张亚峰
, 姚振
Zhang Yafeng, Yao Zhen
中图分类号: P934
文献标识码: A
文章编号: 1001-8166(2018)02-0206-07
收稿日期: 2017-07-18
修回日期: 2017-12-15
网络出版日期: 2018-02-20
版权声明: 2018 地球科学进展 编辑部
基金资助:
作者简介:
First author:Zhang Yafeng(1986-),female, Jiaocheng County, Shanxi Province, Engineer. Research areas include agricultural geochemical and ecological environment.E-mail:371221815@qq.com
作者简介:张亚峰(1986-),女,山西交城人,工程师,主要从事农业地球化学、生态环境等研究.E-mail:371221815@qq.com
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摘要
研究青藏高原北缘土壤有机碳储量对全球碳循环具有重要意义。研究区表层土壤碳储量为1.27×108 t,表层土壤有机碳密度为4.96×103 t/km2;与全国第二次土壤普查时的储量相比,栗钙土、灰钙土、高山草原土、沼泽土、风沙土和潮土分布区有机碳储量逐渐增加,主要分布在青海湖北部草原区和东部中高山林地区,因林草地固碳量大于释放量,被划分为碳汇区;山地草甸土、高山草甸土、灰褐土、黑钙土和灌淤土分布区有机碳储量逐渐减少,主要分布在青海东部农耕区,因耕种作用固碳量小于释放量,被划分为碳源区。以目前有机碳储量累积频率的97.5%为有机碳饱和临界值,估算研究区固碳潜力值为241.57×106 t,并以研究区广泛分布的栗钙土为例,推算栗钙土有机碳储量达到饱和需要18.66年。
关键词：
Abstract
It is important to investigate the soil organic carbon reserves of the northern Tibetan Plateau for understanding the global carbon cycle. The surface soil carbon storage is 1.27×108 t, and the surface topsoil organic carbon density is 4.96×103 t/km2 in the study area. Compared with the results of the second National Soil Census, the distribution of organic carbon reserves of chestnut soil, sierozem, alpine steppe soil, swamp soil, sandy soil and ustic cambisols increased gradually, which are mainly distributed in savanes of the northern Qinghai Lake and woodland in middle-high mountain areas of the eastern Qinghai Lake; savanes and woodland are classified as the carbon sink area because this area’s carbon sequestration is greater than the release quantity. By contrast, the distribution of organic carbon reserves of mountain meadow soil, alpine meadow soil, grey cinnamon soil, chernozem and anthropogenic-alluvial soil decreased gradually, which are mainly distributed in the farming areas of eastern Qinghai Province. This area’s carbon sequestration is less than the release quantity because of cultivation effect, and is classified as the carbon source area. The 97.5% of organic carbon storage cumulative frequency is closed to the threshold value of the organic carbon saturation. The carbon sequestration potential of the study area is 241.57×106 t. Take the widely distributed chestnut soil as a case, it will take 18.66 years to reach saturation for the soil organic carbon reserves of chestnut soil.
