第五讲土壤碳库的形成与转化介绍
土壤有机碳.
二、碳循环与环境
1、碳循环与大气CO2浓度 痕量气体占大气中空气的0.04%(体积分数),其中99%以上为CO2。陆
地生态系统和海洋与大气的CO2交换量各占整个CO2循环总量的50%。土壤 每年向大气释放的CO2为50～76PgC,占陆地生态系统与大气间碳交换总 量的2/3,约为大气碳库的1/10,比陆地生态系统初级生产净吸收的碳量 大30%～60%,也远远超过化石燃料燃烧每年向大气排放的5PgC。
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
引起CO2浓度升高的主要原因是土地利用的改变和燃烧 化石燃料。
人类活动对土地利用和覆盖的变化是最直接影响土壤碳库的因
子：影响最严重的是将自然植被转变为耕地。它减少了土壤有机质 的输入,破坏了土壤有机质的物理保护,增强了腐殖物质的矿化作用, 使土壤呼吸增加,土壤碳库储量降低。特别是在耕种的头50年,表土 有机C损失30%～50%。
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。
SOC=T* θ* C*（1- δ % ）/10 如果某土层的厚度（剖面厚度）为d（ cm），是有n层
丛枝菌根真菌影响土壤碳循环机理研究_概述及解释说明
丛枝菌根真菌影响土壤碳循环机理研究概述及解释说明1. 引言概述：土壤碳循环是自然界重要的生物地球化学过程之一，对维持全球生态平衡具有重要意义。
在土壤中，丛枝菌根真菌作为一种广泛存在的微生物群体，具有显著的影响力。
它们与植物根系形成共生关系，通过提供养分和水分等服务，促进了植物的生长发育和营养吸收。
此外，丛枝菌根真菌还能够调节土壤碳循环过程中的关键环节，从而对全球气候变化产生重要影响。
文章结构：本文将首先对丛枝菌根真菌的作用进行探讨，详细介绍其与植物共生关系以及其在森林、草地等不同土壤类型中的分布情况。
随后，将深入研究真菌与土壤碳循环之间的密切联系，并揭示其在土壤有机质分解、碳汇累积等方面所起到的重要作用。
最后，在实验方法与结果分析部分中，我们将介绍相关研究方法并对实验数据进行详尽分析。
目的：本文的主要目的是探讨丛枝菌根真菌对土壤碳循环机理的影响。
通过深入研究真菌与土壤碳循环之间的相互作用和关联，我们希望进一步揭示丛枝菌根真菌在碳循环中的重要角色，为理解土壤生态系统的功能和维持全球气候平衡提供科学依据。
至此，大纲中的第一部分“引言”内容已详细阐述完毕。
2. 正文：2.1 丛枝菌根真菌的作用丛枝菌根真菌是一种生活在植物根系中的微生物，它与植物形成共生关系，并通过菌丝网络与植物根系紧密联系。
丛枝菌根真菌在土壤生态系统中起着重要作用。
首先，丛枝菌根真菌能够帮助植物吸收和转运养分，特别是磷、氮和铁等常见元素。
通过菌丝网络，真菌能够扩展植物根系的吸收面积，并促进养分的有效利用。
其次，丛枝菌根真菌还可以增强植物对环境胁迫的适应能力，如抗旱、抗盐等。
最重要的是，丛枝菌根真菌参与了土壤碳循环过程。
2.2 真菌与土壤碳循环的关系土壤碳循环是指有机碳在土壤中的输入、输出和转化过程。
其中，植物残体和根系分解是土壤有机碳的主要输入源；呼吸作为土壤有机碳的主要输出途径。
丛枝菌根真菌在土壤碳循环中起到双重作用。
一方面，丛枝菌根真菌通过与植物根系共生，促进了植物的生长和养分吸收，从而增加了土壤有机质的输入。
土壤 增碳 固碳 作用机制-概述说明以及解释
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。
1.2文章结构文章结构通常用来提供读者对整篇文章的整体框架和组织的了解。
在本文中，文章结构部分的目的是介绍整个文章的组成部分和其各个部分的主要内容。
下面是文章结构部分的一个示例：1.2 文章结构本文分为引言、正文和结论三个部分，每个部分中包含了具体的子章节。
土壤有机碳库的分类及其研究进展
土壤有机碳库(SOCP)的库容量巨大,其微小的变化会在很大程度上影响大气中二氧化碳的浓度,因此SOCP在全球碳循环中起着重要作用[1]。
