土壤碳分类
土壤有机碳分类及其研究进展1
土壤有机碳( SOC)是土壤学和环境科学研究的热点问题之一，土壤有机碳库的动态平衡直接影响着土壤肥力的保持与提高，进而影响土壤质量的优劣和作物产量的高低，因而土壤有机碳的变化最终会影响土壤乃至整个陆地生态系统的可持续性。
土壤有机碳包括活性有机碳和非活性有机碳。
土壤活性有机碳是指在一定的时空条件下，受环境条件影响强烈的、易氧化分解的、对植物和微生物活性影响比较高的那一部分土壤碳素。
根据测定方法和有机碳组分不同,土壤活性有机碳又表述为溶解性有机碳（DOC：dissolved organic carbon）、水溶性有机碳（water-soluble organic carbon）、微生物生物量碳（MBC：Microbial biomass carbon）、轻组有机碳和易氧化有机碳，可在不同程度上反映土壤有机碳的有效性和土壤质量。
国外研究进展国外对土壤有机碳的研究开始较早, 在20世纪60年代, 就有学者开始进行全球土壤有机碳总库存量研究。
但早期对土壤有机碳库存量的估算大都是根据少数土壤剖面资料进行的。
如1951年Rubey根据不同研究者发表的关于美国9个土壤剖面的有机碳含量, 推算出全球土壤有机碳库存量为710 Pg。
1976年Bohn利用土壤分布图及相关土组( soil association)的有机碳含量, 估计出全球土壤有机碳库存量为2946Pg。
这两个估计值成为当前对全球土壤有机碳库存量的上下限值。
20世纪80年代，由于研究全球碳循环与气候、植被及人类活动等因素之间相互关系的需要,统计方法开始被应用于土壤有机碳库存量的估算。
如Post等在Holdridge生命带模型基础上，估算了全球土壤碳密度的地理分布与植被及气候因子之间的相互关系，提出全球1m 厚度土壤有机碳库存量为1 395 Pg。
20世纪90年代以来, 随着遥感(RS)、地理信息系统(GIS) 和全球定位系统(GPS) 技术的发展, 为土壤有机碳研究提供了新的方法和手段。
土壤活性有机碳分组及测定方法
土壤活性有机碳分组及测定方法每种指标的测定方法如下：一．易氧化有机质（LOM）：土壤与氧化剂作用后，易被氧化、不稳定的有机质称作LOM。
目前常用的氧化剂有两种：K2CrO7与KMnO4。
KMnO4氧化法:（此方法较为常用）称取过100目筛，约含15 mg碳的土壤样品（如：有机碳含量为15g/kg,则称取1g土壤样品）于50 mL塑料旋盖的离心管中；加入25mL，333mmol/L高锰酸钾溶液，振荡1h，然后在时速2000 rpm下离心5 min，将上清液用去离子水以1∶250稀释，在分光光度计565 nm下测定稀释样品的吸光率，由不加土壤的空白与土壤样品的吸光率之差，计算出高锰酸钾浓度的变化，并进而计算出氧化的碳量(氧化过程中1 mmolKMnO4-消耗0.75 mmol或9 mg碳)。
KMnO4氧化法：（此法是在测定全量有机质基础上降低某些反应条件，衍生出的测定方法）1、水合热法：称取磨细(过0.25 mm筛)风干土1.50 g,放入500 mL三角瓶中,准确加入0.5 mol/L K2CrO7水溶液10.0mL,轻轻转动,使土粒分散。
用量筒将20 mL浓H2SO4迅速直接注入土壤悬浊液,立即小心地转动三角瓶,使土壤与试剂充分混匀1 min。
把三角瓶放在石棉网上30 min,然后注入水约200 mL,加3~4滴邻菲锣啉指示剂,用0.25 mol/L FeSO4标准溶液滴定过量的K2CrO7。
2、0.1 mol/L K2CrO7—1∶3H2SO4130℃氧化法：在油浴温度为130~140℃时将0.5 g风干土与0.1 mol/L K2CrO7）—1∶3H2SO410.0 mL共煮5 min,冷却后加入30 mL水,用0.1 mol/L FeSO4标准溶液滴定过量的K2CrO7。
二．生物量有机质（MBOM）：生物量有机质是指能被土壤微生物分解利用的部分有机质。
即微生物量碳、微生物量氮。
氯仿熏蒸法测定：（此法较为简单，但氯仿为有毒物质，操作复杂）前处理步骤：将新鲜的土样品含水量调节至田间含水量的30％～50％，25℃下密封预培养7～10 d，以保持土壤均匀和所得结果的可比性。
土壤有机碳库分类及研究进展综述
土壤有机碳库及其研究进展综述201128006514041 中科院地球化学研究所张永佳大气CO2浓度增加引起的全球变化是目前人们共同关注的一个全球问题。
土壤是陆地生态系统中最大的有机碳库，其较小的变幅即能导致大气CO2浓度较大的波动，因而在全球碳循环过程中起着极其重要的作用。
当前,对土壤碳库的动态过程与影响因素的认识仍有许多不清楚的地方,因为土壤有机质是由各种有机物组成的复杂系统，通常根据有机碳的不同周转时间，将土壤有机碳库划分为活性碳库（Ca）、缓效性碳库（Cs）和惰效性碳库（Cr）。
