第五讲土壤碳库的形成与转化介绍

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土壤有机碳.

陆地生态系统中的土壤碳库,以森林土壤中的碳为最多, 占全球土壤有机碳的73%;其次是草原土壤的碳,占全球土壤有机碳的20%左右。粗略地估计我国的SOCP为 185.7Pg碳,约占全球土壤总碳量的12.5%。
土壤有机碳的分布
土壤有机碳在不同生态系统中和不同土壤类型中的分布是不同的，它取决于不同类型植被和土壤所占的面积和单位面积的土壤碳密度
量和质量)。对CO2的控制主要通过对微生物活动的控制。冷和淹水可减少CO2排放,但会形成CO2潜在来源的泥炭(占SOCP的24%)。温带湿润条件下CO2产生的多;温带干旱条件下,植物量少,土壤有机质含量低,CO2排放量小。热带土壤有机质分解快,是CO2短期内增加的主要原
因。
2、碳循环与大气中CH4浓度
莆田稻草
3、土壤温度
750~1050 不含深海溶质碳
不同学者认为的土壤碳库量
• 土壤碳库是陆地生态系统中最大的碳库。 • 土壤碳库包括土壤无机碳库（SICP）和土
壤有机碳库（SOCP） • 有机碳库（1500Pg）、无机碳库
（1000Pg）, 约是大气碳和植被碳库的2.5 倍（Schlesinger，1996）。有机碳库（1550Pg）、无机碳库（1750Pg）（李学垣，土壤化学）
一、引言
• 工业革命前的1800年大气二氧化碳的浓度为280ml/m3 （IPCC（国际气候变化委员会），1990），而1959年在美国夏威夷的Mauna Loa长期检测站发现大气二氧化碳的浓度为315ml/m3，此后二氧化碳的浓度持续增加，平均每年升高1.5ml/m3 （IPCC，1995）。大气二氧化碳的浓度持续增加导致全球气候变化，最终可能威胁到人类的生存。

土壤碳库动态变化(季节变化)的微生物机制_概述及解释说明

土壤碳库动态变化(季节变化)的微生物机制概述及解释说

明

1. 引言

1.1 概述：

土壤中的碳库是地球上最重要的碳储存之一，对全球碳循环过程起着至关重要的作用。土壤碳库动态变化受多种因素影响，其中季节变化是主要的外部因素之一。随着季节的更替，土壤中的有机质分解速率、微生物活性以及土壤微生物群落结构等都会发生相应变化。

1.2 文章结构：

本文旨在概述和解释土壤碳库动态变化(季节变化)的微生物机制。文章将分为五个主要部分来进行阐述。首先，在引言部分，将简要介绍本文的背景和目标，并概述文章结构。接下来，第二部分将探讨季节变化对土壤碳库的影响以及微生物与土壤碳库动态变化之间的关系。第三部分将从整体角度概述微生物机制，包括微生物在土壤碳循环中扮演的重要角色以及其功能和调控机制。然后，在第四部分，将详细解释说明微生物机制对土壤碳库动态变化产生的影响，包括微生物参与季节性有机质分解过程导致碳释放增加、季节性气温、湿度等因素对微生物代

谢产能和活性的调控效应以及微生物群落多样性和功能丰度对土壤有机质储存稳定性的影响。最后，在结论部分，将总结研究结果，并提出当前存在的问题与未来的展望。

1.3 目的：

通过对土壤碳库动态变化(季节变化)的微生物机制进行概述和解释说明，本文旨在增进我们对土壤碳循环过程中微生物作用的理解，为进一步探索土壤碳库管理和气候变化适应策略提供科学依据。同时，该研究还有助于推动土壤保护和可持续农业发展，以实现更好地利用土壤资源并维护生态平衡。

2. 土壤碳库动态变化的季节变化

2.1 季节变化对土壤碳库的影响

土壤增碳固碳作用机制-概述说明以及解释

1.引言

1.1 概述

土壤是地球上重要的自然资源之一，它不仅支撑着植物的生长与发育，还承载着海量的有机质和无机物质。近年来，全球变暖与气候变化问题日益严峻，人类对于减少大气中二氧化碳（CO2）浓度的需求也变得日益迫切。土壤作为一个重要的二氧化碳汇，发挥着巨大的作用。