土壤有机碳（SOC）是地球表层系统中最大且最具有活动性的生态系统碳库之一。
其有机碳总贮量约在1 400~1 500 Pg 之间[1（] 1 Pg=1015 g），是陆地植被碳库的2~3 倍，大气碳库的2 倍多，其较小幅度的变动都会引起大气中CO2浓度变化，进而影响全球气候变化。
土壤有机碳库分为两部分：活泼碳和不活泼碳。
其中不活泼碳约占土壤总有机碳库的25%甚至更高[2]，这部分不活泼的碳具有较长的周转时间（千年以上）。
国外好多文献把土壤有机碳库分为三部分：活跃碳库（active carbon pool），缓效性碳库（slow carbon pool）和惰性碳库（passive carbon pool）。
其中，土壤活性有机碳指在一定的时空条件下，受植物、微生物影响强烈、具有一定溶解性、在土壤中移动比较快、不稳定、易氧化、分解、易矿化，其形态、空间位置对植物、微生物来说活性比较高的那一部分土壤碳素，大约是土壤活生物量的2~3倍；缓效性碳库包含难分解的植物和较稳定的微生物，而惰性碳库是那些化学性质和物理性质都稳定的部分[3]。
土壤有机碳库是陆地生态系统长期光合作用和分解作用动态平衡的结果因此凡是影响生态系统光合和呼吸过程的因子如气候、地形、土壤质地等都将控制着土壤有机碳库的动态变化[4]。
放牧、围封、土地利用变化等人为因素会导致土壤有机碳的动态变化[5]。
夏海勇等研究秸秆添加量对黄潮土和砂姜黑土有机碳库分解转化和组成的影响规律，结果表明: 秸秆添加越多, 碳库活度便越高, 越有利于有机物料分解, 降低腐殖化系数; 黏粒含量越高, 有机物料的分解受阻, 腐殖化系数便越高[6]。
对大兴安岭区域研究发现，土壤有机碳含量近似于土壤有机质含量的分布趋势，也和土层厚度有一定关系[7]。
土壤有机碳库
土壤有机碳库的分类及其研究进展姓名：付玉豪学号：2014E8012761041 培养单位：沈阳应用生态研究所据估计，全球陆地土壤碳库量约为1300 ~ 2000 Pg，是陆地植被碳库500 ~ 600 Pg的2 ~ 3倍，是全球大气碳库750 Pg的2倍多，在全球碳平衡中占有重要地位，尤其是土壤有机碳库。
土壤有机碳不仅可以为植物生长提供各种营养元素，维持土壤良好的物理结构，而且由于库容巨大，其储量的微弱变化就导致大气圈中CO2浓度发生较大变化，直接影响全球碳平衡格局。
随着全球变化研究的深入，土壤有机碳库渐渐成为研究全球碳循环的热点问题之一。
土壤有机碳库分为两部分：活泼碳和不活泼碳。
其中不活泼碳约占土壤总有机碳库的25%甚至更高，这部分不活泼的碳具有较长的周转时间。
在国外，好多文献把土壤有机碳库分为三部分：活跃碳库，缓效性碳库和惰性碳库，其中，土壤活性有机碳指在一定的时空条件下，受植物、微生物影响强烈、具有一定溶解性、在土壤中移动比较快、不稳定、易氧化、分解、易矿化其形态、空间位置对植物、微生物来说活性比较高的那一部分土壤碳素，大约是土壤活生物量的2~ 3倍；缓效性碳库包含难分解的植物和较稳定的微生物，而惰性碳库是那些化学性和物理性质都稳定的部分。
土壤有机碳循环主要包括以下3个基本阶段：土壤有机质的输入，主要是依靠植被地上部分的凋落物及其地下部分根的分泌物和细根周转产生的碎屑，其输入量在很大程度上取决于气候条件、土壤水分状态、养分的有效性、植被生长以及人类的耕种管理等因素；土壤有机质的分解和转化过程，主要是指土壤呼吸，且分解速率受有机物的化学组成、土壤理化特性以及人类活动的综合影响；土壤腐殖质的分解和转化过程。
土壤有机质输入和输出之间的平衡决定了土壤有机碳库库容的大小, 且不同阶段的决定因子会对土壤有机碳库产生不同影响。
无论土壤有机碳库外源碳的输入还是内源碳的输出，都和人类活动密切相关。
人类活动对地球土壤圈和气圈之间的碳平衡的影响越来越大，如毁林、燃烧化石燃料、环境污染、土地利用方式变化等不同程度改变着土壤有机碳库量，造成温室气体CO2浓度的上升。
土壤水溶性有机碳研究概述
土壤水溶性有机碳研究概述土壤中的水溶性有机碳是土壤有机质的一个重要组成部分，对土壤的健康和生态系统的持续发展起着重要作用。
水溶性有机碳（WSC）是指可以溶解在水中的有机物质，包括了有机酸、腐殖质和其他有机物质，是土壤中的重要碳库之一。
