基于1∶100万土壤空间数据库的有机碳储量估算研究——以中国东北三省为例

以最近建成的中国1∶100万土壤空间数据库以及《中国土种志》和省级土种志的土壤属性为基础,共收集东北三省736个土壤剖面理化分析数据,估算出该地区土壤有机碳总储量,并分析讨论了土壤有机碳密度在空间上的分布特征。结果表明,东北三省土壤有机碳密度平均为16.13kg/m2,在空间分布上的总趋势为东北部高,西南部低,密度较高的有机碳主要分布在原始森林、湿地及部分农业耕作区中。土壤有机碳密度最高的土类为泥炭土和沼泽土等土类,最低的为石质土、风沙土等土类。     

广西土壤有机碳储量估算及与全国部分省区的比较研究

以广西第二次土壤普查的土壤剖面数据为基础,结合广西1:50万的土壤图以及相关的地形DEM图和行政区划图,在GIS平台下对广西表层土壤有机碳密度和储量进行了估算,对不同土壤类型、不同区域的土壤有机碳分布特征进行了分析,并将结果与全国其他省市地区的研究成果进行了对比。结果表明:广西表层土壤有机碳密度分布不均,呈现桂北高,桂南低的空间分布特点;中等海拔地区高,低海拔地区低;黄壤高,砖红壤低。有机碳密度均值为3.33 kg/m2,低于全国平均水平4.70 kg/m2;表层土壤有机碳库储量为6.42×1011kg,占全国表层土壤有机碳储量的1.5%。     

安徽省土壤有机碳空间差异及影响因素

区域土壤碳储量和碳固定潜力及影响因素分析是全球变化中碳循环研究的重要前沿问题。本文采用第二次土壤普查资料,研究了安徽省不同类型土壤的有机碳密度和碳库,分析了影响土壤有机碳分布的自然和人为因素。结果表明,安徽土壤有机碳库为0.71Pg,表层土壤有机碳库为0.28Pg;土壤平均有机碳密度达117.54 t/hm²,碳密度的空间分布为:皖南山区>皖西大别山区>沿长江平原>江淮丘陵区>淮北平原区;气候和植被控制着表层土壤有机碳的省域分布,降水与土壤有机碳含量呈正相关。地形和母质影响土壤亚类间有机碳的差异;土壤总氮与土壤有机碳呈极显著相关,平原区土壤粘粒含量与表层土壤有机碳固定有较大关系。     

海南岛土壤有机碳空间分布特征及储量

利用2005年海南岛生态地球化学调查获得的8713件表层土壤和2197件深层土壤样品,计算分析海南岛土壤有机碳的空间分布特征,结果显示:0～20 cm、0～100 cm、0～180 cm 3个深度的土壤有机碳密度分别为2.86、9.48、13.72 kg/m2,与国内其他典型地区相比,几乎处于最低水平.区域土壤有机碳密度图显示,海南岛土壤有机碳的分布与地貌类型关系密切,高值区分布在山地、丘陵、火山岩台地等地区,其次是平原区,最低为滨海地区.统计显示,土地利用类型、土类不同,土壤有机碳密度差异明显,不同地类土壤有机碳密度:园地＞林地＞其他土地＞耕地,土壤有机碳主要贮存在林地和耕地中;不同土类土壤有机碳密度:黄壤＞赤红壤＞砖红壤＞水稻土＞燥红土,土壤有机碳主要贮存在砖红壤、赤红壤和水稻土中;0～180 cm土壤有机碳库储量为478.13 Mt.     

基于GIS的安徽省土壤有机碳密度的空间分布特征

在GIS技术支持下,建立安徽省土壤数据库,揭示安徽省土壤有机碳密度空间分布特征.结果表明:安徽省0-100cm土体中土壤有机碳密度在0.92-40.97 kg/m2之间,均值为10.39 kg/m2;从空间分布上看,从北向南有机碳密度逐渐增加,有机碳密度大部分在3～19 kg/m2之间,其分布面积占总面积的89.72%;在各土壤类型中山地草甸土有机碳密度最大,而潮土、黄褐土、石质土有机碳密度较小;草地的有机碳密度最大,耕地最小;土壤有机碳密度与海拔高度之间存在高度相关,随着坡度、降雨量的增加,平均有机碳密度逐渐加大.     

