土壤有机碳库
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。
中国土壤有机碳库及其演变与应对气候变化
中国土壤有机碳库及其演变与应对气候变化
中国土壤有机碳库是指土壤中的有机碳的总量，占陆地表面积的1/3左右。
中国土壤有机碳库有超过6000亿吨，是世界上最庞大的有机碳库之一。
由于气候变暖及空气污染，中国土壤有机碳库也在发生变化。
土壤有机碳通量不定，表明气候变化影响中国土壤有机碳库演变。
土壤有机碳库一直在加大向大气释放有机碳的量，使中国土壤有机碳库减少，但是有机碳的释放可能与其他细微的因素相关。
此外，物种的多样性以及种类的改变也会影响土壤有机碳库，并导致它在不同的地区出现不同的变化情况。
要应对气候变化，中国可以采取若干措施来改善和保护土壤有机碳库。
首先，通过植物植被管理，在土壤有机碳积累方面发挥重要作用。
其次，采用的农耕方法也有助于保护和增加土壤有机碳库，比如轮作农耕技术能有效帮助土壤中积累有机碳。
此外，应采取行之有效的政策加强植物的育苗及施肥等，以进一步增加土壤有机碳库的量。
总的来说，土壤有机碳库有超过6000亿吨，是世界上最庞大的有机碳库之一，气候变化影响它在不同地区出现不同的变化情况。
要保护土壤有机碳库，我们要采取有效措施，植物植被管理、轮作农耕技术及施肥等，以改善和保护土壤有机碳库，应对气候变化。
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。
土壤有机碳及其碳库特征
土壤有机碳及其碳库特征土壤有机碳是土壤中最重要的碳源之一，对于维持土壤生态系统的健康以及碳循环过程起着至关重要的作用。
土壤有机碳的含量及其碳库特征对土壤肥力、植被生长、温室气体排放等具有重要影响。
本文将从土壤有机碳的来源、转化过程、影响因素以及碳库特征等方面进行深入探讨。
土壤有机碳的来源主要包括植物残体、微生物、土壤动物和土壤中的有机废弃物等。
植物残体是土壤有机碳的主要来源之一，其分解过程会释放大量的二氧化碳到大气中。
微生物在土壤中的代谢作用也是土壤有机碳的来源之一，它们通过有机质的分解释放出二氧化碳和其他有机物质。
土壤动物的排泄物和尸体也会成为土壤有机碳的重要来源之一。
土壤中的有机废弃物主要来源于人类活动，如农业和工业废弃物等。
土壤有机碳在土壤中的转化过程主要包括碳的输入、分解、转化和输出等过程。
土壤有机碳的输入主要来源于植物残体、有机废弃物和土壤动物的排泄物等，这些有机物质在土壤中经过微生物和土壤动物的分解作用，逐渐转化为更加稳定的有机质。
有机质在土壤中的转化过程会受到土壤 pH 值、温度、湿度等环境因素的影响，不同的环境条件会导致有机质的分解速率和途径不同，进而影响土壤有机碳的含量与分布。
土壤有机碳的含量及其碳库特征对土壤肥力、植被生长以及全球气候变化都有重要的影响。
土壤有机碳的含量是衡量土壤肥力的重要指标之一，它可以影响土壤的保水保肥能力、通气性以及微生物群落结构。
土壤中的有机碳还可以影响植物的生长和发育，有机碳的供应越充足，植物的生长速度和产量就会越高。
此外，土壤中的有机碳还可以影响温室气体的排放，土壤中的有机碳含量越高，温室气体的排放就会越低，对减缓全球气候变暖具有一定的积极作用。
在研究土壤有机碳及其碳库特征的过程中，我们需要关注土壤中有机碳的含量和分布情况，探讨其与土壤肥力、植被生长以及全球气候变化之间的关联。
此外，还需要考虑土壤有机碳的来源、转化过程以及影响因素等方面，以全面了解土壤有机碳在生态系统中的作用与意义。
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)。
中国土壤有机碳库及空间分布特征分析
5 期 王绍强 等: 中国土壤有机碳库及空间分布特征分析
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储量和碳通量。这种方法能保证土壤有机碳和碳通量估计的精确性, 但是通过植物的光合 作用直接估计对 CO2 的吸收是很困难的, 而且也难以通过直接测定大尺度土壤有机质的分 解和土壤呼吸作用估计 CO 2 的释放量。直接测定 CO 2 净通量的最实际技术是采用微气候技 术, 但是这些技术要求条件高, 且观测和试验时间很长, 耗费比较大。因而本研究主要是 根据全国土壤普查的实测数据来估计中国土壤有机碳库。
