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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

河南省土壤有机碳储量及影响因素

将河南省划分为东西部12个林区8种土地利用类型,基于810个点位的现场采样测量,估算该省土壤有机碳(SOC)储量,计算土壤有机碳密度(SOCD)并分析其影响因素。结果表明,河南省0 cm~100 cm土层SOC储量为1467.82 Tg,平均SOCD为9.65 kg/m^(3),与我国SOCD平均水平(9.60 kg/m^(3))相持平;研究区西部和东部平均SOCD分别为10.12 kg/m^(3)和9.00 kg/m^(3),森林与耕地面积占比不同可能是导致东西部SOCD差异的重要因素;研究区内森林、耕地、草地和人造地表的面积占比,以及气候因素包括归一化植被指数(NDVI)、干旱指数、年平均气温、年平均降水量、湿度指数均对SOC储量有显著影响。

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。

基于Daycent模型的张掖地区天然草地土壤有机碳储量研究

【目的】以张掖天然草地土壤有机碳储量为研究对象,将Daycent模型参数本地化,使其适用于张掖地区天然草地土壤有机碳储量的模拟,从而研究张掖地区天然草地土壤有机碳储量空间分布和影响因素。【方法】利用CENTURY模型的每日时间步长版本Daycent模型,根据张掖地区气象站点的日值气象数据、土壤数据和2022年6-7月实测数据,模拟1979-2020年张掖地区天然草地土壤有机碳储量空间分布,并分析其影响因素。【结果】张掖地区天然草地土壤有机碳储量呈现“东西高,中间低”的空间分布格局,总土壤有机碳储量与慢性土壤有机碳储量的变化趋势基本一致;其中2022年6月天然草地土壤有机碳储量在肃南裕固族自治县最高,为36.181 kg/m^(2),土壤有机碳储量在山丹县最低,为4.661 kg/m^(2)。从影响因素来看,海拔与天然草地土壤有机碳储量分布一致;土壤理化性质与天然草地土壤有机碳储量之间的相关性较低;降水量与天然草地土壤有机碳储量之间呈现正相关,温度与天然草地土壤有机碳储量之间呈现负相关。【结论】DAYCENT模型可以有效地模拟张掖天然草地土壤有机碳储量,模型的适应性很强,张掖地区天然草地土壤有机碳储量受诸多因素影响,慢性土壤有机碳库含量对张掖天然草地土壤碳储量的影响最大。研究对张掖地区天然草地碳汇管理具有一定的指导意义。

储存条件对总有机碳(TOC)分析校准用蔗糖溶液的影响

为了提高总有机碳(total organic carbon,TOC)分析仪校准用蔗糖溶液定值的准确性,消除影响总有机碳含量的干扰因素,配制拟商业化标准系列溶液,本研究进行了不同水质、不同储存温度、不同材质储存器皿、湿度条件下低浓度蔗糖溶液的稳定性试验和加速实验以及3个批次拟商业化系列标准溶液的组间差异实验。结果显示,超纯水经高压灭菌后TOC含量变化不显著,呈最稳定状态;拧盖广口玻璃瓶储存低浓度蔗糖溶液的最佳温度范围是4~20℃。20℃时,蔗糖溶液中的TOC含量在拧盖聚四氟乙烯(Polytetrafluoroethylene,PTFE)瓶中比在聚丙烯瓶(polypropylen,PP)瓶中更稳定,且与玻璃瓶组无明显差异。加速实验结果显示,在高温(40±2°C)、高湿(75%±5%)条件下储存6个月,PTFE蔗糖溶液的TOC含量无显著变化。此外,随机抽取3个批次的拟商业化溶液并绘制标准曲线,获得了较好重现性和稳定性。通过分析可知,TOC含量会受水质、温度、储存器皿材质及时间等因素影响,选择PTFE能有效减少析出物,提高低浓度蔗糖溶液中TOC含量的稳定性。