土壤有机碳的空间分布包含两方面的内容，一是指其随土壤深度的变化，即在垂直方向上的分布；另一是指其随不同地理位置上的变化，即水平方向上的分布。
土壤有机碳在空间分布的研究对模拟农业耕作土壤有机碳影响、评估土壤侵蚀对有机碳的影响以及营养元素的生物地球化学循环的模型模拟等方面的研究具有重要意义。
在不同的土壤深度，由于其物理性质和有机碳含量不同，其对全球碳循环的贡献也有差异。
一些研究表明，土壤有机碳的年龄随着土壤深度的增加而增加，可见深层土壤有机碳的惰性相应更大。
因此，研究土壤有机碳随土壤深度分布对于进一步了解不同深度曾中碳的动态变化及其对全球碳循环和温室气体浓度的影响具有重要意义。
而土壤有机碳的水平分布格局则可为区域土地利用和管理以及如何维持区域有机碳提供理论依据。
土壤有机碳库的影响因素较多。
受气候、土壤理化特性以及人类活动等诸多物理、生物和人为因素的影响，尤其是这些因子间的相互作用对土壤有机碳的动态变化至关重要。
在土壤有机碳的储蓄过程中，气候因子起着重要的作用。
一方面，气候条件制约植被类型、影响植被的生产力，从而决定输入土壤的有机碳量；另一方面，从土壤有机碳的输出过程来说，微生物是其分解和周转的主要驱动力，气候通过土壤水分和温度条件的变化，影响微生物对有机碳的分解和转化。
土壤理化特性在局部范围内影响土壤有机碳的含量，一般认为，土壤中的有机碳量随粉粒和粘粒含量的增加而增加。
土壤有机碳库分类及其研究进展
土壤有机碳库的分类及其研究进展土壤有机碳库（SOC）是地球表层系统中最大的碳库之一(霍连杰2012)，全球土壤有机碳库储量约为1500Pg(Batjes 1996)。
由于土壤有机碳库的巨大储量及其较活跃的化学属性，其微小变化就会影响大气CO2浓度的波动，另外，土壤有机碳的含量被认为是评估土壤质量的重要指标之一，其动态平衡直接影响到土壤肥力和作物的产量。
因此，研究土壤有机碳库对全球气候变化的研究有重要意义。
本文将根据不同的分类依据对土壤有机碳库的分类进行阐述并简要分析其研究进展。
1 土壤有机碳的化学分类1.1根据化学组成分类腐殖质类物质是土壤有机碳库重要的组成部分，根据化学成分组成对土壤有机碳库分类主要是对土壤腐殖质进行分类。
根据腐殖质类物质在酸和碱溶液中的溶解性将其分为富啡酸、胡敏酸和胡敏素(唐世明1994)。
由于各类提取剂对土壤腐殖质的提取能力的变化很大，几乎很难将土壤腐殖质全部提取出来，而且土壤腐殖质的性质并不能完全代表土壤有机碳的性质。
有研究证明，腐殖质类物质与生态学过程之间没有十分紧密的联系(R.R. 1999)。
因此，对土壤腐殖质类物质的研究从20世纪80年的逐渐淡出土壤碳库的研究领域。
1.2根据化学性质分类随着土壤有机碳库分类研究的不断深入，很多学者开始从化学性质的角度上研究土壤有机碳库的分类。
第一，根据被KMnO4氧化的程度对土壤有机碳的易氧化程度进行分类。
根据不同浓度的KMnO4（33mmol\L、167mmol\L、333mmol\L）氧化的土壤有机碳的数量，把易氧化的有机碳分成3个级别(Loginow et al. 1987)。
第二，根据被H2SO4氧化的程度对土壤有机碳的易氧化程度进行分类。
根据不同浓度的H2SO4（6.0mol\L、9.0mol\L、12.0mol\L）和K2Cr2O7氧化的土壤有机碳的数量，把易氧化的有机碳分成4个级别(Chan et al. 2001)。
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。
碳组分分类
土壤有机碳作为土壤中较为活跃的土壤组分，对土壤生产力和全球碳循环影响重大。
全球土壤有机碳库达1.5×103-2.0×103Pg，约是陆地生物量的2.5倍，是大气碳库的3倍[1]；土壤每年排出的CO2约为耗能燃烧释放量的10倍[2]，与大气交换的土壤有机碳大约占陆地表层生态系统碳储量的2/3[3]。
因此，即使土壤有机碳库发生微小的变化，也会对全球的碳平衡产生重大的影响[1]。
增加土壤有机碳，不仅可以使退化土壤得到恢复、增加土壤肥力，提高作物生产力[4]，还可以作为有效的、具有中长期利益的CO2减排廉价途径，为研制和开发工业可替代能源赢得宝贵的时间[5]。
Lal在Science发表文章，论述了土壤碳固定对全球气候变化与食物安全的影响，认为可以通过退化土地恢复、免耕、改进放牧管理、生产能源植物等途径增加土壤固定碳的能力，退化农田每增加1吨有机碳，即可相应增加20-40kg/ha的小麦（Triticum aestivum L.）产量、10-20kg/ha的玉米（(Zea mays L.）产量和0.5-1kg/ha的豇豆（Vigna unguiculata L.）产量；不仅如此，每年有机碳的增加还能抵消由化石燃料释放的0.4-1.2Pg碳，从而减缓全球气候变化的负面影响，增加食物安全[4]。