土地利用/ 土地覆盖变化既可改变土壤有机物的输入, 又可通过对小气候和土壤条件的 改变来影响土壤有机碳的分解速率, 从而改变土壤有机碳储量。土地利用的变化, 特别是 森林砍伐所引起的变化, 减少土壤上层的有机碳达 20% ～50% [ 9] 。不合理的土地利用, 会 导致土壤储存的碳和植被生物量减少, 使更多的碳素释放到大气中, 从而导致大气 CO2 浓
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地 理 学 报 55 卷
影响: 例如在集约耕作历史悠久的黄土高原和黄淮海平原, 有机质含量都有所下降; 而在 长期淹水的水稻土, 由于还原环境缓解了有机质的矿化速率, 有利于有机质的积累。我国 水 稻 土约有 29. 79 ×106 hm2 的 面积[ 21] , 占统计 国土面 积的 3. 39% , 总土 壤碳储 量为 30. 72×108 t , 占全国土壤总碳库的 3. 32% , 说明我国农田土壤碳储量并不高。我国西部沙 漠和半沙漠地区由于水分、温度的限制, 地表植被覆盖少, 土壤有机质输入量少, 因而土 壤碳密度最低。
从第二次全国土壤普查资料 2 473 个土种剖面资料中, 分别读取每个剖面每层深度土 壤的理化性质。碳含量由有机质含量乘以 Bemmelen 换算系数 ( 即 0. 58 g C/ gSO C) [ 11] 求得。 首先计算各土壤类型和亚类的每个土种各个土层的碳含量, 然后以土层深度作为权重系数, 求得各土种的平均理化性质, 通过面积加权平均得到各土壤类型和亚类的平均深度、平均 有机质、平均容重、平均碳密度 ( 图 2) 。
有机碳库测定方法
土壤活性有机碳(1)土壤活性有机碳测定：称量处理过约含15 mg 有机碳的土样,放在塑料瓶(100 ml) 内，用333 mmol/ L KMnO4 溶液25 ml 震荡处理1 h，震荡后离心5min (4 000 r/ min) ,取上清液，用去离子水按1∶250 比例稀释，然后用分光光度计565nm 比色测定,根据KMnO4 浓度的变化计算活性有机碳含量，单位mg C/ g (即每1 g 干土中含活性有机碳量) 。
计算公式碳库指数(CPI) = 农田土壤有机碳/参考农田土壤有机碳；碳库活度(A) = 活性碳/稳态碳；碳库活度指数(AI) = 农田碳库活度/参考土壤碳库活度；碳库管理指数(CPMI) = 碳库指数×碳库活度指数×100 。
(2)土壤易氧化碳含量测定方法为称取含15～30mg 碳的土样置100mL 塑料瓶内,加入浓度为333mmol/ L的KMnO4 溶液25mL 振荡1h (同时进行空白试验) 后,以4000r/ min转速离心5min ,取其上清液用去离子水按1∶250 稀释后于565nm 波长处进行比色(其标准液浓度一定要包括1mgC) ,根据KMnO4 的消耗量求出土壤易氧化碳含量。
（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 mmol MnO4 -消耗0.75 mmol 或9 mg 碳)。
C 库管理指数( CPMI) 计算式为:CPMI = CPI ×A I ×100 (1)式中, CPI 为C 库指数, A I 为C 库活度指数。
CPI = 样品全C/ 对照土壤全C (2)A I = 样品C 库活度/ 对照土壤C 库活度(3)A = C A / C UA (4)C T = C A + C UA (5)式中, C T 为有机碳, C A 为易氧化碳, C UA为稳态碳。
土壤有机碳库的关键影响因素及其不确定性
土壤有机碳库的关键影响因素及其不确定性常小峰;汪诗平;徐广平;白玲【摘要】土壤是陆地生态系统最大的有机碳库,比植被碳库或大气碳库的两倍还多.准确评估土壤有机碳库是预测全球变化与土壤有机碳之间反馈关系的关键.但目前对土壤有机碳库的估算还存在很大不确定性.该文综述了土壤有机碳库估算及其影响因素和土壤有机碳库估算不确定性的来源和常用的采样方法,以及计算土壤碳汇的最新研究进展.未来技术进步以及模型的不断完善可能会降低土壤有机碳库估算的不确定性,提高其估算的精度.