马占相思人工林土壤有机碳的异质性

以鹤山站马占相思林土壤为研究对象,对相关土壤、生物指标进行了分析。对马占相思人工林土壤的地统计学研究结果表明:马占相思人工林土壤有机碳和全氮在空间分布上存在着较为显著的空间自相关性,即自相关部分的空间异质性占主导地位,分别占总空间异质性程度的81.3%和84.2%。土壤有机碳分布的空间特征与土壤全氮分布空间特征具有较一致的空间异质性;林木根生物量的分布特征未表现出与土壤有机碳分布的一致空间异质性,这说明根生物量的分布特征在表层土0-15 cm有机碳的空间分布差异上不是主导因子。林地碳、氮不但存在传统统计学上的线性相关,它们也具有景观层次上的空间自相关,指数模型的拟合表明,在7.62 m小尺度范围内,土壤有机碳的空间自相关性存在,在6.60 m尺度范围内,全氮的空间自相关性存在。     

川中丘陵区紫色土表层土壤有机碳分布及影响因素

以2004～2006年间野外采样数据，采用土壤类型法对川中丘陵区（内江、资阳和遂宁三市）紫色土表层土壤有机碳密度及储量进行估算，分析了土壤有机碳密度的分布差异。据统计研究区紫色土面积为9070．19km^2，研究结果：表层土壤有机碳密度介于3．32kgC／m^2～1．71kgC／m^2间，具有高度的变异性，表层土壤有机碳储量为1．84Tg。并对影响紫色土有机碳分布的母质、地形和土地利用方式等因素进行了分析：不同成土母质上发育的表层土壤有机碳密度有差异，但均与母岩及其风化物有较强的相关性；主要土属从丘顶到丘脚土壤有机碳密度均逐渐增高；不同土地利用方式下土壤有机碳密度不同，但基本遵循疏林地〉荒草地〉坡耕地的规律。     

格氏栲天然林土壤有机碳空间分布及其影响因素

采用GIS技术对格氏栲天然林土壤有机碳空间分布特征及其影响因素进行研究,结果表明:土壤有机碳含量(O)、土壤有机碳密度、土壤有机碳储量均属于中等变异,且随土层深度的增加而减少,表层富集现象明显.土壤有机碳含量在Ⅰ层(0 ～ 20 cm)为32.15 g/kg,分别是Ⅱ层(20～40 cm)、Ⅲ层(40 ～ 60 cm)的2.35、4.63倍,剖面均值为17.60 g/kg;土壤有机碳密度在Ⅰ～Ⅲ层分别为6.76 kg/m2、3.17 kg/m2、1.74 kg/m2,土壤剖面平均有机碳密度为11.67 kg/m2.引入泰森多边形替代土壤类型图,计算得格氏栲天然林土壤有机碳储量为1.49×104 t,Ⅰ层、Ⅱ层、Ⅲ层分别为8.66×103 t、4.01 × 103 t、2.20×103 t.土壤有机碳含量和土壤有机碳密度空间分布情况类似:在西南和东北各有一个高值区,以WS - EN为中线,西北和东南呈近似对称的条带状分布,且向两边表现出递减的趋势.相关分析和逐步回归分析表明,土壤有机碳含量与土壤理化性质相关性均达到极显著水平,与全氮(TN)、全磷(TP)、水解性氮(AN)、有效磷(AP)、速效钾(AK)显著正相关,与全钾(TK)、pH、土壤容重(B)显著负相关,满足O=38.19+72.42 TN+0.04AN+54.47 TP - 7.50pH - 7.04B.同时分析了地形、土壤理化性质、人为活动等对格氏栲天然林土壤有机碳含量的影响.研究结果可为提高土壤有机碳储量精度、评估格氏栲天然林生态效益及其在区域碳循环中的作用和功能提供参考依据.     