近年来，对土壤水溶性有机碳进行的研究逐渐增多，其在土壤碳循环、农业生产和环境保护等方面的重要性也日益受到重视。
一、土壤水溶性有机碳的来源土壤水溶性有机碳的来源主要包括植物残体、动物粪便、微生物代谢产物和土壤有机质分解产物等。
在这些来源中，植物残体和土壤有机质分解产物所贡献的水溶性有机碳较多，它们经过水解、微生物代谢和土壤生物化学反应等过程产生水溶性有机碳，并随着土壤水分的运移而向土壤溶液中释放。
外源有机物的施入、土壤通气作用和土壤侵蚀等也是土壤水溶性有机碳的重要来源。
1. 具有较高的活性土壤水溶性有机碳具有较高的活性，易被微生物降解，对土壤微生物群落的活性和多样性具有重要影响。
水溶性有机碳能够为土壤微生物提供能量和碳源，促进土壤微生物的生长和代谢活动，从而影响土壤生态系统的功能。
2. 对土壤肥力的影响土壤水溶性有机碳是土壤养分的重要来源之一，它能够保持土壤的肥力和改善土壤结构，促进作物生长和提高作物产量。
水溶性有机碳也是土壤中的重要碳源，对土壤碳储量和碳平衡起着重要作用。
3. 对土壤质地和肥力的调控作用研究表明，土壤水溶性有机碳含量与土壤质地和肥力密切相关，土壤质地和肥力的不同会影响土壤水溶性有机碳的含量和分布。
土壤中的水溶性有机碳含量较高的土壤通常具有较高的肥力和较好的土壤结构。
1. 土壤水溶性有机碳的提取与测定常用的土壤水溶性有机碳提取方法包括水提取法、碱提取法和盐提取法等。
水提取法是目前应用较为广泛的一种提取方法，它通过加入适量的水，轻微搅拌或振荡，使土壤中的水溶性有机物质与水混合，再通过离心或过滤等方法分离出水溶性有机碳。
测定土壤水溶性有机碳的常用方法有紫外分光光度法、有机碳分析仪法和化学分析法等。
泥炭 碳库效应-概述说明以及解释
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文章结构文章结构的目的是为了帮助读者更好地理解和组织文章内容。
在本文中，我们将通过以下几个部分来探讨泥炭和碳库效应的相关内容。
第一部分是引言，我们将在这里简要介绍泥炭和碳库效应的概念，以及文章的结构和目的。
第二部分将深入讨论泥炭的形成过程和其特性。
我们将探讨泥炭是如何形成的，以及其具有的独特特性。
通过了解泥炭的形成机制和特性，我们可以更好地理解碳库效应在泥炭中的发挥作用。
土壤碳库定义
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。
土壤的固碳潜力
土壤的固碳潜力引言：土壤是地球上一种重要的自然资源，它承载着生物生存和发展的基础。
然而，随着全球气候变化的不断加剧，土壤的固碳潜力日益凸显。
本文将从土壤的基本性质、固碳机制以及影响固碳潜力的因素等方面进行探讨，旨在增进人们对土壤固碳潜力的了解，促进可持续土地管理和环境保护。
一、土壤的基本性质土壤是由矿物质、有机质、水分、空气和生物体组成的复杂体系。
其中，有机质是土壤中的重要组成部分，不仅对土壤的物理性质、化学性质和生物学活性具有重要影响，还是土壤固碳的关键因素之一。
二、土壤固碳机制1. 有机质降解与固碳：土壤中的有机质通过微生物的降解作用分解为二氧化碳（CO2）和水（H2O），其中CO2部分被土壤微生物吸收并通过固定作用转化为有机质，从而实现了有机质的固碳过程。
2. 植物光合作用与固碳：植物通过光合作用吸收大气中的CO2，将其转化为有机物质，并通过根系将一部分有机物质输入到土壤中，成为土壤有机质的来源之一。
3. 矿物吸附与固碳：土壤中的矿物质具有吸附CO2的能力，其中主要以黏粒矿物对CO2的吸附能力较强。
这种吸附作用可以有效地固定大气中的CO2，减少温室气体的排放。
三、影响土壤固碳潜力的因素1. 土壤类型：不同类型的土壤具有不同的固碳能力。
一般来说，富含黏粒矿物质的土壤具有较强的固碳潜力，而贫瘠的土壤则固碳能力较弱。
2. 气候条件：气候条件对土壤固碳潜力有着重要影响。
在温暖湿润的气候条件下，土壤中的有机质容易被分解，导致固碳能力降低；而在寒冷干燥的气候条件下，有机质的降解速度较慢，土壤固碳能力较强。
3. 植被覆盖：植被覆盖是影响土壤固碳潜力的重要因素之一。