土壤中的增碳和固碳作用在循环碳过程中具有重要意义。增碳过程是指在自然或人为因素作用下，土壤中碳的含量增加的过程。而固碳则是指土壤中碳的长期储存和稳定性的过程。土壤中的增碳和固碳作用机制多种多样，主要包括植物残体贡献、微生物活动贡献、有机质吸附和固定碳以及矿物质转化和沉积等。

在土壤中，植物残体的分解过程是增碳的主要途径之一。植物残体在死亡后逐渐分解，释放出大量的有机碳，这些有机碳富含养分，能够为土壤微生物的生长提供能量。土壤中的微生物是各种微生物的总称，它们通过分解植物残体和其他有机物，将有机碳转化为二氧化碳释放到大气中。微生物的活动不仅提供了土壤肥力，还促进了土壤中有机碳的增加。

土壤的固碳作用与土壤中的矿物质有着密切的关系。矿物质在土壤中

起着重要的固碳作用，它们能够吸附和固定大量的碳。土壤中的有机碳经过微生物的分解后，一部分会被吸附在矿物质表面，形成稳定的有机质-矿物质复合体。此外，矿物质还能够通过化学反应转化为更加稳定的碳酸盐，长期储存在土壤中，起到固碳的作用。

综上所述，土壤在增碳和固碳方面发挥着重要的作用。通过研究土壤中的增碳和固碳作用机制，能够更好地理解土壤的碳循环过程，为减缓全球气候变暖、保护生态环境提供科学依据。未来的研究工作还需进一步探索和完善土壤的增碳和固碳机制，以促进可持续农业和环境保护。

生物地球化学循环中的有机碳库形成与变化

生物地球化学循环是指地球上生物、地理和化学的交互作用和相互作用过程。

其中，有机碳是生物地球化学循环的重要组成部分。有机碳包含有机物，如植物生物量、土壤有机质和海洋生物体等。这篇文章将介绍有机碳库形成和变化的过程。

一、有机碳库形成

1.1 植物生物量

植物生物量是指植物体内的有机物含量。它是由光合作用而产生的有机物质所

积累的。植物生物量的形成取决于光合作用和环境因素，如温度、降水和土壤养分。光合作用是将二氧化碳和水转化为有机物和氧气的过程。在这个过程中，植物将大量的二氧化碳吸收下来，并将其储存在体内。

1.2 土壤有机质

土壤有机质是由植物残留物和微生物分解而来的有机物。当植物死亡后，其残

体会被分解为氨基酸和脂类等有机物。这些有机物在微生物的代谢过程中被进一步分解和转化，最终转化为土壤有机质。

1.3 海洋生物体

海洋生物体是海洋内生物体积累的有机物。它们包括浮游生物、底层生物体和

海底沉积物。浮游生物通过光合作用吸收二氧化碳制造自己的有机物，而底层生物和海底沉积物是由死亡的浮游生物和其他生物体死亡后积累而来的。

二、有机碳库变化

2.1 植物生物量变化

植物生物量的变化受到环境因素的影响。随着全球变暖和气候变化，环境因素

发生改变，植物生物量也在不断变化。

2.2 土壤有机质变化

土壤有机质的变化与土壤管理、土地利用变化、气候变化和土地退化等因素相关。在农业生产中，不良耕作或使用化肥等会影响土壤有机质的质量和数量。随着气候变化，水、温度和养分的变化也会影响土壤有机质。而土地退化则会导致土壤有机质的减少。

泥炭碳库效应-概述说明以及解释

1.引言

1.1 概述

概述

泥炭是一种特殊的湿地土壤，由植物残体在湿润条件下逐渐堆积、分解而形成。这些植物在湿地环境中不完全分解，所以泥炭含有大量的有机质。由于其独特的形成过程和组成特性，泥炭在碳循环中扮演着重要角色。