Keywords：
大气CO2浓度急剧升高与全球变暖是当今最令人关注的环境问题[1~3]。切实减少温室气体的排放,增加碳汇成为缓解气候变暖的首要任务[4,5]。而陆地生态系统碳储量在全球碳循环过程中起着非常重要的作用,准确地估算主要农耕区土壤碳储量及其时空变化可为预测区域气候变化等提供重要参考[6]。研究表明,土壤有机碳是大气CO2的重要潜在碳源,土壤有机碳的变化和储存与土地利用活动密切相关,长期非持续性土地利用增加了陆地生态系统碳源释放[7],加之青藏高原是全球海拔最高的一个独特地域单元,其独特的自然地理特征,使得其生态系统内部碳的迁移循环与众不同,因而探讨高原生态系统内主要农耕区土壤碳循环特征及其固碳潜力对全球变化的研究具有重大意义[8]。
以往对青藏高原土壤碳库的研究多基于全国土壤普查土壤碳资料,数据密度较稀且不均匀,尤其针对某一土壤类型的研究资料较少,本文主要基于2008年以来国土资源部在青藏高原北缘主要农耕区开展的多目标区域地球化学调查取得的海量网格数据,计算土壤碳库并与第二次土壤普查(1979—1985年,以下简称二普)时期的碳库进行对比研究,并根据青藏高原北缘主要覆盖土壤类型栗钙土试验田监测土壤有机碳的动态变化机制成果,综合划定碳汇、碳源及碳平衡区,评估和表征青藏高原北缘栗钙土分布区的碳汇潜力及碳饱和时间,探讨青藏高原主要农耕区固碳机制,为青藏高原固碳减排提供详实资料。
本文研究区域为青藏高原北缘(100°00'~103° 06'E, 35° 27'~37° 36'N),位于青海省东部和北部,西起海北藏族自治州刚察县,东至甘青省界,南至海南藏族自治州贵南—海东市循化一线,北接海北藏族自治州门源县(图1)。研究区总体地貌格局为“山地、盆地、谷地”相间,山地分别跨越达坂山、青海南山、拉脊山和鄂拉山;盆地包括青海湖盆地、共和盆地、西宁盆地和贵德盆地;谷地有湟水河谷地和黄河谷地。气候属高原大陆性气候,研究区东部以发展农业为主,北部以发展畜牧业为主。
二普土壤有机碳数据来源于普查成果《青海土种志》中记录的研究区内的典型剖面数据[9]。研究区共收集典型剖面89条,涉及土壤类型有山地草甸土(2条)、高山草甸土(2条)、高山草原土(3条)、灰褐土(1条)、黑钙土(12条)、栗钙土(33条)、灰钙土(13条)、灌淤土(10条)、沼泽土(2条)、潮土(9条)和风沙土(2条)共11种。多目标区域地球化学调查数据由国土资源部2008—2014年开展的西宁市、海东地区、化隆—循化地区、环青海湖北部地区1∶ 250 000多目标区域地球化学调查工作获取,其表层土壤(0~20 cm)数据的采样密度为4 km2/点,该采样密度能典型代表研究区不同的土地利用方式,可更加准确地估算和评价耕地及林草地区土壤碳库及碳汇潜力。研究区共获取6 438个表层土壤点位数据。土壤容重数据来源于二普成果《青海土壤》中关于“土壤容重与孔隙度含水量、质地、有机质的相关性”的表中记录[10],具体摘于表1中。青海主要土壤类型(栗钙土)有机碳变化监测数据来源于2010—2012年实施的国土资源部行业基金子项目“栗钙土固碳机制试验研究”的成果资料[11],项目通过对9块栗钙土试验田3年连续监测,得出青海主要农耕区栗钙土表层土壤有机碳处于增加趋势,且平均增长率为6.13%。
表1 土壤有机碳及碳库数据表
Table 1 Data of soil organic carbon and carbon pool
| 土壤类型 | 面积 /km2 | 容重 /(t/m3) | 有机碳含量二普 /% | 有机碳储量二普 /(×106 t) | 有机碳储量多目标 /(×106 t) | 有机碳密度多目标 /(×103(t/km2)) | 差值 /(×106 t) | 功能区 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 高山草原土 | 1 024 | 1.27 | 1.46 | 3.80 | 13.65 | 13.33 | 9.85 | 碳汇区 |
| 山地草甸土 | 3 420 | 0.88 | 6.21 | 37.37 | 21.63 | 6.32 | -15.74 | 碳源区 |
| 高山草甸土 | 1 620 | 0.89 | 6.39 | 18.44 | 13.73 | 8.48 | -4.71 | 碳源区 |