林分密度对华北土石山区油松人工林土壤有机碳及养分特征的影响

 以木兰围场国有林场管理局实施间伐后6种保留密度下（540、650、1 084、1 104、1 408和1 860 株 / hm2）油松人工林为研究对象,研究各土层的土壤有机碳和N、P、K等养分元素含量及其相关关系。研究结果显示：(1) 土壤有机碳含量和碳密度垂直递减特征明显,均随土壤深度的增加而显著减小,当林分密度由540 株 / hm2增加到1 860 株 / hm2时,土壤有机碳含量及碳密度变化规律不尽一致,其分布区间分别为10.56~21.21 g / kg,与5.48~11.70 kg / m2;(2) 林分密度对土壤有机碳及碳密度有显著的影响,1 408 株 / hm2油松林下土壤有机碳含量及碳密度分别与650 株 / hm2和1 860 株 / hm2油松林下土壤有机碳含量及碳密度呈显著性差异,而其它林分密度间无显著差异。当林分密度为1 104 株 / hm2时,各土层土壤全N和P、K的有效量及全量均保持在一个相对较高的水平,在0~60 cm深度土壤全N、全P、全K、有效P和速效K含量均值均达到最高,分别为1.38 g/kg、0.34 g/kg、32.75 g/kg、33.10 mg/kg和118.85 mg/kg;(3) 不同林分密度、不同土层土壤有机碳含量、碳密度与土壤全N及P、K的全量和有效量的相关显著性有差异,对整个土壤剖面而言,土壤有机碳含量及碳密度与土壤全N、全P、速效K均呈显著或极显著正相关;(4) 在本研究林分密度范围内,从林地土壤固碳的角度,建议将油松人工林的林分密度控制在1 104 株 / hm2。     

黄河源区高寒草地土壤有机碳储量及分布特征

选择位于黄河源区的青海省果洛藏族自治州为研究区,利用第二次全国土壤普查所得的土壤剖面数据以及55个典型土壤剖面的地理位置、土层深度、有机质含量、面积、理化分析数据和1:50万数字化土壤类型图,在GIS的支持下利用土壤类型法对黄河源区草地土壤碳库进行了估算。结果表明,黄河源区土壤碳密度较高,平均土壤有机碳密度为29.97 kg/m²,高寒草地土壤有机碳库主要由高山草甸土和高山草原土的有机碳库构成,研究区土壤有机碳总储量达15×10⁸tC。区域草地土壤有机碳密度及储量呈明显的水平和垂直分异规律。     

甘肃河西山地土壤有机碳储量及分布特征

山地土壤具有强异质性和较高的碳密度，研究山地土壤有机碳的储量、空间分布特征和影响因素，对理解未来气候变化情景下该区土壤碳-大气反馈具有重要意义。河西山地地形复杂，水热梯度明显，是研究土壤有机碳空间格局的理想区域。利用河西山地126个土壤剖面数据，分析了0~100 cm土壤有机碳的储量、空间分布特征及其与环境因素的关系。结果表明：河西山地0~100 cm土壤有机碳密度均值15.04±7.24 kg·m^-2，区域土壤有机碳储量1.37±0.66 Pg，其中50%储存在高寒草甸和亚高山灌丛草甸。研究区土壤有机碳密度从高到低依次为亚高山灌丛草甸（41.15±18.47 kg·m^-2）、山地草甸草原（40.26±9.59 kg·m^-2）、山地森林（34.57±14.52 kg·m^-2）、高寒草甸（29.19±14.58 kg·m^-2）、山地草原（19.28±11.33 kg·m^-2）、荒漠草原（9.83±4.14 kg·m^-2）、高寒草原（8.59±2.47 kg·m^-2）、高寒荒漠（5.89±3.18 kg·m^-2）、草原化荒漠（5.16±3.06 kg·m^-2）、温带荒漠（5.00±3.35 kg·m^-2）。土壤有机碳的空间分布与地形和气候因子显著相关。土壤有机碳密度随着海拔的升高呈现出先增加后减少的趋势，阴坡土壤有机碳密度显著高于阳坡和半阴坡。土壤有机碳密度随年平均降水量增多而增多，随年平均温度的升高呈现出先增加后减少的趋势。     