充足的植被覆盖可以增加土壤中的有机质输入量，促进土壤固碳过程的进行。
4. 土地利用方式：不同的土地利用方式对土壤固碳潜力有着不同的影响。
例如，农田的耕作会导致土壤有机质的流失，降低土壤固碳能力；而森林等自然生态系统具有较强的固碳潜力。
5. 土壤管理措施：科学合理的土壤管理措施可以有效提升土壤的固碳潜力。
土壤碳库的研究方法
土壤碳库的研究方法目前国内土壤碳循环的研究主要是针对特定的地区、生态系统和生物群落以及对小区域农业土壤呼吸进行了CO。
倍增的实验，这些仅仅是陆地生态系统碳循环的部分环节。
近年来我国许多学者对中国陆地土壤有机碳库的估算和空间分布开展研究工作，一些学者还特别对我国特定区域和生态群落的SOC储量进行了探索。
如对我国热带、亚热带地区土壤碳储量开展的研究工作，得出了按不同植被类型土壤等分类方式下的有机碳储量，分析了SOC在不同粒级土壤中的分布与转化(Zhao et a1．，1997)；对我国主要森林生态系统的碳储量和碳平衡通量的研究，初步表明我国主要森林生态系统的碳储量为28．1lPg，其中土壤碳库21．02Pg(周玉荣等，2000)。
王绍强等(1999)利用1：400万土壤图，根据我国第一次土壤普查实测土体深度下的236个土壤剖面资料，统计出中国陆地生态系统土壤有机碳总量为100．18Pg。
之后，他(2000)又根据我国第二次土壤普查实测土体深度下的2473个典型剖面数据，估算出我国土壤有机碳库总量为92．4Pg。
解宪丽(2004)利用《中国土种志》(共六卷)和全国1：400万土壤图，估算得到中国水稻土O～lOOcm深度有机碳储量为2．9Pg，表层O～20cm为0．93Pg。
潘根兴利用《中国土种志》(共六卷)和全国第二次土壤普查时的全国水稻土统计面积，估算得到中国水稻土耕层加犁底层有机碳储量为1．3Pg，我国的土壤有机碳储量储量为50Pg(Pan et a1．，2003)。
李忠和金峰等人(2001，2000)根据我国第二次土壤普查数据，采用面积加权平均值的方法，对各土壤亚类的有机碳密度进行回归估算，统计出O～lOOcm土体的土壤有机碳贮量。
李忠(2001)利用土壤有机碳与土壤剖面深度的统计回归模型，估算出我国东北地区232×104km2土壤o～lOOcm剖面中有机碳储量为24．36Pg，占全球总储量的1．5％～1．7％；东南热带亚热带地区共94．3×104km2土壤中O～lOOcm的有机碳储量为9．35Pg，占全球热带地区总储量的1．8％～3．0％。
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物和腐烂的有机质；第二个来源是大气中的 CO2。
气候和土地使用不当是土壤碳流失的重要因素。
土地使用不当会破坏土壤质量，造成碳的流失，从而失去植物生长的基础。
四、人类活动对陆地生态系统碳循环的影响人类活动对陆地生态系统的影响非常大，对碳循环的影响也十分明显。
伐木、天然气开采和煤矿等活动会导致植被减少和土壤碳流失；同时，土地开垦、养殖和化肥使用等活动也会对陆地生态系统的碳循环产生影响。
土壤碳库及其研究进展
土壤碳库及其研究进展【摘要】土是气候变化的记录者,是陆地生态系统的核心，研究土壤碳库对正确评价土壤在陆地生态系统碳循环以及全球变化中的作用有重要意义.土壤碳循环研究是确定陆地生态系统对全球变化响应时间、方式及规模的有效方法, 是认识农、林生态系统生产潜力的重要手段。
【键词】壤; 碳库; 全球变化、生态系统碳素是植物光合作用过程中，将大量太阳辐射能转化为化学能的重要载体之一，碳素循环是指自然界中的碳素在各类生物的作用下，在有机态和无机态之间不断发生转化和循环，借以保持自然界中生态平衡的过程，土壤碳库是土壤碳循环中最重要的组成部分，研究土壤碳库对全球气候变化、生态系统都有重要的意义。
1、土壤碳库以及其储量和分布土壤碳库包括土壤有机碳库和无机碳库两部分，全球土壤有机物质（腐殖质及土壤生物量）所包含的碳素大约是陆地植物体盐类矿物），土壤圈中的这些碳源都是全球碳循环的重要组成部分。
这些碳素在陆地表面易遭受侵蚀和分解损失。