碳库效应是指通过吸收二氧化碳并储存碳的过程。泥炭可以被认为是一个巨大的碳库，它们存储了大量的碳并将其长期固定在土壤中。根据科学研究，泥炭蓄积了约450亿吨碳，相当于全球陆地植被的两倍以上。

泥炭对碳循环的影响是巨大的。首先，泥炭的堆积过程是一个碳吸收的过程，它通过光合作用将大气中的二氧化碳转化为有机物质并储存在土壤中。其次，由于泥炭的特殊性质，其中储存的碳可以在很长时间内几乎不受分解的影响而保持固定。这使得泥炭成为了一个重要的碳储存地点，有助于减缓全球气候变化。

除了对碳循环的影响外，碳库效应还具有重要的环境意义。泥炭的存储碳量庞大，这意味着它们在一定程度上可以减少全球气候变暖的速度。

此外，泥炭是一种特殊的湿地生态系统，它们提供了丰富的生物多样性，并发挥着重要的水文功能。泥炭湿地是许多稀有和濒危物种的栖息地，同时也起到了水源涵养和洪水调蓄的重要作用。

综上所述，泥炭作为一种特殊的湿地土壤，具有重要的碳库效应。它们通过吸收大量的二氧化碳并将其固定在土壤中，对碳循环起着重要作用。同时，泥炭还具有重要的环境意义，它们减缓气候变化的速度，并提供了丰富的生物多样性和水文功能。深入了解和研究泥炭及其碳库效应对于保护湿地生态系统，推动可持续发展具有重要的意义。

1.2文章结构

土壤碳库定义

土壤碳库是土壤与生态系统中的碳元素相互转化的场所。一方面，由于人类活动引起的大量二氧化碳进入土壤，从而改变了原有的碳库结构；另一方面，土壤中的碳库能有效地把二氧化碳固定下来。因此，两方面因素共同影响着土壤碳库。在环境和农业等领域有着重要的作用。

土壤碳库在土壤－植物－大气系统中发挥着巨大的作用，它主要由土壤微生物（包括根际微生物）、土壤动物（土壤甲虫）和植物的呼吸释放作用而形成。在对土壤进行有机碳循环过程中，土壤微生物和土壤动物扮演着极其重要的角色。土壤微生物参与有机质和矿质养分的转化，而且可能对很多污染物和植物毒素具有降解作用。土壤动物不仅为碳库生产了碳元素，而且也利用植物光合作用所制造的碳元素，将其运输到植物体内或储存在土壤中。土壤动物也能消耗从外界吸收的有机碳。例如土壤蚯蚓可通过消耗植物残体的有机碳，帮助恢复土壤微生物。但是，目前尚不清楚这些消耗有机碳的土壤动物是否具有重要的生态功能。植物的呼吸作用也会产生二氧化碳，但对土壤微生物和土壤动物几乎没有影响。

以我国华北地区为例，全球气候变暖，冰川融化，土壤甲虫的数量明显减少，土壤微生物活性也随之降低，导致土壤有机质含量减少。另外，农民滥施化肥、农药也会加剧土壤生态系统碳平衡的失调。生物学家通过野外实验得出：土壤中有机碳库的容量随土壤微生物活性的增强而增强，并呈现出显著的正相关关系。可见，提

高土壤微生物的活性可以提高土壤碳库的稳定性。以土壤动物为食的土壤动物在维持生态系统碳平衡中发挥着重要的作用。据估计，每年土壤动物的生物量是土壤动物摄食的40%~90%，但土壤动物摄食的有机碳，却只占摄食有机碳总量的15%~25%。同时，土壤动物在传递土壤养分和病虫害防治方面也发挥着重要的作用。当土壤生态系统的碳平衡被打破后，通过土壤动物的转移能够使生态系统的碳平衡回复到最佳状态。土壤碳库与土壤生态系统中的其他因子之间，尤其是植物和微生物之间具有密切的关系。比如，森林凋落物和枯枝落叶中有大量的土壤微生物可利用的氮源。在城市绿地中，土壤微生物群落也影响着城市污染物的扩散。在地下水的形成过程中，大量土壤微生物的残体被固定下来，形成了以土壤微生物为主体的土壤碳库。