【期刊名称】《广西植物》【年(卷),期】2013(033)005【总页数】8页(P710-716,668)【关键词】土壤有机碳库;不确定性;采样方法;碳汇【作者】常小峰;汪诗平;徐广平;白玲【作者单位】中国科学院西北高原生物研究所高原生物适应与进化重点实验室,西宁810008;中国科学院大学,北京100049;中国科学院青藏高原研究所高寒生态学和生物多样性实验室,北京100101;广西壮族自治区广西植物研究所,广西桂林541006;中国科学院广西植物研究所,广西桂林541006;西藏大学,拉萨850000【正文语种】中文【中图分类】Q948.1Abstract: Soil is the largest organic carbon reservoir in the terrestrial biosphere，about two times larger than that of vegetation or the atmosphere. Robust and accurate estimate of soil organic carbon (SOC) stocks is critical for predicting feedbacks of SOC to global change. However，the current storage of SOC remains largely uncertain. It is the objective of this paper to review the estimates of SOC stocks and their determinants，the sources of uncertainties in SOC stock assessments and the sampling methodologies commonly used, and advances in measuring SOC sequestration. Future advances in technology and research programs with modeling may have the potential to reduce uncertainties and improve SOC stock assessment.Key words: SOC stock； uncertainty； sampling methodology； carbon sequestration准确估算土壤有机碳库，揭示其分布格局和动态变化有助于评价土壤在陆地生态系统碳循环中的重要作用，也有助于预测陆地生态系统与气候变化之间的反馈效应(Jobbagy et al.，2000；Yang et al.，2007，2008)。
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): 282－289282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1600～4300Mt 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。
青藏高原草地土壤有机碳库及其全球意义
固定风沙土面积: 31 34 104 hm2
表 2 西藏地区辖区草地土壤分类及面积 T able 2 Classification and area of soils of gr asslands in T ibet Autonomous Region
分布面积 / 104 hm2
所占比例 /%
平均深度 / cm
青藏高原是地球陆地生态系统的重要 组成部 分, 是世界上低纬度冻土集中分布区, 作为欧亚大 陆最高最大的地貌单元, 不仅对全球气候变化十分
敏感, 而且在亚洲气候乃至全球气候变化中扮演重 要角色[ 4] . 青藏高原广泛分布的高寒草甸、高寒草 原与高寒沼泽草甸草地等均属自然控制类型, 并占 据青藏高原的绝大部分面积, 这类地表在欧亚大陆 具有相当的区域代表性[ 5] , 同时, 青藏高原草地发 育的高山草甸土、亚高山草甸土以及高山草原草甸 土等高山土壤富含有机质, 土壤碳密度明显高于其 它地域土壤[ 6] . 近年来, 诸多研究表明[ 7] , 青藏高 原气温不断升高, 由于冻土热力敏感性大, 因此高 原冻土具有很大的碳、氮等温室效应气体的排放潜 力. 正是由于青藏高原这种特殊的地理和生态单元 及其对全球变化的重要作用, 研究青藏高原草地土 壤温室气体和碳、氮等元素循环特征对于评价青藏 高原生物地球化学循环对全球变化的响应和反馈作 用就具有重要科学和实际意义.