有机物质矿化过程会释放CO2，土壤有机物质以多种形式存在，包括陆地表面新鲜的、不能完全分解的有机物质，和分部在土壤整个剖面中的腐殖质，这种碳源极易受人类活动的影响而变化。
如在温带地区，近50年农业活动已经导致了土壤有机质含量降低20%~40%，其中绝大部分是CO2 的形式进入大气圈，也有少部分碳素随土壤侵蚀沉积于水圈之中。
土壤无机碳库包括土壤溶液中HCO-3、土壤空气中CO2 及土壤中淀积的CaCO3, 后者多以结核状、菌丝状存在于土壤剖面. 就量而言, 土壤无机碳以CaCO3 占绝对优势. 目前尽管已经对土壤有机碳库在全球碳循环中的地位及其随环境变化的动态演变有所认识, 但对土壤无机碳, 尤其是呈土壤发生性次生碳酸盐形式存在的无机碳研究相对较少[ 4]. 发生性碳酸盐累积的土壤主要分布在荒漠和半荒漠地区, 全球土壤碳酸盐碳库为780P gC～930PgC[ 5]1．1全球土壤碳库的储量和分布全球土壤有机物质（腐殖质及土壤生物量）所包含的碳素大约是陆地植物体盐类矿物），土壤圈中的这些碳源都是全球碳循环的重要组成部分。
土壤中的碳
土壤中的碳与环境质量
主要内容
土壤有机碳库
土壤碳的形态与活性 土壤有机碳的分解与转化 ★ 土壤碳库与甲烷 ★ 全球气候变化对土壤碳循环的影响
一 土壤有机碳库
土壤有机碳库(SOCP)是指全球土壤中有机碳的总量。 植物通过光合作用固定的大气中的碳素,一部分以有机质 的形式贮存于土壤中。 不同学者选用的数据和取的土层深度不同,对SOCP的 估算值不同,有的估算值为3000～5000Pg,有的估算值为 2500Pg或700～3000Pg、1200～1600Pg;有的对1m土层 内的估算值为1555Pg。但其范围可能是1200～1600Pg, 为陆地植物碳库的2～3倍、全球大气碳库的2倍。 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%。
4、 土壤质地
粘粒可以固定有机物质的微生物分解产物和催化腐殖质 的形成,因此土壤中粘粒矿物类型和粘粒含量都影响了有 机物质的分解。
田间试验结果表明,在粘粒含量分别为10.4%,26.5%和 41.8%的红壤中,随着粘粒(<0.002ｍｍ)含量的增加,14Ｃ-稻草分解速 率降低,1年后的残留14Ｃ量分别为18.0%,25.2%和28.1%;2年后的分别 为12.0%,19.7%和22.6%。
变性土
其他土壤 总计
3287
7644 135215
2.4
5.7
19
18 1576
1.2
1.1
2.土壤有机碳密度
土壤有机碳密度是指单位面积（1m2或1hm2）中一定 厚度的土层中有机碳数量。一般情况下，指的是上部1 米的土层，因此，有机碳密度的单位常用kg C/m2或 kg C/hm2表示 土壤的有机碳量是以植物残体形式进入土壤中有机物 质的量与通过异氧呼吸为主要途径的有机物质损失量 之间平衡的结果。 在一定地区，植物生物量和残落物量在很大程度上受 植被类型及其生产力的制约，土壤有机碳密度或浓度 大小与气候条件如温度和水分密切相关，而在全球尺 度上的土壤碳密度分布也应与各地区的气候特征密切 关联。
草地生态系统中的土壤碳库与碳循环过程
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，进而使碳从土壤中流失。
然而，土壤中的有机碳在一定程度上也能够被固定，形成稳定的碳储量。
三、对气候变化的响应草地生态系统中的土壤碳库对气候变化具有响应性和调节作用。
首先，草地生态系统中的土壤碳储量相对较高，具有较强的碳汇能力，能够吸收大气中的二氧化碳，缓解温室气体的排放。
其次，土壤中的有机碳对气候变化具有一定的缓冲作用。
土壤碳循环过程论文
土壤地理学中的土壤圈的物质循环——碳素的循环过程摘要：土壤圈物质循环主要是指土壤圈内部的物质迁移转化过程，以及土壤圈与地球其他圈层之间的物质交换过程。
其中土壤营养元素循环是当今研究的重点，土壤中的营养元素是维持生物体生理代谢过程所必须的化学元素。
在土壤环境中，营养元素可以反复循环利用，即生物体从土壤中吸收养分，生物残体归还土壤，土壤微生物分解生物残体并使其中的营养元素释放进入土壤，被植物再次吸收利用。