中国土壤有机碳库及其演变与应对气候变化.kdh

Adv. Cl i m. Ch a n ge Res., 2008, 4 (5): 282－289

282

文章编号：1673-1719 (2008) 05-0282-08

引　言

2007年12月在印尼巴厘岛召开的联合国气候变化大会上通过了启动2012年后应对气候变化谈判的路线图。通过陆地生态系统固碳，实现温室气体减排是应对全球气候变化的重要手段之一。据政府间气候变化专门委员会（IPCC ）有关统计，全球农业减排的技术潜力高达每年5500～6000 Mt CO 2当量

［1］

。在不同的碳价格下的经济潜力为1600～4300

Mt CO 2当量，其中90%来自减少土壤CO 2释放（即土壤固碳），而东南亚农业的潜力居全球首位［2］。为了明确土壤固碳与温室气体减排的自然潜力和主要途径，土壤固碳研究已经成为近几年来应对气候变化研究中一个极其活跃的新兴研究领域［3］。美国地球物理学联合会提出了固碳科学技术的概念；美国农业部将农业土壤固碳和温室气体减排作为国家的核

收稿日期：2008－05－21；　修订日期：2008－06－26

基金项目：国家自然科学基金国际合作重大项目（40270010092）；　教育部重大项目“我国农田有机碳库变化及其调控因素”；中国科协联合国环境咨商研究课题“中国农业发展中土壤碳库变化及其固碳减排意义”　资助

作者简介：潘根兴（1958－），男，教授，主要从事土壤碳循环与气候变化研究．　E-mail: pangenxing@

摘　要：通过综述和评价中国土壤，特别是农田土壤有机碳库（以下简称碳库）的现状与演变态势，　讨论其对我国应对气候变化的意义，　提出了我国土壤碳库及其演变与应对气候变化的基本国情是：1) 我国土壤背景碳储量较低且区域分布不均衡；2) 我国土壤固碳效应明显，未来固碳减排潜力显著；3) 技术和政策是实现和提高我国土壤碳汇、促进我国应对气候变化能力建设的重要途径。建议进一步加强对我国农田土壤固碳减排的研发投入，　完善农业应对气候变化的相关政策和鼓励措施体系，研究构建气候友好的新型农业，以期在提高和稳定农业生产力与应对气候变化能力上获得双赢。关键词：中国；土壤有机碳库；气候变化；固碳；农田土壤中图分类号：S15/ P467 文献标识码：A

土壤碳库及碳分解基因

土壤碳库及碳分解基因的理解和解释

1.概述土壤碳库土壤碳库是指土壤中储存的有机碳和无机碳的总和。有机碳

来源于植物和动物的残体、根系、微生物等有机物质的分解，而无机碳则来自于矿物质的分解和还原过程。土壤碳库是地球碳循环的一个重要组成部分，具有重要的生态功能，对气候变化和环境保护具有重要影响。

2.土壤碳分解基因的定义土壤碳分解基因是指参与土壤有机碳分解过程的基

因。这些基因编码的蛋白质在土壤中发挥着重要的功能，参与有机碳的降解和分解，使其转化为二氧化碳、甲烷等形式的气体，或者转化为溶解态的有机物，最终影响土壤碳库的动态变化。