类型数; j 为根系呼吸所占的比例( % ) . 土地利用变化使土壤碳通量呈源或汇, 是一个
有争议的问题, 一般来讲, 森林砍伐将造成净碳排 放, 草地向耕地转变, 可以形成土壤碳排放, 也可 能导致土壤碳积累, 草地向牧地转变或草地退化, 则必然造成土壤碳排放[ 13, 14] . 有证据表明[ 13] , 土 壤活动层( 上层 1 m 左右) 可能有 50% 的碳在大约 50 a 的时间内损失掉, 其中大多数集中于前 25 a, 排放过程近似于指数型. 因此, 计算土地利用变化 造成的碳排放通量的时间尺度一般取 25 a, 采用下 式计算[ 15] :
黔中地区三种林分土壤有机碳库比较
黔中地区三种林分土壤有机碳库比较摘要：对黔中地区三种林分土壤有机碳、易氧化有机碳、稳定态有机碳及碳库管理指数进行研究。
结果表明，3种林分0～60 cm土壤有机碳、易氧化有机碳、稳定态有机碳都表现为阔叶林>杉木林>马尾松林，马尾松林土壤有机碳、易氧化有机碳、稳定态有机碳比阔叶林分别减少了13.9%、37.0%、7.9%，杉木林比阔叶林分别减少了8.9%、24.7%、4.8%；各林分土壤有机碳、易氧化有机碳、稳定态有机碳都随着土层深度的增加而降低，阔叶林随土层加深变化幅度较大；土壤碳库管理指数也表现为阔叶林>杉木林>马尾松林。
关键词：阔叶林；马尾松林；杉木林；有机碳；易氧化有机碳；碳库管理指数土壤有机碳是评价土壤质量的一个重要指标，与土壤物理、化学以及生物学特性密切相关。
土壤活性有机碳是指土壤中移动快、稳定性差、易氧化、易矿化并对植物和土壤微生物活性较高的那部分有机态碳[1]，也是土壤有机碳中对物理或化学等干扰因素反应最敏感的部分，对养分循环起着重要的作用[2]。
土壤活性有机碳与土壤肥力、土壤养分、作物生长关系极为密切，是土壤中碳库源汇转化最活跃的部分，它对于大气环境质量亦会产生影响。
易氧化有机碳属于活性有机碳中的一种，据研究在可持续发展的系统中，土壤碳库容量的变化，主要是发生于土壤易氧化有机碳库中[1]，所以认为这一活性指标对衡量土壤有机质变化较为重要，可以指示土壤有机质的早期变化。
土壤碳库管理指数（CPMI）是表征土壤管理措施引起土壤有机质变化的指标，能够反映不同利用方式对土壤影响的程度[3]。
目前，我国学者主要是对不同施肥、不同处理措施下土壤的有机碳库进行了报道[4-7]，在土地利用方式对土壤有机碳库影响方面报道较少[8，9]。
不同林分植被下土壤由于其凋落物和根系类型不同，形成的土壤碳库存在一定差异。
以黔中地区马尾松林、杉木林、阔叶林为研究对象，探索其土壤有机碳的变化规律，分析不同生境下土壤碳库管理指数差异，为揭示土地利用变化对土壤有机碳库的影响提供依据。
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：生命土壤的基石土壤有机碳（SOC）是土壤健康和生产力的关键指标，也是全球碳循环中一个重要的储库。
它由来自植物、动物和微生物残留物尚未分解的碳组成。
土壤有机碳的组成SOC是一个复杂多样的化合物集合，可以根据其来源和分解程度进行分类。
主要组成部分包括：活性有机碳：容易分解，由新鲜的植物残骸和微生物组成。
稳定有机碳：难以分解，由腐殖质和其他高度稳定的化合物组成。
惰性有机碳：极难分解，主要是来自古生物遗骸的化石碳。
土壤有机碳的特征SOC的特征因土壤类型、气候和管理实践而异。
主要影响因素包括：土壤质地：粘性土壤含有更多的SOC，因为它们的孔隙空间更小，保护了有机物质免于分解。
气候：温暖潮湿的气候有利于SOC积累，而干燥寒冷的气候则抑制分解。
植被：植物通过根系分泌物和凋落物向土壤中贡献有机物质。
土壤管理：免耕、覆草和其他可持续实践可以促进SOC积累，而过度耕作和过度放牧会减少SOC。
土壤有机碳库：全球碳汇全球土壤包含了地球上最大的陆地有机碳库，估计为1500-2400亿吨。
SOC库在调节气候变化中发挥着至关重要的作用，通过从大气中吸收二氧化碳并将其储存起来。
SOC碳库的管理管理土壤有机碳库对于减少温室气体排放和减轻气候变化至关重要。
可持续的土壤管理实践可以增加SOC含量，包括：免耕和覆草：减少土壤扰动，保护有机物质免于分解。
作物轮作：种植多种作物，为土壤提供不同的有机物质输入。
有机废弃物堆肥：将有机废弃物添加到土壤中，增加活性有机碳含量。
生物炭添加：将生物质转化为生物炭并将其添加到土壤中，创造稳定的碳储存库。
结论土壤有机碳是土壤健康和全球碳循环的支柱。
了解和管理土壤有机碳库对于维持土壤生产力、减少温室气体排放并减轻气候变化至关重要。
通过采用可持续的土壤管理实践，我们可以提高SOC含量，并为子孙后代确保健康的土壤和稳定的气候。
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。
草地土壤有机碳库研究
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的贡献。
高生物量的植被类型和多年生草本植物能够更有效地固定土壤有机碳。
3. 土壤性质：土壤质地、酸碱度、氮磷含量等土壤性质对草地土壤有机碳库的积累具有重要影响。
不同土壤类型的有机碳固定和分解速率存在较大差异。
四、草地土壤有机碳库研究的展望未来，我们应该加强对草地土壤有机碳库的研究，以更好地理解其对生态系统功能和全球碳平衡的影响。
土壤有机碳库与全球变化研究的若干前沿问题
土壤有机碳库与全球变化研究的若干前沿问题———兼开展中国水稻土有机碳固定研究的建议潘根兴,李恋卿,张旭辉(南京农业大学农业资源与生态环境研究所,江苏南京210095)摘要:缓解碳汇饱和的碳固定及其机制是寻找陆地生态系统碳管理可持续战略的主要科学问题。