因此，研究不同的耕作制度对提高土壤碳收集能力的影响对于缓解气候变化趋势与全球食物安全都具有十分积极的意义。
1.土壤有机碳及其组分耕作制度在短期内不大可能改变对土壤有机碳带来可观察到的变化，尤其是重组碳。
相反，有机碳的活性部分对耕作制度的改变相对敏感[12]，可明显反映外界环境因子变化和人为活动对土壤有机碳的影响。
因此，各国学者就将研究重点集中在对外界因素非常敏感、周转速度较快的土壤有机碳活性组分上。
土壤活性有机碳一般是指在一定的时空条件下，受环境条件影响强烈、易氧化分解、对植物和微生物活性比较高的那一部分土壤碳素。
土壤碳分类
土壤碳分类1. 前言土壤是地球上最重要的生态系统之一，它影响着地球上的大气、水和生物，承载着生态系统的许多功能和服务。
土壤中的碳是生态系统的重要组成部分，它对生物多样性、土地利用、水循环和气候变化等生态系统过程有着深远的影响。
本文将介绍土壤碳的分类及其在生态系统中的重要性。
2. 怎么分类土壤碳？土壤碳可以分为有机碳和无机碳两种类型。
其中，有机碳包括土壤有机质和生物质碳，它们是由生物过程在土壤中形成的碳物质。
而无机碳包括碳酸盐和元素碳，它们是由热化学过程在土壤中形成的碳物质。
下面是对两种碳的分类详细介绍：2.1 有机碳2.1.1 生物质碳生物质碳通常指植物残体和根系，它们在土壤中分解时，会释放出大量的二氧化碳和甲烷。
生物质碳是一种动态的碳库，其分解速度取决于多种因素，如土壤温度、水分和有机碳的化学性质等。
2.1.2 土壤有机质碳土壤有机质碳是土壤中最大的碳储备之一，通常表现为土壤有机质的含量。
它是由植物、动物和微生物生物活动形成的，主要由淀粉、蛋白质、纤维素、亚油酸和脂肪酸等有机物质形成。
土壤有机质碳的分解速度相对生物质碳要慢得多，但它的储量比生物质碳要大得多。
2.2 无机碳2.2.1 碳酸盐碳酸盐是一种由钙、镁等碱性金属离子和二氧化碳组成的化合物。
大多数碳酸盐都是由海洋生物、河流和湖泊中的珊瑚、贝壳和藻类等生物形成的，这些生物通常会在它们的骨骼或贝壳中积累大量的钙或镁。
当这些生物死亡或衰退时，它们的骨骼或贝壳就会沉积到海底形成碳酸盐。
2.2.2 元素碳元素碳指的是土壤中直接存在的碳元素。
它通常是从煤炭、石油、天然气等化石燃料中释放出来的，并且与空气和水一起被运送到土壤中。
元素碳通常包括烷烃、芳香族化合物和腈等物质。
3. 土壤碳在生态系统中的重要性土壤碳在生态系统中扮演着重要的角色，它对生物多样性、土地利用、水循环和气候变化等生态系统过程有着深远的影响。
3.1 土地利用在农业和林业生产中，土壤有机质碳和生物质碳是维持生产力和水循环的基础。
中国土壤分类及分布，土壤有机碳最全整理
中国土壤分类及分布，土壤有机碳最全整理土壤问题都是大问题，是我们避不开也坚决不能避开的问题。
长期的过度使用土地使得这片养育了我们的土壤日渐衰老，千疮百孔。
也许某一天，我们再也找不到一丁点儿适合耕种的土壤；也许有一天真的到了山穷水尽，弹尽粮绝的时候人类才会幡然悔悟，为自己的愚蠢和贪婪付出惨重的代价。
不过很荣幸我生而为人，更荣幸人类及早的反应了过来，开始医治被我们伤害的土壤。
一、中国土壤面临的现状长三角地区：至少10%的土壤基本丧失生产力。
据调查南京郊区有30%的土地遭受到污染，浙江省17.97%的土壤受到不同程度的污染普遍存在镉、汞、铅、砷等重金属污染。
华南地区：部分城市有50%的耕地遭受镉、砷、汞等有毒重金属和石油类有机物污染有近40%的农田菜地土壤重金属污染超标其中10%属严重超标，华南地区主要存在铜、砷、锌、镍、铅、镉、汞等重金属污染。
东北地区：存在着严重的Pb,Hg,Cd,As,Cr污染，主要分布在黑龙江、吉林、辽宁的污水灌区、旧工业区及城市郊区西部地区：主要污染物是重金属汞、镉、砷、铜、铅、铬、锌、镍等，其中云南，四川，甘肃白银市市、内蒙古河套地区污染较严重云南地区：单个元素超标率在30%以上的达到37个县二、中国土壤的分类及分布东边-青色。
东临大海，又是很多江河的入海口，因此土壤长期处于淹水状态之下，其中的氧化铁（Fe2O3）被还原成氧化亚铁（FeO）而呈灰绿色，是为青土。
南边-红色。
南方闷热潮湿而多雨，大量易溶于水的土壤矿物质，受雨水冲刷而流失，最终剩下氧化铁和氧化铝（Al2O3），因而呈现红色。
西边-白色。
西部气候干旱，土壤以盐土和碱土为主，这类土壤中富含碳酸钙、石膏等白色物质，加上可溶性盐在土壤表层聚集，所以变成了白色。
北边-黑色。
东北地区气候湿润而寒冷，黑色腐殖质在土壤表层大量积累而降解缓慢，长年累月黑色不断加深，因此称作黑土。
中间-黄色。