高寒草甸土壤有机碳储量及其垂直分布特征

青藏高原是全球变化的敏感区。高寒草甸草原是青藏高原上最主要的放牧利用草地资源之一。选择青藏高原东北隅海北站内具有代表性的高寒草甸土壤进行高分辨率采样,测定土壤根系和有机碳含量。研究得出,青藏高原高寒草甸土壤贮存有巨大的根系生物量 (23544.60 kg ha^-1~27947 kg ha^-1) 和土壤有机碳 (21.52 GtC);自然土壤表层 (0~10 cm) 储存了整个剖面土壤有机碳总量的30%左右。比较发现,高寒草甸土壤的有机碳平均贮存量 (23.17×10⁴ kgCha^-1) (0~60 cm) 较相应深度的热带森林土壤、灌丛土壤和草地土壤的有机碳贮存量高约1~5倍多。在全球碳预算研究中,青藏高原高寒草甸土壤有机碳库不可忽视。随着全球变暖,表层土壤有机碳分解释放的CO₂将增加。为了减少高寒草甸生态系统的碳排放,应加强高寒草甸土壤地表覆被的保护,合理种植深根系植物。这对减缓全球大气CO₂浓度升高的速率以及可持续开发高寒草甸的生态服务功能都具有重要意义。     

Detecting the storage and change on topsoil organic carbon in grasslands of Inner Mongolia from 1980s to 2010s

Soil carbon sequestration and potential has been a focal issue in global carbon research. Under the background of global change, the estimation of the size as well as its change of soil organic carbon（SOC） storage is of great importance. Based on soil data from the second national soil survey and field survey during 2011–2012, by using the regression method between sampling soil data and remote sensing data, this paper aimed to investigate spatial distribution and changes of topsoil（0–20 cm） organic carbon storage in grasslands of Inner Mongolia between the 1980 s and 2010 s. The results showed that：（1） the SOC storage in grasslands of Inner Mongolia between the 1980 s and 2010 s was estimated to be 2.05 and 2.17 Pg C, with an average density of 3.48 and 3.69 kg C·m–2, respectively. The SOC storage was mainly distributed in the typical steppe and meadow steppe, which accounted for over 98% of the total SOC storage. The spatial distribution showed a decreased trend from the meadow steppe, typical steppe to the desert steppe, corresponding to the temperature and precipitation gradient.（2） SOC changes during 1982–2012 were estimated to be 0.12 Pg C, at 7.00 g C·m–2·yr–1, which didn＇t show a significant change, indicating that SOC storage in grasslands of Inner Mongolia remained relatively stable over this period. However, topsoil organic carbon showed different trends of carbon source/sink during the past three decades. Meadow steppe and typical steppe had sequestered 0.15 and 0.03 Pg C, respectively, served as a carbon sink; while desert steppe lost 0.06 Pg C, served as a carbon source. It appears that SOC storage in grassland ecosystem may respond differently to climate change, related to vegetation type, regional climate type and grazing intensity. These results might give advice to decision makers on adopting suitable countermeasures for sustainable grassland utilization and protection.     