3.土壤碳分解基因的分类与功能土壤碳分解基因可以分为三类：酶基因、降

解基因和转运基因。

•酶基因：酶基因编码的蛋白质具有催化有机物降解的功能。例如，蛋白酶基因编码的蛋白质能够降解蛋白质为氨基酸，纤维素酶基因编码的蛋白质能够降解纤维素为葡萄糖等。

•降解基因：降解基因编码的蛋白质能够降解特定的有机物质。例如，芳香烃降解基因编码的蛋白质能够降解芳香烃类化合物，脂肪酸降解基因编码的蛋白质能够降解脂肪酸等。

•转运基因：转运基因编码的蛋白质能够将有机物质转运到微生物细胞内进行分解。例如，糖转运基因编码的蛋白质能够将糖类物质转运到微生物细胞内进行降解。

这些基因的功能形成一个复杂的网络，在土壤中协同作用，参与土壤碳循环的

调控与维持。

4.土壤碳分解基因与土壤碳库的关系土壤碳分解基因的存在和活性对土壤碳

库的动态变化产生重要影响。土壤中丰富的碳分解基因可以促进有机碳的

分解和降解，促进土壤碳库的释放，并将有机碳转化为气态碳或溶解态碳。

土壤中的碳

主要包括土壤水分管理施肥土壤理化性质土壤温度及水稻植株生长等土壤水分管理对甲烷排放量的影响土壤性质对甲烷排放量的影响土壤eh土壤ph土壤质地和土壤渗透率土壤类型有机肥的施用土壤温度水稻植株生长及品种五全球气候变化对土壤碳循环的影响气候变化与土壤二氧化碳释放引起co2浓度升高的主要原因是土地利用的改变和燃烧化
全球的一些植被带碳密度
中国一些土壤有机碳估算
二土壤碳的形态与活性
（一）土壤碳的形态（1）土壤有机碳的固体形态
土壤有机碳的存在形态包括以粗有机质和有机质-土壤矿物质结合的细颗粒态两类。不同土壤中有机碳的存在形态及比例不同。一般以国际制土壤颗粒分类区分土壤微团聚体，并以重液来区分出与细土土壤紧密结合的重组结合态有机碳和团聚与较粗颗粒的轻组有机碳。轻组有机碳认为是土壤中未和矿物结合的游离有机物质，是土壤中易分解的碳库。而重组有机碳是与矿物结合形成有机无机复合体的有机碳，由于受土壤矿物的保护，所以是土壤中分解较慢的碳库。轻组有机碳对种植制度耕作方式施肥措施和土地利用以及气候变化的影响比土壤总有机碳更为敏感，是反映土壤质量变化的一个敏感指标。而重组有机碳具有转化慢，C/N值低等特点，该组分对土壤肥力的保持以及土壤碳的固持具有重要意义。
（二）土壤碳的活性
定义：土壤碳有效性的高低，为微生物分解
与利用的难易程度和可为植物直接利用的营养元素的多寡。

陆地生态系统的碳循环过程

陆地生态系统的碳循环过程在地球上，碳循环是一种至关重要的地球物理和生化过程。来自陆地和海洋生物体的碳在水循环过程中有着至关重要的角色，对环境的质量、生物多样性以及全球气候变化都有重要的影响。本文将会详细介绍陆地生态系统的碳循环过程。

一、陆地生态系统的碳库

陆地生态系统的碳库指的是陆地上生长着的植物、土壤和其他有机物质。在全球变暖和气候变化的威胁下，碳库的存量和质量成为了一个非常重要的问题。赤道和亚热带地区的生物多样性丰富，是一个非常重要的生态系统碳库，峰值时期的土壤碳与植物碳含量明显较高。由于土地开发和气候变化等因素，这些地区的碳库正在迅速减少。