黄土则主要分布于我国的黄土高原，黄土的有机质含量不高但其颗粒细腻适宜耕作，其所在的黄河流域是中华文明的发祥地当然这五种颜色只是我们国家土壤颜色的一个缩影。
土壤中的碳
（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。
通常所说的土壤活性有机碳是在一定的时空 条件下受植物 微生物影响强烈，具有一定溶解性， 且在土壤中移动较快 不稳定 易氧化易分解和易矿 化，其形态空间位置对植物和微生物有较高活性 的那部分土壤碳素。 可用土壤碳的氧化移动度来评价土壤碳的移 动性。
含有大量游离CaCO3的潮土,实验室恒温培育试验 结果没有显示出土壤质地对有机物质分解的影响。 这可能是由于潮土中大量CaCO3的存在改变了土 壤的结构,同时掩蔽了部分粘粒表面的吸附位,从而 掩盖了土壤质地的影响。 但是在利用盐酸除去潮土中CaCO3后,土壤质地对 有机物质分解的影响显现出来,随着土壤粘粒含量 的提高,14Ｃ-黄花苜蓿分解1年后的残留碳量增加, 而分解速率降低。
5、土壤pH和碳酸钙含量 土壤pH影响了微生物的生长,在酸性土壤中微 生物种类受到限制,以真菌为主,从而减慢了有机物 质的分解。在广州的红壤性水稻土和无锡的水稻 土中,8种植物残体中除了水葫芦外分解1年后的残 留碳量并没有明显差异,其残留碳量分别为 (30.4±3.4)%和(30.1±3.9)%.但是两地的年均温 相差6.4,因此红壤性水稻土中较低的pH是导致分 解减慢的原因。 土壤中的游离碳酸钙影响了土壤团聚体的状 况及土壤ｐＨ,通常促进了植物物质的分解。
三 土壤有机碳的分解转化
土壤有机碳循环：有机碳进入土壤，并在 土壤微生物（包括部分动物）的参与下分 解和转化形成的碳循环过程。进入土壤中 的主要包括植物和动植物残体，土壤中的 有机碳包括土壤腐殖质 土壤微生物及其各 级代谢产物的总和。 （一）土壤有机质各组分的转化 （1）动植物残体的转化 （2）微生物生物量 （3）腐殖质组分（胡敏素 胡敏酸 富啡酸）
碳组分
1.土壤有机碳及其组分耕作制度在短期内不大可能改变对土壤有机碳带来可观察到的变化，尤其是重组碳。
相反，有机碳的活性部分对耕作制度的改变相对敏感[12]，可明显反映外界环境因子变化和人为活动对土壤有机碳的影响。
因此，各国学者就将研究重点集中在对外界因素非常敏感、周转速度较快的土壤有机碳活性组分上。
土壤活性有机碳一般是指在一定的时空条件下，受环境条件影响强烈、易氧化分解、对植物和微生物活性比较高的那一部分土壤碳素。
一般认为，土壤活性有机碳来源于植物凋落物的分解、根系分泌物、土壤有机质的水解、土壤微生物本身及其代谢产物[13]。
土壤活性有机碳根据其测定方法和有机碳的组分分为轻组有机碳(light fraction organic carbon，LF-C)、可溶性有机碳(dissolved organic carbon，DOC)、颗粒态碳(particulate organic carbon，POC)、微生物量碳(soil microbial biomass carbon，SM-BC)、热水溶性有机碳(hot-water extractable carbon，HWOC)和易氧化有机碳( labile organic carbon，LOC)等。
它们在不同程度上反映土壤有机碳的有效性和土壤质量。
Haynes[14]指出土壤轻组有机碳占土壤有机质总量的2%—18%，是土壤活性有机碳的重要表征之一。
Dalal [15]研究发现轻组含有76 %～96 %的活性有机质。
目前有关土壤有机碳尚无统一的分组系统，这大约是限制本研究领域发展的重要因素之一。
通常研究者们根据自己研究的需要进行分组。
20世纪七十年代，Jenkinson[16]把有机碳分成了5类：可降解植物、抗分解植物、生物有机碳、物理稳定有机碳和化学稳定有机碳。
Parton等[17]依据周转速率的快慢把土壤有机碳分成活跃库(active pool，周转期在1-5a)、慢变库(slow pool，周转期5-50a)和惰性库(passive Pool，周转期在50-3000a)。
第三章 土壤中碳、氮
• 有机氮肥在土壤中的残留率较无机氮
肥高，利用率和损失率低于无机氮肥
土壤氮损失对环境的影响
（1）径流和淋洗损失对地表水和地 下水的影响
（2）气态损失对大气的污染 （3）硝酸盐累积对农产品的污染
第三节 土壤中硫素与环境质量
• 硫：①在地壳中排13位，
硫的形态
单质硫、硫化物、易溶性
无机硫
硫酸盐、吸附性硫酸盐、 与碳酸钙共沉淀的硫酸盐
其他形态的硫酸盐沉淀
磷酸盐溶液提取
有机硫 有机硫：非石灰性土壤
中90％以上，表土>底土
硫在土壤中的行为
➢吸附与解吸：静电吸持和配位基交换
①只能在带正电荷的表面进行
②永久电荷土壤、可变电荷土壤