各种元素在整个循环过程中都离不开水循环的参与，如果土壤剖面中没有水的的参透，就没有硝酸盐的淋失，所以碳素循环也不例外。
土壤有机碳是地球陆地生态系统最重要和活跃的碳库,同时又是土壤肥力和基础地力的最重要的物质基础,它影响着耕地生产力及其稳定性。
地球系统碳循环与全球变化研究的一个重要任务是阐明陆地生态系统的碳汇演变及其对日益升高的大气CO2的收集与固定能力以及未来趋势。
总而言之，弄明白碳循环的过程是我们的一项重要任务，弄明白它，对我们研究大气的成分等都有重要的意义。
关键词：碳素 碳素循环过程 循环模型 影响陆地是人类的主要生存环境,全球变化对陆地生态系统的影响直接关系到人类的生存与发展。
陆地生态系统碳循环是全球碳循环的重要组成部分,在全球碳收支中占主导地位。
研究陆地生态系统碳循环机制及对全球变化的响应,是预测大气CO2含量及气候变化的重要基础,这已引起科学界的高度重视。
土壤是陆地生态系统的核心,是联接大气圈、水圈、生物圈以及岩石圈的纽带,因此,了解土壤碳循环是研究陆地生态系统碳循环的重要前提。
碳素是一切生命体的基本成分，碳素在生命过程中占有特殊地位，其重要性仅次于水。
碳分子的特性是可以形成一个长长的碳链，为各种复杂的有机物（蛋土壤圈中的物质能量循环过白质、磷脂、碳水化合物和核酸等）提供骨架；碳素也是植物在光合作用过程中，将大量太阳辐射能转化为化学能的重要载体之一，这些化学能也是推动土壤形成发育的重要驱动力。
土壤碳循环vs全球碳循环ppt课件
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土壤碳的储存与输出
储存：
A.植物及其根系的凋落，通过同化 作用使碳储存在土壤有机碳中； B.土壤吸收大气中的CO2，主要有 两种形式： 1、土壤地球化学系统对CO2的吸收： 高pH值、富钙化地球化学环境下， SOC—CO2—HCO3—； 干旱、半干旱地区碱性、富钙化地球 化学环境下，SOC—CO2—HCO3— —CaCO3； 2、土壤有机碳积累，即土壤碳饱和 容量的实现。
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CATALOGUE
1
全球碳循环
2 土壤碳循环
3
土壤碳循环的地位与作用
4
总结
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土壤碳库
土壤是陆地生态系统最大的碳库，其碳储量相当于大气碳库和植物碳库的2-3倍。
有机碳库 土壤碳库的增加或减少取决于土壤有机碳的输入和输出速率。 土壤有机库分解释放CO2进入土壤溶液转化为无机碳。
无机碳库 土壤无机碳库通过影响土壤团聚体的状况，微生物活性，土 壤ph，有机质的分解速率，今儿影响土壤有机碳库。
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。
⼟壤有机质与⼟壤碳库⼟壤有机质及其类型⼀般来说，⼟壤有机质主要来源于植物残体、根系及其分泌物，以及⼟壤微⽣物及其代谢产物，是不同分⼦⼤⼩和碳链结构的糖类、单宁、脂质、⽊质素、蛋⽩质和芳⾹族化合物等类群的有机物质的集合体。
土壤有机碳库的分类及其研究进展
土壤有机碳库(SOCP)的库容量巨大,其微小的变化会在很大程度上影响大气中二氧化碳的浓度,因此SOCP在全球碳循环中起着重要作用[1]。
土壤有机碳（SOC）是地球表层系统中最大且最具有活动性的生态系统碳库之一。
其有机碳总贮量约在1 400~1 500 Pg 之间[1（] 1 Pg=1015 g），是陆地植被碳库的2~3 倍，大气碳库的2 倍多，其较小幅度的变动都会引起大气中CO2浓度变化，进而影响全球气候变化。
土壤有机碳库分为两部分：活泼碳和不活泼碳。
其中不活泼碳约占土壤总有机碳库的25%甚至更高[2]，这部分不活泼的碳具有较长的周转时间（千年以上）。
国外好多文献把土壤有机碳库分为三部分：活跃碳库（active carbon pool），缓效性碳库（slow carbon pool）和惰性碳库（passive carbon pool）。