二、植物的碳吸收和作用

植物将二氧化碳（CO2）转化为可用的碳，推进了陆地生态系统的碳循环过程。通过光合作用，植物将太阳能转化为有机物，

并释放出氧气。在这个过程中，植物可吸收大量的 CO2，利用生

长过程中有机化合物的碳氢化学键固定碳元素。

植物不仅将 CO2 转化为可用的碳，它们还会将部分碳存储在

它们的体内。植物体内碳的质量和含量随实物性质和生境、气候

等因素的不同而有着很大的变化。多数年轻植物寿命长、成长快、高度矮，碳储存量较大。成熟的植物通常更耐旱，并且具有成熟

的根系，它们在碳存储方面往往不如年轻植物。

三、土地上碳的储存方式

土地作为陆地生态系统的重要部分，承担着重要的碳储存和循

环功能。碳储存在土壤中的有机物质，包括腐殖质，是有机物的

重要组成部分。土壤中的有机碳可以在土壤中长期贮存，有作者

估算，全球土壤中储存的有机碳约为 2500 Gt C 。

请注意，土壤中的碳有两个主要来源：第一个是生物的碳排泄

草地生态系统中的土壤碳库与碳循环过程

草地生态系统是地球上重要的生态系统之一，其土壤碳库和碳循环

过程在维持生态平衡和地球气候调节方面起着重要作用。本文将探讨

草地生态系统中的土壤碳库的形成与演变过程、碳循环的机制以及对

气候变化的响应。

一、土壤碳库的形成与演变过程

草地生态系统中的土壤碳库主要是由植物残体和根系、微生物、土

壤有机质等有机碳形成的。植物通过光合作用吸收二氧化碳，并将其

转化为有机碳储存在根系和地下部分。同时，植物通过根系将有机碳

输入土壤并与土壤微生物共同形成土壤有机质。随着植物死亡和有机

物分解，土壤碳库会逐渐形成，并在长时间尺度上稳定存在。

土壤碳库的演变过程受到多种因素的影响，包括气候、植被类型和

土地利用方式等。气候条件对土壤中有机碳的分解速率和植物生产力

有重要影响。在湿润气候条件下，植物生产力较高，有机碳输入土壤

的速率也较快，从而促进了土壤碳库的形成。而在干旱气候条件下，

植物生长受限，土壤有机碳输入较少，导致土壤碳库的形成速率较慢。

二、碳循环的机制

草地生态系统中的碳循环包括碳的输入、输出和转化过程。碳的输

入主要是指植物通过光合作用吸收二氧化碳，并将其转化为有机碳储

存在植物体内和土壤中。植物通过这一过程将大量的有机碳输入土壤，

从而促进了土壤碳库的形成。同时，植物通过根系分泌的有机物物质

也能够促进土壤中的微生物活动，进一步加速有机碳的分解和转化。

碳的输出主要是指碳的呼吸释放和有机碳的流失。土壤中的微生物

会通过呼吸作用将土壤中的有机碳分解为二氧化碳释放到大气中。此外，水分的流动和风蚀等因素也会导致土壤中的有机质流失，进而使

草地土壤有机碳库研究

草地作为全球最重要的生态系统之一，对于碳循环和气候变化起着重要的作用。其中，土壤有机碳的存储与释放对维持生态系统的稳定性以及全球碳平衡的调节具有重要意义。本文将探讨草地土壤有机碳库的研究现状、影响因素以及未来的发展方向。

一、草地土壤有机碳库的概念和意义

草地土壤有机碳库是指土壤中通过植物残体和根系等有机物质积累形成的碳储存体。它不仅对土壤肥力、生物多样性和水文循环等生态系统功能具有重要影响，还能够在一定程度上减缓全球变暖的速度。

二、草地土壤有机碳库的研究现状

目前，草地土壤有机碳库的研究主要集中在以下几个方面：

1. 土壤有机碳储量的测定：通过野外采样和实验室分析等手段，测定草地土壤中有机碳的含量和储量。这些研究结果为评估草地生态系统的碳循环提供了重要依据。

2. 碳输入和输出的过程分析：研究人员通过追踪土壤有机碳的来源和去向，揭示了草地土壤有机碳动态平衡的机制。这些研究对于了解碳循环过程和土壤肥力的维持具有重要意义。

3. 影响因素的探讨：草地土壤有机碳库的积累受到土地利用、气候变化、植被类型和管理措施等多种因素的影响。研究人员通过分析这

些影响因素，为草地土壤有机碳库的管理和保护提供了理论依据和技

术支持。

三、草地土壤有机碳库的影响因素

草地土壤有机碳库的积累受到诸多因素的影响，主要包括以下几个

方面：

1. 气候条件：气候因素是影响草地土壤有机碳积累的关键因素之一。降水量、温度、辐射等气候元素直接或间接影响土壤有机碳的分解和

积累速率。

2. 植被类型：不同类型的植被对草地土壤有机碳库的积累具有不同

碳循环知识：森林土壤中的碳循环——机理和影响

碳循环知识：森林土壤中的碳循环——机理

和影响

在地球生态系统中，森林扮演了重要的角色，它们不仅可以提供生态系统服务，如气候调节和水土保持，还是生物多样性和生产力的关键因素。此外，森林中的植物通过光合作用将二氧化碳转化为有机物，这一过程中，会释放氧气。而在土壤中，动植物残体，根系和小生物的易碳质分解，会将碳元素逐渐转换为有机碳质，并不断循环利用。这一过程即为森林土壤中的碳循环。