➢氧化还原：
SO42-(有机质) 微生物 H2S 非生物氧化
六、全球气候变化对土壤碳 循环的影响
• 影响植物生长 • 改变植物残体的分解速率
气候变化与土壤CO2释放
化石燃料：5GtC; 土壤呼吸：50～76GtC
• 有机物质矿化、生物呼吸——土壤呼吸 • 减缓土壤呼吸作用—减少耕作：改变通
气性和水分含量；破坏土壤团聚体；有 机质输入量减少
气候变化与土壤CH4释放
碳密度(kg/m2) 8.85 12.28 10.18 11.41 11.46 10.31 17.55 44.61
三、土壤碳的形态与活性
• 土壤有机碳的固体形态：粗有机质、 与土壤矿物质结合的细颗粒态
• 生物形态：微生物碳Cmic • 溶解态：DOC
土壤碳的活性（有效性）
• 有机质氧化稳定性（Kos） ＝难氧化有机质/易氧化有机质
• 土壤碳的移动度 ＝可被KMnO4氧化的碳/残余碳
不同类型毛竹林土壤碳、氮特征及其耦合关系
不同类型毛竹林土壤碳、氮特征及其耦合关系中国毛竹林的分布面积广泛，其碳储量和能量消耗量都比较大，在全球生态系统中发挥着重要作用。
有研究表明，毛竹林土壤碳和氮质量均具有显著差异，并可能影响毛竹林生态系统的碳氮循环和能量平衡。
因此，本文以“不同类型毛竹林土壤碳、氮特征及其耦合关系”为主题，详细介绍了毛竹林土壤碳和氮的不同形态、不同动态过程以及毛竹林土壤碳和氮之间的耦合关系等诸多方面。
首先，毛竹林土壤碳特征主要有有机碳（SOC）、无机碳（SIC），SOC由碳氮比高的纤维素组成，并具有较高的有机质量；SIC主要来源于毛竹叶、树枝，和毛竹林土壤中矿物质，其活性碳含量较低。
此外，毛竹林土壤中还含有大量活性碳，开展氮素吸收、转化、运输的有机物质。
其中，樟子松及其散生落叶针林的土壤有机碳和无机碳含量分别为6.74%和4.43%，而白桦及其散生落叶针林的土壤有机碳和无机碳含量分别为7.36%和3.85%。
其次，毛竹林土壤氮特征主要包括有机氮（SON）、无机氮（SIN）和氨氮（NH 4 +-N）。
SON由高氮素含量的有机物和蛋白酶组成，具有较强的降解能力；SIN主要包括氯化氮、亚硝酸盐和硝酸盐，Mg2+、Ca2+、K+等无机盐；NH4+-N来源于各种有机物质降解过程，具有较高的氨氮含量。
樟子松及其散生落叶针林的土壤有机氮和无机氮含量分别为1.51%和0.98%，而白桦及其散生落叶针林的土壤有机氮和无机氮含量分别为1.76%和0.91%。
最后，毛竹林土壤碳和氮之间的耦合关系。
研究表明，毛竹林土壤中，碳氮比例和碳氮耦合关系受毛竹林类型和环境因素影响较大。
该研究发现，樟子松及其散生落叶针林的碳氮比约为7∶1，而白桦及其散生落叶针林的碳氮比约为8∶1；此外，毛竹林土壤总碳、有机碳、无机碳与总氮、有机氮、无机氮之间有较强的正相关，表明毛竹林土壤碳和氮的耦合关系。
综上所述，毛竹林土壤碳和氮具有显著差异，而毛竹林土壤碳和氮之间又有着较强的耦合关系，可能影响毛竹林生态系统的碳氮循环和能量平衡。
土壤有机碳及其碳库特征
土壤有机碳及其碳库特征土壤有机碳：生命之源土壤有机碳（SOC）是土壤中以有机物形式存在的碳，它对维持地球生命至关重要。
SOC 储量约占全球陆地碳储量的三分之一，是土壤肥力、生态系统功能和气候调节的关键因素。
土壤有机碳的来源SOC 主要来源于植物残骸、微生物和动物有机体。
当这些有机物分解时，碳被释放到大气中或储存到土壤中。
土壤微生物在 SOC的形成和分解过程中发挥着重要作用。
SOC 储量的影响因素SOC 储量受多种因素影响，包括：气候：温度和降水影响有机物的分解速率和 SOC 的积累。
植被：植被类型的多样性和生物量决定了有机物输入量的多少。
土壤质地：粘性较细的土壤具有较大的比表面积，可以吸附更多的 SOC。
管理实践：耕作、施肥和灌溉等管理措施会影响 SOC 的动态平衡。
SOC 碳库特征SOC 存在于土壤中的不同碳库中，这些碳库具有不同的周转率和稳定性：主动碳库：包括微生物生物量和容易分解的有机物，周转率较快（<10 年）。
慢速碳库：包含更稳定的有机物质，如腐殖质和惰性有机物，周转率较慢（10-100 年）。
惰性碳库：由高度稳定的有机物质组成，如黑碳和腐殖质，周转率极其缓慢（>100 年）。
SOC 的生态系统作用SOC 对生态系统具有至关重要的作用，包括：土壤肥力：SOC 是植物养分的来源，促进植物生长和产量。
水分保持：SOC 具有保水能力，提高土壤水分利用率。
土壤结构：SOC 形成团聚体，改善土壤结构和抗侵蚀能力。
生物多样性：SOC 为土壤生物提供栖息地和食物来源，支持生物多样性。
SOC 与气候变化SOC 在全球碳循环中发挥着重要作用：碳汇：SOC 吸收大气中的二氧化碳，将其储存到土壤中。
碳源：某些条件下，SOC 分解会释放二氧化碳到大气中。