土壤有机碳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。
近年来,国际学术界在探讨温带森林、湿地和极地生态系统与土壤碳汇效应的同时,越来越重视农业土壤有机碳库的变化及其对陆地生态系统和大气C O 2的源汇效应,以及其在人类利用和管理与生态环境演变中的动态变化。
西方国家已将固碳农业作为环境管理的导向。
对土壤中有机碳固定作用的研究已应用颗粒分组13C NMR 或CP M AS ΟNMR 技术,揭示土壤有机碳的微团聚体分布、腐殖质的转化和分子结构变化及其与土壤矿物质结合机制的微观水平。
土壤有机碳在生态环境变化和全球变化下的稳定性是认识土壤碳库对于全球变化的长期效应的基本问题,成为土壤碳研究的热点。
目前主要从土壤升温和空气C O 2加倍两方面进行研究,但短期的实验结果用于讨论长期效应时仍存在不定性。
中国大面积的水稻土自1980年以来显示出的有机碳库增加现象说明农业生产对大气C O 2可能产生汇效应。
但对于水稻土中有机碳的分布和结合状态与农业管理措施、水稻土质量变化、农业生态环境变化的关系仍不清楚。
因而建议就这一问题从土壤物理学、化学和生物学的相互作用与土壤微团聚体中矿物质、有机质和生物质的相互结合关系的层面上进行多学科研究。
关键词:土壤有机碳;碳固定;全球变化中图分类号:S15316 文献标识码:A 文章编号:10002030(2002)03010010Perspectives on issues of soil carbon pools and global change—With suggestions for studying organic carbonsequestration in paddy soils of ChinaPAN G en 2xing ,LI Lian 2qing ,ZH ANG Xu 2hui(Institute of Res ources ,Ecosystem and Environment of Agriculture ,Nanjing Agric Univ ,Nanjing 210095,China )Abstract :Carbon sequestration is one of the research targets for mitigating the carbon sink saturation trend and seeking feasible carbon management strategies of terrestrial ecosystem.S oil organic carbon (S OC )has been shown as one of the largest and m ost m obile carbon pools of the earth surface ecosystem.F or the last decade ,increasing attention has been given to the S OC pool change in relation to the sink or s ource effect of air C O 2and to the dynamics under global change scenarios.Carbon sequestration agriculture has been recognized as the key approaches to sustainable agriculture in western countries.The research of S OC sequestration has been increasingly directed to S OC partitioning and binding behavior in s oil aggregates (s oil particle fractions )by constitutional characterization with m odern S OC structure analysis technologies such as 13C NMR.The lability of S OC has become one of the research foci in understanding the long 2term effects of S OC pool under climatic change and environmental stresses.H owever ,uncertainty of S OC turnover is still in debt when interpreting the re 2sults from short 2term laboratory incubation by using both s oil warming and air C O 2doubling treatments.Despite of arguments on the general S OC loss ,an increasing trend of S OC in paddy s oils has been evidenced by many pilot experiments and statewide s oil survey data since 1980πs in China.Nevertheless ,less is understood on S OC distribution ,binding mechanisms in paddy s oils of China and their