1980s-2010s内蒙古草地表层土壤有机碳储量及其变化

以我国内蒙古草原为研究区域,结合1982-1988年第二次土壤普查资料以及2011-2012年实地考察数据,构建了基于遥感数据和土壤数据的区域表层土壤有机碳储量估算方法,对研究区1980s和2010s表层土壤有机碳储量、空间分布特征及其变化进行研究,结果表明：(1) 1980s、2010s内蒙古草地表层土壤 (0~20 cm) 有机碳储量分别为2.05 Pg C、2.17 Pg C,土壤有机碳密度约为3.48 kg C·m^-2、3.69 kg C·m^-2,其空间分布上呈现从草甸草原、典型草原、荒漠草原逐渐降低的特征;(2) 1982-2012年间,内蒙古草地表层土壤有机碳储量略有增加,但增加幅度较小,其中草甸草原和典型草原表层土壤有机碳储量增加,荒漠草原则表现为减少。研究结果将为研究区因地制宜地采取固碳措施,实现草地可持续管理提供科学参考。     

人工固沙区土壤碳分布及其与土壤属性的关系

选择腾格里沙漠东南缘沙坡头地区不同年代建立的人工固沙林（1964、1981、1990年）及临近的流动沙丘,对0~3.0 m剖面上的土壤进行取样和分析,以探讨固沙植被的建立和发展对土壤碳（有机碳和无机碳）分布的影响及其与土壤属性的关系。结果表明：在流动沙丘建立人工固沙植被近50年后,表层（0~0.1 m）土壤有机碳和无机碳含量均明显增加,土壤有机碳含量为1.95 g·kg^-1,是流动沙丘的6.67倍,无机碳含量为4.19 g·kg^-1,是流动沙丘的1.46倍。将土壤剖面划分为3层后（0~0.4,0.4~1.0、1.0~3.0 m）分析显示,从流动沙丘到1964年固沙区,土壤有机碳密度显著增加（0.18 kg·m^-2到0.52 kg·m^-2）,且浅层（0~0.4 m）的增加快于深层（1.0~3.0 m）;同时,浅层有机碳密度在整个剖面中所占比例显著增加（14.3%到30.4%）,而深层减少（64.8%到51.6%）。浅层和深层无机碳密度均有增加趋势,但差异不显著。冗余分析显示,土壤细颗粒含量、水分有效性、总氮含量、总磷含量、pH值和电导率与土壤碳密度关系密切,解释了土壤碳密度86.2%的变异。土壤有机碳密度与土壤细颗粒、总氮总磷含量及水分有效性、电导率极显著正相关（P<0.001）;土壤无机碳密度与土壤细颗粒、总磷含量及水分有效性、总氮含量显著正相关（P<0.05）。在1.0~3.0 m和0~3.0 m剖面上,土壤有机碳密度与土壤水分含量分别存在显著和极显著的负相关关系（P<0.05和P<0.01）。     

开垦对高寒草甸土壤有机碳影响的初步研究

在中国科学院海北高寒草甸生态系统定位站地区,选择高寒草甸开垦后形成的一年生人工草地作为研究对象,开垦年限分别为0、1、11、16和20年,利用土壤有机碳密度分组法,进行了0~40cm土层土壤有机碳及不同组分（轻组有机碳,重组有机碳）含量及随开垦年限变化关系的研究。结果表明：高寒草甸开垦后其土壤有机碳的变化主要发生在0~10cm土层,土壤中SOC、LFOC和HFOC呈下降趋势,至20年时分别下降了10.5 %、26.7%、8.1 %,主要原因为当地较为强烈的风蚀作用、耕作侵蚀和开垦加剧了表层（0 ~10cm）土壤有机质的氧化分解,表层土壤中的粗有机物质在降水淋溶作用下,在土体下部重新淀积。而0 ~40 cm土体内,SOC、LFOC和HFOC略有增加,开垦20年,他们的累积速率分别为0.08 t C·hm-2·yr-1、0.07 t C·hm-2·yr-1、0.14 t C·hm-2·yr-1。人工草地长期种植虽然没有改变高寒草甸作为碳汇的基本功能,但却大大降低了其碳汇效应,植物-土壤系统年固定碳量由未开垦前的7.38t C·hm-2·yr-1下降至6.89 t C·hm-2·yr-1。     