森林土壤中的碳循环机理

森林土壤中的碳循环机理是一个复杂的过程。首先，植物通过光合作用吸收二氧化碳，同时释放氧气。植物继续通过光合作用将二氧化碳转换为有机物。而这些有机物的释放又会被微生物和其他生物分解，从而形成土壤中的有机质。这些有机质不断累积，形成土壤有机碳的库存。

同时，森林土壤中的碳循环还受到一系列生态因素的影响。例如，水、气候、土壤性质、植被类型等。水和气候影响着植物生长和分解

程度，土壤质地决定有机物的分解速度，而植被类型则决定着土壤种

类和组成。因此，这些因素对于土壤碳储存和转移过程的影响是至关

重要的。

影响森林土壤碳循环的因素

研究表明，气候变化以及人类活动都会对森林土壤中的碳循环产

生影响。其中，气候变化是主导因素之一。随着全球气温的上升，森

林土壤中储存的有机质将受到更快的分解，释放更多的碳至大气层中。同时，老龄森林向年轻森林转变，会大大降低森林土壤碳库的能力。

在砍伐和森林转型的情况下，由于土地利用的变化和人为干扰，森林

土壤中的有机碳会大大减少。

此外，森林土壤中的小生物也对碳循环产生了很大的影响。小生

物具有独特的分解酶类以及多种功能特征，例如根的促进作用和营养

关于中国土壤碳库及固碳潜力研究的若干问题

一、本文概述

随着全球气候变化问题的日益严重，土壤碳库及其固碳潜力成为了全球科学研究的热点之一。中国作为世界上人口最多、地理环境最为复杂的国家，其土壤碳库的研究具有特殊的意义。本文旨在深入探讨中国土壤碳库的现状、分布特征、影响因素，以及固碳潜力的评估方法和影响因素，以期为我国的土壤碳管理和碳减排政策提供科学依据。文章首先对中国土壤碳库的基本概念、研究意义和国内外研究现状进行概述，然后详细分析了中国土壤碳库的分布特征、影响因素及其与全球土壤碳库的差异，接着探讨了中国土壤固碳潜力的评估方法、影响因素及其提升策略，最后总结了当前研究存在的问题和未来研究方向。本文期望通过系统的研究和分析，为我国的土壤碳管理和碳减排工作提供理论支撑和实践指导。

二、中国土壤碳库的分布与特征

中国作为一个地域辽阔、气候多样、地形复杂的国家，其土壤碳库的分布和特征具有显著的地理和气候依赖性。土壤碳库的空间分布受到土壤类型、土地利用方式、气候条件和人类活动等多种因素的共同影响。

从土壤类型来看，中国的主要土壤类型包括黄土、红壤、黑土、棕壤等，这些土壤类型因其形成条件和成土母质的差异，在碳含量和碳存储能力上有所不同。例如，黄土高原的黄土土壤，由于其深厚的土层和较好的保水保肥能力，土壤碳库较为丰富；而南方的红壤则由于风化和淋溶作用强烈，土壤碳含量相对较低。

土地利用方式对土壤碳库的影响也不可忽视。中国的土地利用方式多种多样，包括农田、林地、草地、城市用地等。不同土地利用方式下的土壤碳库存在显著差异。例如，林地和草地由于其植被覆盖良好，生物量大，土壤碳库相对较高；而农田则由于长期的耕作和施肥活动，土壤碳库可能受到一定程度的破坏。

土壤有机质与土壤固碳

⼟壤有机质与⼟壤固碳

作者郑聚锋陈硕桐

编者按

为提⾼公众对农业温室⽓体减排的科学认知，了解⼟壤管理在农业碳中和中的重要作⽤，增强全社会对⼟壤资源保护和⽓候变化缓解的责任感和迫切感，我刊特别策划“⼟壤与农业碳中和”专题，邀请南京农业⼤学潘根兴教授领衔的⼟壤学研究团队撰写系列科普⽂章，以此迎接12⽉5⽇“国际⼟壤⽇”的到来。

