城市土壤有机碳储量估算研究进展_1

基金项目：土壤与农业可持续发展国家重点实验室（中国科学院南京土壤研究所）开放基金项目（Y052010006）；江苏省社会发展项目（BS2007064）作者简介：司志国（1978 ），男，博士生，讲师，主要从事城市绿地土壤研究；俞元春（1961 ），男，博士，教授，主要从事森林土壤研究。

通讯作者：俞元春E-mail ：ycyu@ 。

城市土壤有机碳储量估算研究进展司志国1，2曹艳春2俞元春1，3（1．南京林业大学森林资源与环境学院，江苏南京210037；2．河南职业技术学院环境艺术工程系，河南郑州450046；3．中国科学院南京土壤研究所土壤与农业可持续发展国家重点实验室，江苏南京210008）摘要：城市土壤有机碳是陆地生态系统碳库的重要组成部分，对全球碳循环有重要影响。

文章从全球土壤碳储量、我国土壤碳储量、城市土壤碳储量等方面进行了综述，对城市土壤碳储量研究进行了展望。

关键词：城市土壤；土壤碳储量；研究进展中图分类号：F293.2文献标识码：AResearch Progress on the Estimation of Urban Soil Organic Carbon StorageSI Zhiguo 1，2，CAO Yanchun 2，YU Yuanchun 1，3（1．College of Forest Resources and Environment ，Nanjing Forestry University ，Nanjing Jiangsu 210037，China ；2．Department of Environmental Art Engineering ，Henan Vocational and Technical College ，Zhengzhou Henan 450046，China ；3．State Key Laboratory of Soil and Sustainable Agriculture ，Institute of Soil Science ，Chinese Academy of Sciences ，Nanjing Jiangsu 210008，China ）Abstract ：Urban soil organic carbon ，an important part of terrestrial ecosystem carbon pool ，effects the global carbon cycle greatly．Inthis paper the carbon storage of global and China ，the urban carbon storage were reviewed．Urban carbon storage research in the fu-ture was also prospectedKey words ：urban soil ；soil carbon storage ；research progress据联合国数据统计，到2030年全世界约有60%的人口住在城市，城市的扩展必然伴随土地利用变化［1］。

尽管城市区域仅占了地球表面的很小一部分，但可直接或间接影响土壤碳库，导致土壤碳库的种类组成和规模发生较大的变化，并在全球碳循环中发挥着重大作用，而且其影响不仅仅局限于城市边界之内［2 4］。

从这一意义来讲，城市土壤是全球碳循环研究的特殊组成部分和重要环节之一。

它对理解人类社会经济活动对碳循环的驱动作用及城市碳管理具有重要意义。

因此，我们应及时开展城市土壤碳库的研究，为区域碳循环提供基础数据，同时这对保护城市环境、维护公众健康也具有现实意义。

1土壤有机碳的定义土壤有机质（SOM ）概念是指通过微生物作用所形成的腐殖质、动植物残体和微生物体的合称，其中的碳即为土壤有机碳（SOC ）。

土壤有机碳的含量是进入土壤的生物残体等有机物质的输入与以土壤微生物分解作用为主的有机物质的损失之间的平衡。

2全球土壤有机碳储量估算自20世纪50年代以来，国际上就有学者开始对全球土壤有机碳库储量进行估算［5］。

其估算结果大多是1m 深度以内的碳储量，主要原因是有机碳主要分布在1m 深度以内［6］。

早期的估算方法是根据少数几个土壤剖面资料进行推算的［7］。

如鲁比（Rubey ）等1952年根据美国9个土壤剖面的碳含量，推算出全球土壤有机碳库为710Gt ［8］；博恩（Bohn ）根据土壤分布图和一系列相关土组的有机碳含量，估算出全球土壤有机碳储量为2946Gt［9］。

博恩根据相对较完整的FAO 土壤图的187个剖面土壤碳密度值，重新估计的全球有机碳储量为2200Gt ［10］。

对于全球尺度上土壤有机碳储量的估算，具有代表性的是波斯特（Post ）等按生命带方法的研究，利用全球主要生命带的2696个土壤剖面数据资料，估算出全球1m 厚度土层的有机碳库为1395Gt ［11］；巴特杰斯（Batjes ）所用的按土壤类型的研究也具有带表性，他将全球土壤图划分为259200个基本单元，估算出全球1m土层有机碳贮量为1462 1548Gt［12］。

由于研究者采用研究方法及参数的差异，全球土壤有机碳储量的估算存在较大差别，表现出极大的不确定性。

20世纪60年代以前的统计结果可能普遍偏低，70年代以后的结果也由于所用资料来源及处理方法的不同，也存在较大的差异，90年代以来各研究结果相对较为接近，全球土壤有机碳储量约在14400 1500Gt之间（土层深度为1m）［13］。