| 灰褐土 | 624 | 1.29 | 9.05 | 14.57 | 5.40 | 8.65 | -9.17 | 碳源区 |
| 黑钙土 | 4 292 | 1.19 | 3.70 | 37.78 | 18.10 | 4.22 | -19.68 | 碳源区 |
| 栗钙土 | 11 764 | 1.22 | 1.51 | 43.25 | 43.80 | 3.72 | 0.55 | 碳汇区 |
| 灰钙土 | 1 512 | 1.30 | 0.66 | 2.60 | 2.96 | 1.96 | 0.36 | 碳汇区 |
| 灌淤土 | 484 | 1.29 | 0.84 | 1.05 | 0.71 | 1.47 | -0.34 | 碳源区 |
| 沼泽土 | 452 | 0.63 | 7.48 | 4.26 | 6.25 | 13.83 | 1.99 | 碳汇区 |
| 潮土 | 48 | 1.41 | 0.89 | 0.12 | 0.18 | 3.75 | 0.06 | 碳汇区 |
| 风沙土 | 344 | 1.58 | 0.42 | 0.46 | 0.58 | 1.69 | 0.12 | 碳汇区 |
| 汇总 | 25 584 | - | - | 163.7 | 126.99 | 4.96 | -36.71 | 碳源区 |
以多目标数据表层土壤网度(4 km2/点)为基础,建立二普数据与多目标数据的点对点综合数据库。二普中选取的典型土壤剖面由于采样密度低、
剖面数量少,空间分布极不均匀,用空间插值法获取4 km2/点的数据不能合理代表二普时期土壤有机碳,根据不同土壤类型对有机碳的影响机理取同一土类表土有机碳值的数学平均值作为该土类二普时期表层土壤有机碳含量值,具体计算结果见表1。数据库包括空间坐标、土壤类型、二普时期表土有机碳含量、多目标时期表土有机碳含量、土壤容重和采样深度等参数信息。
土壤碳库计算方法参照奚小环等[12,13]提出的《全国土壤碳储量及各类元素(氧化物)储量实测计算暂行要求》。依据其中有机碳单位表层土壤储量计算方法(公式(1))计算得出多目标时期有机碳储量和二普时期有机碳储量,并按照土壤类型分类汇总2个时期的有机碳总储量和有机碳密度,结果见表1。
单位土壤碳量为
(USCATOC,0~0.2 m)=TOC×D×4×104×ρ, (1)
式中:TOC取表层土壤实测含量值;D为采样深度,取0.2 m;ρ为土壤容重。
将各空间坐标点的有机碳储量密度制作地球化学图,可直观表达研究区有机碳空间分布状况。图2为研究区表土有机碳储量密度分布图。用各空间坐标点的多目标时期有机碳储量减去二普时期储量得出储量差值,差值为正时,表示20年来表土有机碳储量处于增长状态,被划为碳汇区;差值为零时,表示20年来表土有机碳储量处于恒定状态,被划为为碳平衡区;差值为负时,表示20年来表土有机碳储量处于减少状态,被划为碳源区。统计结果见表1,并绘制碳汇、碳源功能区划图(图3),用来直观表达和分析近20年来土壤碳量变化趋势,碳汇区、碳源区及碳平衡区空间分布特征。
图2 研究区表土有机碳储量密度分布趋势图
Fig.2 Density distribution of topsoil organic carbon strorage in the study area
图3 研究区20年来土壤碳汇、碳源区划定趋势图
Fig.3 Spatial distribution of the soil carbon sink and carbon source in the study area over the last 20 years
土壤的固碳潜力是在一定的气候、地形、母质条件和土地利用方式下, 土壤碳从现有状态达到一个新的稳定状态时的差值[14~18]。现根据地球化学异常的圈定思路[19,20],将多目标调查数据对应各土壤类型有机碳含量累计频率为97.5%的对应值视为该土壤类型若干年后所能达到的有机碳最大容量值,按此方法统计各土类所能达到的有机碳最大容量值(表2)。将土壤有机碳将来可能达到的最大碳量减去“当前”碳量来表征土壤有机碳的潜力值,用公式(2)表示。统计各土类有机碳固碳潜力值见表2。
土壤固碳潜力的表征方式:
Cp=ΔC×(S×H)×ρ,(2)
式中:ΔC为土壤有机碳饱和水平与当前有机碳量的差值,S为面积,H为深度,ρ为土壤容重。
表2 各土壤类型有机碳最大容量及固碳潜力统计表
Table 2 The maximum organic carbon storage capacity and potential capacity of carbon sequestration in different soil types
| 土壤类型 | 有机碳最 大容量值 /10-2 | 最大容量 有机碳储值 /(×106 t) | 现有有机 碳储值 /(×106 t) | 固碳 潜力值 /(×106 t) |