荒漠河岸林区3种典型植物群落下土壤碳氮含量特征

以黑河下游荒漠河岸林区3种典型植物(苦豆子(Sophora alopecuroides)、胡杨(Populus euphratica)、柽柳(Tamarix ramosissima))群落下的土壤为研究对象,分析了0～280 cm土层土壤碳氮含量特征,运用Pearson相关分析、通径分析方法揭示了土壤碳氮含量与其他理化性质的关系。结果表明：(1)苦豆子、胡杨、柽柳群落下的土壤平均碳含量分别为16.35、20.23、17.23 mg·g^-1,平均氮含量分别为0.47、0.69、0.61 mg·g^-1,植被类型导致的土壤碳氮含量的差异主要表现在0～10 cm表层。(2)荒漠河岸林区0～160 cm土壤碳储量柽柳(444.64 t·hm-2)>胡杨(398.60 t·hm^-2)>苦豆子(368.95 t·hm^-2),土壤氮储量柽柳(12.46 t·hm^-2)>胡杨(11.88 t·hm^-2)>苦豆子(10.60 t·hm^-2     

伊犁山地不同海拔土壤有机碳的分布

以乌孙山北坡、科古琴山南坡为例,分析伊犁山地南北坡土壤有机碳的分布特征和影响因素。结果表明:①0-50 cm范围内,高寒草甸、草甸草原土壤有机碳含量较高,荒漠草原土壤有机碳含量最低。土壤有机碳含量均随土壤深度的增加而降低,高寒草甸随土壤深度的增加土壤有机碳下降幅度最大;②伊犁山地土壤腐殖化程度高,氮矿化能力强。大部分海拔的土壤碳氮比随土壤深度的增加而减少。河谷南坡碳氮比降低速率要大于河谷北坡。③土壤有机碳与全氮、全磷以及土壤含水率表现出良好的正相关性;与pH值表现出较好的负相关性,特别是20-50 cm处。植被类型分布和人类活动影响对土壤有机碳垂直变化影响显著。     

退化和恢复过程驱动的荒漠草地生态系统有机碳密度变化

荒漠草地是陆地生态系统的重要组成部分,研究退化和恢复荒漠草地生态系统碳密度的变化特征,是精确评估荒漠草地在全球气候变化中作用的关键,也能为中国碳达峰和碳中和提供数据支撑和理论依据.通过野外调查取样和室内分析,研究了腾格里沙漠南缘天然荒漠草地、重度退化荒漠草地和通过植被建设恢复良好的人工-天然荒漠草地的生态系统碳密度,主...     

1980-2010年安徽省土壤有机碳密度及储量时空变化分析

利用安徽省第二次土壤普查资料和2010-2011年土壤调查数据,运用GIS技术,研究1980-2010年安徽省表层（0~20 cm）和1 m土体中土壤有机碳（SOC）密度和储量的时空变化,并探讨土地利用变化对SOC储量变化的影响。研究表明：① 1980-2010年安徽省表层和1 m土体中SOC密度平均减少0.37 kg/m²和1.63 kg/m²,但耕地的SOC密度增加。② 1980-2010年,全省SOC密度空间变化呈现北增南减的趋势,且增加幅度由北向南依次减小。表层和1 m土体的SOC密度增加的面积为56.97%和58.21%。③ 1980-2010年,全省表层SOC储量减少34.23×10⁹ kg,1 m土体中SOC储量减少197.26×10⁹ kg。淮北平原、江淮丘陵岗地和沿江平原的SOC储量增加,皖西大别山区和皖南丘陵山区减少。④ 非耕地转换为耕地,比保持用地类型不变或变为其他非耕地类型,SOC密度和储量减少较慢。耕地类型内部转换（水田和旱地间转换）比保持类型不变的SOC密度和储量增加较多。研究成果为区域土壤固碳潜力、土壤肥力变化等研究提供科学依据。