目前，普遍认可和应用的全球有机碳储量是1400 1500Gt。

3我国土壤有机碳储量估算欧美等主要国家在20世纪90年代初期或中期完成了全球和各自国家和区域的土壤碳库估计［14］。

国内关于土壤碳库的研究，起步相对较晚，近10年来，中国科学家对此进行了探索。

潘根兴根据《中国土种志》（1 6卷）的基本数据，统计计算得到中国土壤有机碳库总量为50Pg，主要分布在华北和西北［15］。

王绍强根据中国第二次土壤普查实测2473个典型土壤剖面的理化性质，以及土壤各类型分布面积，估算中国土壤有机碳库的储量约为924.18ˑ108t，平均碳密度为10.53kg/m2，表明中国土壤是一个巨大的碳库（土壤厚度为100cm）［16］。

李克让等应用0.50经纬网格分辨率的气候、土壤和植被数据驱动的生物地球化学模型估算了中国土壤的碳贮量为82.65Gt，平均土壤碳密度分别为1.47917kg/m2［17］。

南京土壤研究所史学正课题组基于1ʒ100万土壤图全部图斑的有机碳和面积数据资料，提出全国土壤总有机碳库89.1Pg的估计值。

在2004年召开的第236次香山科学会议上，我国土壤学家倾向于接受我国大陆土壤（1m深度）有机碳库为90Pg。

4城市土壤有机碳储量及分布特征近年来，随着城市化的发展的加快，城市用地面积不断增加，城市土壤在全球碳循环中的作用显得日益重要。

部分学者从城市土地利用和城市绿地的角度对碳的储存和通量进行了初步研究，如若安德（Joand）对芝加哥绿地碳通量估算以及草地、乔木、灌木的差异，以及减少向大气排放的有效种植方式和管理策略研究；波亚特（Pouyat）等对纽约等城市的城乡梯度和土地利用类型对城市生态系统中土壤碳库的影响研究［18］；布拉克（Brack）堪培拉城市森林的碳固定研究［19］；乔（Jo）对城市植被管理中的能量消耗和碳释放进行了研究，以韩国中部城市为例进行了绿地碳释放补偿效应的影响研究［20］。

我国对城市土壤碳储量和管理的研究虽然起步较晚，但部分学者也进行了研究［21 24］。

城市化进程可直接或间接地影响土壤碳库，导致土壤碳库的规模、分布及种类组成均发生较大变化［2］。

何跃等对南京市功能区之间土壤有机碳的差异研究表明，城市土壤与郊区土壤相比，城市土壤的有机碳含量普遍较高，路边绿化带土壤受到交通环境的影响，其有机碳含量与其他功能区存在显著差异，不同功能区之间因人为影响的差异，土壤中有机碳含量的比值表现出明显的不同［25］；王秋兵等对沈阳市城市土壤有机碳空间变异特征研究也得出了同样结果［26］。

孙艳丽等对开封市城市土壤有机碳含量研究表明，城市土壤有机碳随城市土壤年龄增加而增加，随深度的增加而降低，土地利用方式的变化可以改变有机碳在土壤中的贮存与分布［27］。

波亚特等研究表明，城市土壤被多次翻动和覆盖，使原来的表层土壤可能被掩埋到底层，因此，土壤剖面下部也会出现有机碳含量高的土层［18］。

章明奎等对杭州市城市土壤有机碳的特性进行分析，研究表明城区土壤表土（0 10cm）和0 100cm深度土壤平均有机碳贮量约为远郊区土壤的4.3和5.7倍；不同用地城市土壤有机碳含量也有一定的差异，以风景区为最高，其次为工业区和文教区，居民区和商业区相对较低；城市土壤有机碳中含较高比例的碳黑、颗粒态碳和较低比例的易氧化态碳，表明城市土壤有机碳较为稳定［21］。

拜尔（Beyer）等对比研究了德国东北部罗斯托克市城市土壤和自然土壤的有机物组成，结果表明，与自然土壤比较，烷类和烃类有机碳含量减少，而芳香类有机碳增加［28］。

5城市土壤有机碳库估算展望在城市土壤碳库与碳循环方面，今后应加强以下几个方面的研究：（1）重点研究减少城市土壤碳排放的措施。

（2）系统开展位于不同的气候带、不同生态系统类型、不同土地利用历史的城市土壤碳库和碳循环特征，比较城市生态系统和自然生态系统土壤碳库和碳循环的异同点，为科学合理地管理城市土壤碳库提供依据［22］。

（3）城市各类人工管理绿地地面多遭受压实，对包括蚯蚓在内的各种土壤动物产生一定的影响，今后应开展城市土壤动物分布和数量对于城市土壤碳库影响机制的研究［22］。

（4）城市土壤碳库是由有机碳库和无机碳库组成的，土壤无机碳库也是土壤碳库的重要组成部分，受气候变化与人类活动的影响，无机碳库参与碳循环，无机碳库变化影响全球温室效应，土壤无机碳库研究对于土壤碳库计算及碳循环研究应是必不可少的［29］。

（5）由于城市土壤生态系统碳库研究的方法各有偏重和具有一定的局限性，不同研究者对土壤有机碳的估算结果存在较大的差异，在今后的研究中应试图寻求统一而准确的土壤有机碳估算方法［30］。

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