⼟壤有机质是⼟壤的关键组分和肥⼒基础，构成了巨⼤的有机碳库，对⽓候变化有重要的调节作⽤。提升⼟壤固碳潜⼒对碳中和与农业可持续发展具有重要意义。

全球地表以下⾄1⽶深的⼟层储存碳约25 000亿吨（15 500亿吨有机碳和9500亿吨的⽆机碳）[1]。其中有机碳库为⼤⽓碳库（7500亿吨）的2倍，接近陆地植被⽣物量碳的1.8倍。⼟壤有机碳库是地球表层系统中最⼤、最具有活性的⽣态系统碳库，其微⼩变化将对⼤⽓⼆氧化碳浓度产⽣巨⼤影响。据统计，全球每年因⼟壤呼吸(包括⼟壤⽣物呼吸和⼟壤中植物根系呼吸)释放的⼆氧化碳为500亿~760亿吨，占陆地⽣态系统与⼤⽓间碳交换总量的2/3，接近于⼤⽓碳库的1/10 [2]。可见，⼟壤有机碳的保持与稳定对全球⽓候变化起着重要的调节作⽤，并影响着陆地⽣态系统的分布、组成、结构和功能。

⼟壤有机碳库主要集中在植物根系分布的表层。由于⽓候、植被和⼟壤类型等不同，⼟壤有机碳储量地理差异较⼤。例如，⼲旱区农⽥⼟壤有机碳密度较低，仅为30吨/公顷，⽽在⾼纬度草原地区可⾼达80吨/公顷以上。据估算，全球⼟壤表层（20厘⽶以内）有机碳储量约为6150亿吨，占⼟壤剖⾯（1⽶）有机碳总储量的40%。⼟壤表层碳密度易受到⼈为活动的强烈⼲扰，因⽽⼟壤碳管理在全球环境管控中具有重要地位。

土壤碳循环研究进展

一、本文概述

土壤碳循环是地球生物化学循环的重要组成部分，对全球气候变化、生态系统稳定及农业可持续发展具有深远的影响。本文旨在对近年来土壤碳循环研究进展进行系统性的概述和总结，分析当前的研究热点和前沿问题，探讨未来的发展趋势和挑战。通过对土壤碳循环的基础理论、影响因素、研究方法及其在全球气候变化中的响应与反馈机制等方面的梳理和评价，本文旨在为相关领域的研究者提供全面的参考和启示，推动土壤碳循环研究的深入发展。

在全球气候变化背景下，土壤碳循环研究不仅关乎生态系统的健康与稳定，也直接关系到人类社会的可持续发展。因此，本文还将重点关注土壤碳循环与农业管理、土地利用变化、温室气体减排等实际问题的关联，以期为解决全球气候变化和生态环境问题提供科学依据和解决方案。

二、土壤碳循环的基本概念

土壤碳循环是地球生态系统中的一个关键过程，涉及到碳的生物地球化学循环和全球气候变化。在土壤碳循环中，碳元素通过一系列的生物和物理过程，在土壤、大气、水体和生物体之间不断转换和流

动。土壤作为碳储存的重要场所，其碳储存能力直接影响着大气中二氧化碳的浓度和全球气候的变化。

土壤碳循环的主要过程包括有机质的分解、微生物的呼吸作用、植物根系的分泌和碳的矿化等。有机质分解是土壤碳循环的起点，通过微生物的作用将动植物残体分解为小分子的有机酸和二氧化碳，进而被土壤颗粒吸附或转化为土壤有机质。微生物的呼吸作用则是有机质分解的后续过程，微生物通过呼吸作用消耗氧气并释放二氧化碳，这是土壤碳释放到大气的主要途径之一。

植物根系的分泌作用对土壤碳循环也具有重要意义，根系分泌物可以促进土壤微生物的活性，加速有机质的分解和碳的矿化过程。碳的矿化则是将有机碳转化为无机碳的过程，包括有机碳的氧化和还原反应，最终生成二氧化碳和水等无机物质。