含碳的阴离子(CO_(3)^(2–)、HCO_(3)^(–))发生反应,最终将CO_(2)吸收并固定为土壤无机碳。脱硫石膏在碱土改良中的无机固碳作用对实现“碳中和”具有重要意义。以新疆阜康三工河流域的荒漠碱土为研究对象,以脱硫石膏为钙源物对0~20 cm土层进行改良。探究不同时间0~40 t·hm^(-2)脱硫石膏施用量下土壤无机碳(SIC)和土壤无机碳密度(SICD)的变化,从而研究碱土改良中的无机固碳作用。结果表明:施用脱硫石膏能显著减轻土壤碱害(pH下降),增加土壤盐分,同时具有无机固碳作用(SIC和SICD上升)(P<0.05)。脱硫石膏最佳施用量为30 t·hm^(-2),此时改良土层pH降至最低(8.24)。改良后0~46 d SIC含量相较对照组增加0.93 g·kg^(–1),SICD增加0.29 kg·m^(-2)(即CO_(2)固定量为1.06 kg·m^(-2))。改良过程中,脱硫石膏施用量与SIC、SO_(4)^(2–)和Ca^(2+)呈显著正相关(P<0.05),与pH、CO_(3)^(2–)、HCO_(3)^(–)和Na^(+)呈显著负相关(P<0.05)。气候因子对土壤无机固碳存在影响,增大相对湿度和降水量会抑制SIC含量和SICD增加,而增大风速、温度和太阳总辐射则有促进作用。研究结果为施用脱硫石膏改良碱土能增加土壤固碳潜力提供了直接证据。

黄河三角洲退化柽柳湿地土壤无机碳库的变化及其驱动因素

【目的】湿地生态系统在土壤碳循环过程中起着至关重要的作用。通过分析退化和自然湿地下0~100 cm的土壤理化性质、土壤无机碳含量及其储量的变化,探究土壤无机碳储量与土壤和植物性质之间的关系。【方法】以黄河三角洲盐生植物(柽柳)的退化和自然湿地为研究对象,利用全自动土壤无机碳分析仪测定土壤无机碳含量;基于土壤容重、无机碳含量和土壤深度来估算土壤无机碳储量。【结果】相比较自然湿地,退化湿地具有较低的交换性钙、镁离子含量和碳酸盐相对含量,而土壤容重和p H的差异不大。退化湿地显著降低了土壤无机碳含量和储量,表明湿地退化不利于无机碳在土壤中的固持。通过分析各个土壤深度无机碳储量与土壤理化性质的相关性,指出土壤无机碳储量与土壤容重、含水量、交换性钙和镁离子含量、土壤无机碳含量和地上植物生物量显著正相关,而与土壤电导率负相关。逐步回归分析表明土壤容重、含水量和阳离子含量是导致0~100 cm土壤无机碳储量变化的主要因素。另外,深层土壤无机碳(40~100 cm)大约贡献了0~100 cm总土壤无机碳储量的60%,表明深层土壤对无机碳库的固持发挥着重要作用。【结论】湿地退化增加了土壤无机碳的损失,保护和恢复湿地有利于土壤无机碳的存储。因此,通过阐释黄河三角洲退化和自然湿地下土壤无机碳储量的变化,可以从无机碳的角度提高湿地土壤碳汇能力,为实现碳中和目标提供科学依据。

高寒人工草地不同植被类型下表层土壤有机碳和无机碳变化及土壤理化因子

为深入了解高寒人工草地土壤有机碳(Soil organic carbon,SOC)、无机碳(Soil inorganic carbon,SIC)含量在不同植被类型下的差异性以及土壤有机碳、无机碳含量与土壤理化因子的相关关系。本研究选取高寒人工草地一年生单播小黑麦(HM)、一年生禾、豆混播(HB)以及多年生垂穗披碱草(PJC)植被类型为研究对象,测定并分析3种植被类型下土壤有机碳和无机碳含量变化特征。结果表明:土壤有机碳和无机碳含量在3种植被类型下均表现出显著的差异性。土壤镁离子浓度、全氮(Total nitrogen,TN)含量、土壤pH是影响该区域土壤有机碳和无机碳含量的主要因素。本研究结果为推行适宜高寒人工草地最佳的植被类型提供区域数据和科学参考。

蒙脱石、高岭石与玄武岩对土壤碳固存的影响

为了明确玄武岩风化及其风化过程中形成的蒙脱石与高岭石类黏土矿物对土壤碳固存的影响,采用田间微区试验,研究了玄武岩、蒙脱石和高岭石施用下土壤颗粒结构、pH值,及速效养分、可溶性有机碳(DOC)、微生物生物量碳(MBC)、有机碳和无机碳含量的变化。结果表明,与单施山核桃壳有机肥的处理相比,在其基础上配施玄武岩、蒙脱石或高岭石显著(P<0.05)降低了土壤MBC含量,降幅分别为8.7%、10.3%和9.7%;配施玄武岩的处理土壤pH值显著提高0.80,土壤DOC、有机碳、无机碳含量分别显著增加9.4%、3.6%和939.2%;配施蒙脱石处理的土壤交换性钙、镁含量和阳离子交换量分别显著增加77.3%、471.7%、80.2%,土壤有机碳与无机碳含量分别显著增加2.5%和543.2%;配施高岭石处理的土壤水稳性大团聚体(粒径≥0.25 mm)占比显著提升了2.3百分点,土壤有机碳与无机碳含量分别显著增加2.8%和646.3%。此外,除配施玄武岩或蒙脱石的处理显著提升了土壤速效钾含量外,配施3种矿物对土壤其他速效养分(碱解氮、有效磷)含量无显著影响。综上,蒙脱石、高岭石与玄武岩对土壤有机碳有固定作用,玄武岩对土壤无机碳的固定作用最强。施用蒙脱石、高岭石和玄武岩可以实现对土壤有机碳-无机碳的协同固定。