管理土壤以增加 SOC 储量有助于缓解气候变化，同时改善土壤健康和生态系统功能。
SOC 管理策略增加 SOC 储量的管理策略包括：减少耕作：减少耕作可以减少 SOC 的氧化和分解。
土壤有机碳分类研究进展
土壤有机碳分类研究进展霍莲杰;纪雄辉;吴家梅;朱坚【摘要】The concept of soil organic carbon is described in the paper. According to the chemical composition and chemical properties of soil organic carbon, and its combination with different sizes of soil particles as well as the combination ratios, the classification methods for soil organic carbon mainly elaborated from chemistry and physics. The study indicated that the existence condition of soil organic carbon and the changes in soil quality can be sensitively, accurately and truly reflected by soil active organic carbon; improving soil organic carbon pool helps to enhance soil fertility, so that increase crop yield; the slow carbon and the inert carbon may help to improve soil physical properties, and the increase of soil carbon sequestration can heighten the ability of soil to cope the climate changes.%阐述了土壤有机碳的概念,按土壤有机碳的化学组成、化学性质及其与不同大小的土壤颗粒结合的情况及比重等,主要从化学和物理两个方面综述了土壤有机碳的分类方法.认为土壤活性有机碳能够灵敏、准确、真实地反映土壤有机碳的存在状况以及土壤质量变化,提高土壤活性碳库有利于提高土壤肥力从而增加作物产量；而缓效性碳和惰性碳可能有利于土壤物理性质改善,土壤固碳增加可提高土壤应对气候变化的能力.【期刊名称】《湖南农业科学》【年(卷),期】2012(000)001【总页数】5页(P65-69)【关键词】土壤有机碳;分类;土壤肥力;气候变化【作者】霍莲杰;纪雄辉;吴家梅;朱坚【作者单位】中南大学研究生院隆平分院,湖南长沙410125;湖南省土壤肥料研究所,湖南长沙410125;湖南省土壤肥料研究所,湖南长沙410125;中南大学研究生院隆平分院,湖南长沙410125;湖南省土壤肥料研究所,湖南长沙410125;中南大学研究生院隆平分院,湖南长沙410125;湖南省土壤肥料研究所,湖南长沙410125【正文语种】中文【中图分类】S153.62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。
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]。
土壤有机碳分类
土壤有机碳分类一、前言土壤有机碳是土壤中最重要的组分之一，对于土壤生态系统的稳定性和可持续性具有重要意义。
因此，对土壤有机碳进行分类研究，可以更好地了解其特征和功能，并为土地利用和管理提供科学依据。
二、什么是土壤有机碳？1. 定义土壤有机碳是指在土壤中以有机形式存在的碳元素，包括植物残体、动物残体、微生物体和其他有机物质等。
2. 形态（1）活性有机碳：指在短时间内可以被微生物分解并释放出二氧化碳的有机碳。
（2）稳定有机碳：指在较长时间内不易被微生物分解并释放出二氧化碳的有机碳。
3. 含量根据不同类型的土壤和地理区域，土壤中的总有机碳含量差异较大。
一般来说，草地和森林等天然植被覆盖较好的区域含量较高，而农田等经过人工干扰的区域含量较低。
三、土壤有机碳分类方法1. 按来源分类（1）植物残体有机碳：包括植物根系、根系分泌物、落叶、枝干、树皮等。
（2）动物残体有机碳：包括动物尸体和排泄物等。
（3）微生物体有机碳：包括细菌、真菌等微生物体和它们的代谢产物等。
2. 按形态分类（1）活性有机碳：指在短时间内可以被微生物分解并释放出二氧化碳的有机碳。