changes in response to agricultural practices ,s oil fertility ev olution and environmental stresses.Interaction of physical ,chemical and biological fea 2tures in paddy s oils ,ass ociation of S OC with mineral and bioorganic materials in aggregates deserves urgent research needs.K ey w ords :s oil organic carbon ;carbon sequestration ;global change 收稿日期:20020312 基金项目:国家自然科学基金资助项目(40171052);国家自然科学基金重点项目资助 作者简介:潘根兴(1958),教授,博导,从事土壤环境学、土壤碳循环与全球变化研究。
森林土壤有机碳库研究进展
森林土壤有机碳库研究进展摘要：土壤是陆地生态系统中最大的碳库，土壤碳储量超过植被与大气碳储量的总和。
近年来，不同的学者就不同地区的森林土壤碳密度与碳储量、土壤碳库的在不同生态系统的分布特点以及土壤碳过程及其稳定性开展了研究。
本文对森林土壤有机碳库的研究进程进行了简要回顾，对土壤有机碳库的研究成果进行了初步的总结，以期提出新的研究方向。
关键字：森林；土壤；有机碳碳循环是生态系统物质循环，能量流动，信息传递等生态过程的基础。
大气CO2 浓度和气温升高将对陆地生态系统的碳储量和循环产生深刻影响，如影响植物光合作用产物积累、运输与分配，改变凋落物产量等，而后者的变化又可以通过影响大气中温室气体浓度来加速或减缓全球气候变化的进程。
近年来，CO2等温室气体排放及其与全球气候变化的关系已引起国际社会的广泛关注，人们针对不同的生态系统开展了大量的研究。
研究结果表明自1850 年以来，大气CO2浓度升高了近100 umolmol－1，地球表面温度升高了0. 76℃。
全球变暖以及人类生存环境的恶化已被越来越多的人所关注。
近年来，不同的学者就不同地区的土壤碳密度与碳储量、土壤碳库的在不同生态系统的分布特点以及土壤碳过程及其稳定性开展了研究。
但是由于森林生态系统的多样性、结构的复杂性以及森林对干扰和变化环境响应的时空动态变化，至今对森林土壤碳库的储量和动态的科学估算，以及土壤关键碳过程及其稳定性维持机制的认识还不是很多。
尤其是对土壤碳的管理鲜有报道。
由于人们对森林的经营活动不可避免的影响到森林生态系统的碳过程，因此在全球气候变化的背景下，应该将碳管理的理念贯彻于森林生态系统的经营活动中。
1 土壤有机碳库研究概况19世纪末到20世纪初，人们对土壤有机碳的研究主要集中在土壤有机质中含碳有机物的种类，数量及其与土壤性质与肥力之间的关系等方面。
20世纪50年代，Francis Hole在两个森林生态系统和一个草地生态系统中设立DIRT 实验研究土壤碳输入来源和速率。
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。
近年来，大量林地、草地被开垦为耕地，造成了土壤有机碳的迅速流失，而且传统的耕作方式会破坏土壤团聚体结构，使土壤有机碳暴露于空气中，加速了土壤有机碳的分解。
土壤经过多年传统耕作后, 有机质含量可下降到不足原始含量的50 %。
还有，人类活动引发的全球气候变化导致全球温度、湿度等环境因素的极大改变。
温度和水分等环境因素制约着微生物对土壤有机碳的分解，进而影响土壤有机碳的分解和转化。
人类同样可以采取一些措施，增加土壤中有机碳的积累。
可通过退耕还林草和合理的耕作和管理措施，如少、免耕和秸秆还田、撂荒、轮作和合理施肥、合
理灌溉等方法的应用，能够显著降低土地利用方式变化造成的碳释放量或增加陆地生态系统的固碳量, 缓解温室效应。
对于整个地球生态系统而言,土壤有机碳循环是一个大而重要的系统,对土壤生产力、农业生态的发展、全球气候变化均有较大的影响。
因此,加强土壤有机碳的积累,减少土壤有机碳损失及其在空气的滞留量,对提高土壤生产力、维护大气碳平衡、净化空气有重要意义。
参考文献
[1] 崔永琴,马剑英,刘小宁,段争虎.人类活动对土壤有机碳库的影响研究进展[J].中国沙
漠,2011,02:407-414.
[2] 曹丽花,赵世伟.土壤有机碳库的影响因素及调控措施研究进展[J].西北农林科技大学学报(自然科学版),2007,03:177-182.
[3] 苑韶峰,杨丽霞.土壤有机碳库及其模型研究进展[J].土壤通报,2010,03:738-743.
[4] 张剑,隋艳晖.人类活动对土壤有机碳库影响的研究进展[A].美国James Madison大学、武汉大学高科技研究与发展中、美国科研出版社.Proceedings of International Conferenceon Engineering and Business Management (EBM 2011) [C].美国James Madison大学、武汉大学高科技研究与发展中心、美国科研出版社:2011:5.
[5] 任军,郭金瑞,边秀芝,闫孝贡,刘钊剑,吴景贵. 土壤有机碳研究进展[J]. 中国土壤与肥
料,2009,06:1-7.
[6] FELLER C, BERNOUX M. Historical advances in the study of global terrestrial soil organic carbon sequestration [J].Waste Management, 2008, (28): 734 - 740.。