其中，土壤活性有机碳指在一定的时空条件下，受植物、微生物影响强烈、具有一定溶解性、在土壤中移动比较快、不稳定、易氧化、分解、易矿化，其形态、空间位置对植物、微生物来说活性比较高的那一部分土壤碳素，大约是土壤活生物量的2~3倍；缓效性碳库包含难分解的植物和较稳定的微生物，而惰性碳库是那些化学性质和物理性质都稳定的部分[3]。
土壤有机碳库是陆地生态系统长期光合作用和分解作用动态平衡的结果因此凡是影响生态系统光合和呼吸过程的因子如气候、地形、土壤质地等都将控制着土壤有机碳库的动态变化[4]。
放牧、围封、土地利用变化等人为因素会导致土壤有机碳的动态变化[5]。
夏海勇等研究秸秆添加量对黄潮土和砂姜黑土有机碳库分解转化和组成的影响规律，结果表明: 秸秆添加越多, 碳库活度便越高, 越有利于有机物料分解, 降低腐殖化系数; 黏粒含量越高, 有机物料的分解受阻, 腐殖化系数便越高[6]。
对大兴安岭区域研究发现，土壤有机碳含量近似于土壤有机质含量的分布趋势，也和土层厚度有一定关系[7]。
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土壤有机质在土壤微生物及其酶的作用下，分解成二氧化碳
和水，并释放出其中的矿质养分的过程。
酶 R—（C，4H，养分）+ 2O2 氧化 CO2 + 2H2O + 能量+养分
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2、腐殖化过程 (Humification)
各种有机化合物通过微生物合成或在原植物组织中聚合转 变为组成和结构比原来更为复杂的新的有机化合物的过程。
含芳香环结构的非晶形高分子有机化合物。 ii) 颜色：黄色 iii)结构未知 iv)是土壤有机质的主体，占其60-80% 棕黑色
7
第二部分 土壤生态系统中有机物质 的生成与分解累积
物落 红 不 是 无 情
花化 作 春 泥 更 护
8
一、矿化作用与腐殖化过程 1、矿化作用(Mineralization)
弱
生物学摄 取元素
很弱
17
土壤条件的好坏在很大程度上影响生物产量，从而影响养分循环的强 度；进入土壤的有机质，在土壤生物的作用下分解、转化是养分循环与能 量传递的重要环节。 在农田生态系统中，作物被移出后带走了大量植物营养元素，从而导 致土壤养分枯竭，系统生产力下降。施用各种矿质肥料可以归还植物营养 元素，但却不能弥补由此减少的土壤能量。因此，在农田生态系统中归还 有机残渣是改善土壤生态功能、提高经济效益的一个有效途径。
我国土壤有机质分布图
2
第一部分 土壤有机质的来源、含量及 其组成
土壤有机质： 是指土壤中形成的和外部加入的所有动、植物残
体不同分解阶段的各种产物和合成产物的总称。包括：
1、土壤中各种动/植物残体
2、微生物体
3、土壤生物分解/合成的各种有机物质
3
一、土壤有机质的来源
微生物： 动物来源 植物来源 最早来源
其中，C/N比大约在10~12之间。
5
(2)物质组成： (i) 微生物体，动、植物残体；
(ii) 简单有机化合物（主要有木质素、蛋白质，半纤维素，纤
维素及其他小分子化合物等）——非腐殖物质(占土壤有机质 的20-30%以上) ； (iii) 腐殖物质。
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腐殖物质
i) 定义：是由多酚和多醌类物质在微生物作用下聚合而成的
10
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腐殖化系数：
单位质量有机物质的有机碳在土壤中分解一年后的残留碳量称为有机物
质的腐殖化系数。