（2）稳定有机碳：指在较长时间内不易被微生物分解并释放出二氧化碳的有机碳。
3. 按组成分类（1）腐殖质：指由植物和动物遗体经过一定的生化作用后形成的复杂高分子有机化合物，具有很强的稳定性。
（2）非腐殖质：指不属于腐殖质的其他有机化合物，如蛋白质、脂肪、糖类等。
四、土壤有机碳对土地利用和管理的影响1. 保持土壤肥力土壤中的有机碳是土壤肥力的主要组成部分之一，可以提供植物生长所需的养分和水分，并改善土壤结构和通气性。
2. 促进土壤微生物活动土壤中的有机碳是微生物生长和代谢的主要营养源，可以促进土壤微生物活动，增加土壤有机质分解速率。
3. 改善土壤质量土壤中的有机碳可以改善土壤结构，增加土壤孔隙度和通气性，从而提高土壤保水能力、抗旱能力和透气性。
4. 减缓全球变暖土壤中的有机碳是全球碳循环过程中重要的组成部分，其含量变化与全球气候变化密切相关。
第三章土壤有机碳
➢
森林生态系统中土壤的平均碳密度为189Pg·ha-1,而草地和
农田的土壤碳密度分别只有116Pg·ha-1和95Pg·ha-1。土地利用的改变
每年对ACP贡献为(1.6±1.0)PgC,1950年以来,SOCP是大气CO2浓度增
加的最大贡献者。
➢
控制气体交换的因素有温度、湿度、Eh和基质的有效性(C数
129.6 9.3
149.3 10.7
84
191.8 13.8
167.5 12.0
202.4 14.5
1395.3
从植被类型上分，沙漠和热带疏林 及稀树草原的面积比例较高，但土壤碳 贮量的比例较小，而湿地与此相反。
第三章土壤有机碳
由于土壤类型和植被类型之间并非一一对 应，所以有关土壤有机碳在不同生态系统土壤 中和不同类型土壤中贮量的报道之间难以比较。 有机土的面积比例最低，但土壤有机碳贮量比 例最高，而干旱土与之相反。
➢ 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%。
第三章土壤有机碳
第三章土壤有机碳
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
缺点
➢ 上述估算方法在较大的空间尺度上较好的表征 了土壤有机碳密度，但在相对较小的空间尺度 上有明显的不足：如热带森林考虑的类型及数 据量较少；无法考虑到土壤的性质，人类活动 的影响等。
➢ 在土壤有机碳密度的空间分布规律方面，传统 的观念是热带土壤的有机碳浓度比温带土壤低， 但也有研究表明热带土壤的有机碳含量至少与 其对应的温带土壤相当或更高。
土壤碳组分测定方法
土壤碳组分测定方法1、轻组有机碳（LFOC）：采用密度为1.7 g cm-3碘化钠分离提取后，用重铬酸钾- 浓硫酸外加热法测定，轻组有机碳(LFOC)：将过2 mm筛的风干土样20.0 g，放在装有200 ml密度为1.8 g/cm3的NaI溶液的玻璃离心管中，搅拌震荡数秒后，用NaI溶液将附着在管壁和玻璃棒上的颗粒洗入悬浮液中，静置30min后放置离心机中进行离心(825 r/30min)。
利用玻璃滤纸对悬浮液进行真空过滤，并用去离子水洗去剩余的NaI溶液。
将浮在滤纸上物质放65℃的烘箱中烘干12 h，烘干后称量，然后进行有机碳含量分析。
土壤轻组有机碳用NaI（称759g NaI溶解于650 ml蒸馏水中，定容至1 L，用比重计调节比重为1.7 g/cm3，相当于90 ml溶液中含有84g NaI）提取，称25 g过2 mm筛的土壤，加入100 ml NaI溶液，轻轻用手振荡，静置15 min。
3500转离心15 min后，抽吸含轻组的重液到标记的真空瓶中，用一定量的NaI清洗真空管，将真空瓶中的悬浮液倒入真空系统，用0.01M Cacl2溶液清洗滤膜（Whatman GF/A）上的轻组到预先称重的容器中。
这称之为“自由轻组（free light fraction; fLF）”，重复3次。
重新将沉淀悬浮，在超声波中450 J/ml下超声15min，离心、过滤。
这称之为“闭蓄态轻组（occluded light fraction; oLF）”，重复3次。
重组（heavy fraction; HF）组分用0.01M Cacl2溶液冲洗10次，用5 g/L的六偏磷酸钠分散16 h，获得2000–250 um、250–50 um和<50 um三个组分（Roscoe et al., 2000; 2001; 2003）。