中国土壤有机碳密度和储量的估算与空间分布分析

基于 1∶40 0万的《中华人民共和国土壤图》和第二次土壤普查数据 ,运用地理信息系统技术 ,对中国土壤有机碳密度及储量做出估算 ,并且分析了土壤有机碳密度的空间分布差异。结果表明 :10 0cm深度的土壤有机碳密度介于 1 19kgm- 2 到 176 46kgm- 2 之间 ,2 0cm深度的土壤有机碳密度介于 0 2 7kgm- 2 到53 46kgm- 2 之间 ;10 0cm和 2 0cm深度的土壤有机碳储量分别为 84 4Pg (1Pg =10 15 g)和 2 7 4Pg ;土壤有机碳密度具有高度的空间变异性 ,东北地区、青藏高原的东南部、云贵高原等森林、草甸分布的地区有机碳密度最高 ,准噶尔盆地、塔里木盆地、阿拉善高原与河西走廊、柴达木盆地等沙漠化地区的土壤有机碳密度最低 ;土壤有机碳密度的空间分布主要受气候。

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。

不同植被下中国土壤有机碳的储量与影响因子

基于第二次土壤普查和新疆土壤调查等 2 4 4 0个典型土壤剖面数据和 1∶4 0 0万中国植被图 ,对中国不同植被类型下的 1 0 0cm和 2 0cm厚度土壤有机碳密度和储量进行估算 ,绘制了土壤有机碳储量的地理分布图 ,并且对土壤有机碳储量与生境条件之间的关系进行统计分析。结果表明 :不同植被类型下的土壤有机碳密度存在显著差异 ,草甸和森林最高 ,灌木和农田次之 ,再其次是草原 ,最低的是荒漠 ;基于植被分类计算的我国 1 0 0cm和 2 0cm厚度土壤有机碳总储量分别为 6 9.38Gt和 2 3.81Gt。 1 0 0cm深度土壤碳储量在森林、农田、灌丛、草甸、草原、荒漠植被下分别为 1 7.39Gt、1 4 .6 9Gt、1 3.6 2Gt、1 2 .2 2Gt、7.4 6Gt、3.93Gt;土壤有机碳储量的空间分布差异明显 ,具有明显地域性 ,青藏高原东南地区、阿尔泰山和天山山地等高寒草甸、灌丛草甸区是土壤有机碳储量最高的地区 ,其次是东北地区北部的针叶林、草甸区和我国南方的亚热带阔叶林区 ,土壤有机碳储量最低的地区是西北地区和藏北高原的荒漠、草原干旱区 ;在不同生态系统中环境变量对土壤有机碳储量的影响是不同的 ,在温带草原年平均温度是土壤有机碳储量主要控制因素 ,而对于针叶林海拔是导致土壤有机碳储量变异的主导因子 ;随着研究尺度的细化 。

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。

川西亚高山森林土壤有机层碳、氮、磷储量特征

同步研究了川西亚高山云杉林、冷杉林和白桦林生态系统土壤有机层(OL)和矿质层(MS)的有机碳、全氮及全磷储量特征.所有土壤剖面上的有机碳和易氧化有机碳含量均随土壤深度增加而降低,即未分解层<半分解层<完全分解层<腐殖质层<淀积层<母质层.云杉林、冷杉林和白桦林土壤有机层的有机碳储量分别为29.38(±1.28)thm-2、22.70(±1.20)thm-2和8.63(±0.95)thm-2,矿质土壤中分别为17.84(±1.92)thm-2、19.74(±1.76)thm-2和14.92(±1.64)thm-2.冷杉林和白桦林土壤剖面上的全氮和全磷含量大小顺序为半分解层<完全分解层<腐殖质层,但腐殖质层>淀积层>母质层.云杉林、冷杉林、白桦林土壤有机层的全氮储量分别为0.85(±0.11)thm-2、0.68(±0.06)thm-2和(0.36±0.03)thm-2,全磷储量分别为0.29(±0.03)thm-2、0.22(±0.03)thm-2和0.06(±0.02)thm-2.

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。

基于1∶100万土壤数据库的中国土壤有机碳密度及储量研究

基于中国1∶100万土壤数据库,利用土壤有机碳储量和碳密度的空间化表达和计算方法研究中国土壤有机碳密度及储量.土壤空间数据库包含926个土壤类型单元,690个土属类型,94000多个图斑;土壤属性数据库收录了7292个全国各类型土壤的剖面数据,包括81个土壤属性字段.研究采用“土壤类型GIS连接法”实现土壤剖面有机碳密度与图形图斑连接,通过制图单元碳储量求和得出全国或者区域碳储量,并利用面积平均法计算全国及各类型土壤的有机碳平均密度.结果表明,中国的土壤面积共有928.10×104km2,有机碳储量为89.14Pg(1Pg=1015g),土壤平均碳密度9.60kg.m-2,是目前与真值最为接近的研究结果.