表 5-1 中国不同地区耕地土壤中有机物质的腐殖化系数 东北地区 作物秸杆 范围 平均 作物根 范围 平均 绿肥 范围 平均 厩肥 范围 平均 0.26-0.65 0.42 (9) 0.30-0.96 0.60 (5) 0.16-0.43 0.28(14) 0.28-0.72 0.46(11) 华北地区 0.17-0.37 0.26(33) 0.19-0.58 0.40(14) 0.13-0.37 0.21(46) 0.28-0.53 0.40(21) 江南地区 0.15-0.28 0.21(53) 0.31-0.51 0.40(54) 0.16-0.37 0.24(33) 0.30-0.63 0.40(38) 华南地区 0.19-0.43 0.34(18) 0.32-0.51 0.38(14) 0.16-0.33 0.23(31) 0.20-0.52 0.31(8)
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(2) 保存和富集植物养分
表5－3 能被植物进行生物学吸附的元素
元素的特 性 生物学吸 附 很强 强 100× n P、 S、 Cl 10× n 生物学吸附系数 n 0.1× n 0.01× n 0.001× n
生物学累 积元o、F Si、 Fe、 Ba、 Rb、 Cu、 Ge、 Ni、 Co、Li、I、 Cs、 Ra、 Se、 Hg Al、Ti、V、 Cr、 Pb、 Sn、 U Se、 Zr、 Nb、 Ta、 Ru、 Rh、 Pd、 Os、 Jr、 Pt、 Hf、 W
基本来源
自然土壤经过耕种或其它人类活动影响后产生的： 农业副产品 有机肥料
有机农药
工业副产品
4
二、含量及组成
1、有机质含量
一般含量在0-5%之间。 泥炭土可高达20%或30%以上 漠境土和砂质土壤不足0.5% 2、有机质的组成 (1) 化学元素组成
土壤有机质的基本元素组成是C、H、O、N。
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二、生物物质循环在土壤形成中的作用
(1) 固定营养元素 生物摄取从岩石、矿物中释放出来的养分元素，通过一
系列的生物化学过程将易溶性、无机态转化为有机态化合物
而固定在生物体内。死亡的生物或其残体被微生物分解后， 被固定的养分元素又被下一代或别的生物再吸收利用，这种
循环过程保证了土壤生态系统的发展。
由有机物质生成的土壤腐殖质决定着土壤潜在肥力及其 有效性。
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表5－2 陆地生态系统光合作用形成的干物质及固定的能量
生态系统 面积 /106km2 森林 草地 耕地 荒漠 57 26 14 50 净生产量 /(109t/a) 77.0 19.0 9.1 2.5 固定的能量 /(1016kcal/a) 44.7 11.0 5.3 1.5 土壤生物利用 /(1016kcal/a) 0.89~2.24 0.22~0.55 0.11~0.27 0.03~0.08 土壤腐殖质 /(1015kcal/a) 3.56~8.96 0.88~2.20 0.44~1.08 0.12~0.32
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有机质的分解与合成示意图
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在好氧条件下，微生物活动旺盛，分解作用快而彻底，有机物质彻 底分解为CO2和H2O，而N、P、S等则以矿质盐类释放出来。 在嫌气条件下，好氧微生物的活动受到抑制，分解作用慢且不彻底， 同时往往还产生有机酸、乙醇等中间产物。 在极端嫌气的情况下，除了产生中间产物外，还产生CH4、H2等还原 性物质，其中的养料和能量释放很少，对植物生长不利。
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三、土壤生态系统中有机物质的分解积累
第五讲 土壤碳库的形成与转化
第一部分 土壤有机质的来源、含量及其组成 第二部分 土壤生态系统中有机物质的生成与分解累积
第三部分 影响土壤库中有机质分解与累积的因素
第四部分 有机质对土壤库的影响 第五部分 土壤腐殖物质的形成和性质 第六部分 土壤有机质的作用及管理
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5% 0.5% 0.5-2.0% 7%