2、易氧化有机碳（LOC）：采用333 mmol/L 高锰酸钾氧化法BLAIR G J, LEFROY R D B, LISLE L. Soil carbon fractions based on their degree of oxidation, and the development of a carbon management index for agricultural systems [J]. Australian Journal of Agricultural Research, 1995, 46(7): 1459 - 1466. Logninow W, Wisniewski W, Gonet S S, Ciescinska B. Fractionation of organic carbon based on susceptibility to oxidation. Polish Journal of Soil Science, 1987, 20: 47-52.具体方法：土壤活性有机碳的测定采用KMnO4 氧化法，具体方法为：称取1～2 g 过0.25 （60目）mm 筛的土壤样品于50 ml 离心管中，加入333 mmol/L KMnO4 25 ml，振荡1 h，离心5 min （转速2 000 r/min），取上清液用去离子水按1﹕250 稀释，然后将稀释液在565 nm 比色。
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土壤碳分类
引言
土壤碳是指土壤中的有机碳（SOC）和无机碳（SIC）的总和。
土壤碳在地球系统中扮演着重要的角色。
准确地分类土壤碳可以帮助我们了解土壤健康、气候变化和可持续农业等方面的问题。
本文将探讨土壤碳的不同分类方法，并介绍其应用和未来的发展方向。
一、土壤碳分类方法
1. 按来源分类
土壤碳可以根据其来源进行分类，分为植物残体碳、根系碳、土壤微生物碳和土壤有机肥碳等几类。
这种分类方法主要从土壤碳的组成方面进行划分，有助于了解不同来源碳的特点和其对整体碳汇的贡献。
2. 按形态分类
土壤碳可以按照其形态进行分类，分为溶解有机碳（DOC）、可腐分解有机碳（OC）和稳定有机碳（SOC）等几类。
溶解有机碳主要存在于土壤水溶液中，可腐分解有
机碳主要是指土壤中的腐殖质，而稳定有机碳则是指在土壤中存在时间较久、不易分解的有机物质。
这种分类方法有助于研究土壤碳的循环和稳定性。
3. 按分布分类
土壤碳可以按照其在不同土层和土壤类型中的分布情况进行分类，分为不同的形态和含量。
由于土壤碳的分布会受到土壤类型、植被类型和土地利用方式等多种因素的影响，因此按分布分类可以揭示土壤碳的空间差异和影响因素，对于土壤碳的管理和保护具有重要意义。
4. 按作用分类
土壤碳可以按照其在生态系统中的作用进行分类，分为生物碳（BC）、化学碳（CC）和物理碳（PC）等几类。
生物碳主要指土壤中的生物团聚体和微生物量碳，化学碳
主要指土壤中的有机物质，物理碳主要指土壤中的有机胶体和颗粒有机碳。
这种分类方法有助于了解土壤碳与土壤肥力、气候变化以及土壤水分保持等方面的关系。
二、土壤碳分类的应用
1. 碳汇评估
通过对土壤碳的分类和量化，可以评估土壤的碳汇能力。
了解土壤中不同碳汇的贡献，有助于优化土地利用方式、改善农田管理措施，从而提高碳汇量，减轻温室气体排放量，应对气候变化。
2. 土壤肥力评估
土壤碳与土壤肥力密切相关。
有机碳是土壤中的重要养分来源，对土壤的肥力和农作物生长具有重要影响。
通过分类和评估土壤碳，可以了解土壤肥力的变化和提高途径，制定科学的土壤养分管理策略。
3. 农田管理优化
不同来源的土壤碳对农田管理具有不同的反应。
通过分类土壤碳，可以根据其特点制定相应的农田管理措施，如合理施肥、种植适宜的作物和轮作，以提高土壤碳含量和质量，改善土壤结构和肥力。
4. 土壤碳监测
土壤碳是土壤健康和环境质量的重要指标之一。
通过分类和监测土壤碳，可以及时发现土壤质量变化和潜在问题，采取相应的措施进行保护和修复。
三、土壤碳分类的发展方向
1. 研究方法的改进
目前土壤碳分类方法还存在一些不足之处，需要进一步改进和完善。
例如，可以结合分子生物学和同位素技术，对土壤碳的来源和转化过程进行更深入的研究。
另外，可以考虑开发新的检测工具和技术，提高土壤碳分类的精度和效率。
2. 多尺度研究
土壤碳的分布和变化具有明显的尺度效应。
未来的研究应该更多地关注不同空间尺度和时间尺度上的土壤碳分类和变化规律。
比如，可以将土壤碳分类方法与遥感技术相结合，实现对大范围土地的土壤碳分类和监测。
3. 模型模拟和预测
利用土壤碳分类的结果，结合数值模型和地理信息系统等工具，可以建立土壤碳模型，并预测土壤碳的动态变化。
这有助于制定科学的土壤碳管理策略和预测气候变化对土壤碳的影响。
结论
土壤碳的分类是了解土壤碳的特点和作用的重要手段。
通过分类和研究不同来源、形态、分布和作用的土壤碳，可以更好地理解土壤碳循环的机制，制定相应的管理策略，推动农业的可持续发展和生态环境的保护。
未来，土壤碳分类方法的改进和应用将进一步推动土壤碳研究的发展。