|---|---|---|---|---|
| 高山草原土 | 9.085 | 23.63 | 13.65 | 9.98 |
| 山地草甸土 | 7.998 | 48.14 | 21.63 | 26.51 |
| 高山草甸土 | 9.330 | 26.90 | 13.73 | 13.17 |
| 灰褐土 | 8.706 | 14.02 | 5.40 | 8.61 |
| 黑钙土 | 5.877 | 60.03 | 18.10 | 41.93 |
| 栗钙土 | 6.158 | 176.76 | 43.80 | 132.96 |
| 灰钙土 | 1.949 | 7.66 | 2.96 | 4.70 |
| 灌淤土 | 1.842 | 2.30 | 0.71 | 1.59 |
| 沼泽土 | 11.040 | 6.29 | 6.25 | 0.04 |
| 潮土 | 1.830 | 0.25 | 0.18 | 0.07 |
| 风沙土 | 2.384 | 2.59 | 0.58 | 2.01 |
| 汇总 | - | 368.57 | 126.99 | 241.57 |
由表1和图2综合分析得出,研究区表层土壤有机碳储量为1.27×108 t,有机碳储量密度的平均水平为4.96×103 t/km2。有机碳密度在各土壤类型中的丰度特征从大到小排序为: 沼泽土>高山草原土>灰褐土>高山草甸土>山地草甸土>黑钙土>潮土>栗钙土>灰钙土>风沙土>灌淤土;即密度高的土壤类型多以林草生长茂密的高海拔分布的土壤为主,沼泽土因其表层积聚大量分解程度低的有机质或泥炭,且含有较多的微生物群落,有机碳密度最高,高山草原土以腐殖质积累为主要成土过程而使有机碳密度也处于高值;而灰褐土、高山草甸土、山地草甸土、黑钙土等多分布于高海拔的中低山、高山丘陵区,林草地发育致使腐殖质较厚沉积,积累有机质速率较大,有机碳密度也较高;密度低的土壤类型多以农业耕作的分布在较低海拔的土壤为主,以处于丘陵与河谷地带的栗钙土、灰钙土及灌淤土最为典型。
有机碳密度在空间上也表现出“四高三低”的特征,即在青海湖北部湖外缘刚察县—海晏县草原区、平安—乐都北部山区、拉脊山主脊和黄河南山呈现高值,在青海湖北部尕海沙地、西宁—乐都—民和湟水河谷地的农耕区和黄河谷地的农耕区呈现低值。高值区一方面反映草原区牧草对有机碳的长期固定和积累过程,另一方面反映林区腐殖层的快速堆积和转化;低值区一方面反映风沙地中存在较少的生物群落和较低的含碳或固碳能力,另一方面反映青海东部主要农耕区受长期耕作影响而致使有机碳的输出功能大于输入功能[21]。
由表1和图3综合分析显示,研究区栗钙土、灰钙土、高山草原土、沼泽土、风沙土和潮土共6种土壤类型在近20年来,随着时间增长,表层土壤有机碳处于增长的趋势,其生物作用将空气中部分碳固定进入土壤圈,其分布区域被划定为碳汇区;山地草甸土、高山草甸土、灰褐土、黑钙土和灌淤土共5种土壤类型在近20年来有机碳储量随时间增长而呈现减少趋势,表层土壤有机碳因其生物作用致使输出量大于输入量,有机碳由土壤圈被释放进入空气圈,其分布区被划定为碳源区。从空间分布情况来看,图3中蓝色—黄绿色部分为负值区,代表土壤碳源区,主要分布在研究区东北部山区、东南部山区以及海晏—湟源一带的山区,这些区域由于水土流失,气候变暖等因素,属于一个巨大的碳源区域;其次为黄绿色区域,主要分布在青海西宁市周边农耕区,农业耕种使得适量的碳被生物从土壤中带出,土壤有机碳有一定的降低;黄色—红色部分为正值区,代表碳汇区,主要分布在环青海湖北部的草原区,区内牧草腐化致使有机质大量堆积,固定了大量空气中的碳。综合整个研究区在近20年土壤有机碳储量呈现逐步减少趋势,处于一个碳源功能区,推断研究区随着时间推移,有机碳会不断从土壤中释放,会加重温室效应及气候变暖。
结合土地利用方式和土壤类型分布,碳汇碳源功能空间分布图揭示农业耕作活动中碳释放量大于碳固定量,而林区和草原地碳固定量大于碳释放量。有效调控耕地面积和林草地规模,探寻和研究有机碳释放量与固定量之间的平衡对于处于生态脆弱区的青藏高原尤为重要。
表2列出了各土壤类型的最大有机碳容量值、最大有机碳储量值和固碳潜力值,研究区碳汇潜力综合值为241.57×106 t,栗钙土作为研究区覆盖面积最大的土壤类型其固碳潜力值达132.96×106 t。根据“中国主要农耕区土壤碳库及固碳潜力研究——栗钙土固碳机制试验研究”项目对栗钙土试验田的监测结果,栗钙土中有机碳年增长率平均值为6.13%,按照这个增长率推算,研究区栗钙土有机碳储量由目前的43.8×106 t增长到饱和量132.96×106 t需要的时间为18.66年。
青海农耕区主要分布土壤类型为栗钙土,其合理的耕作条件和方式是增加碳库储量、改善青海碳汇释放最重要也是最有效的手段之一[22~24],在退耕还林和休耕轮种等土地利用条件的合理调控下,预计可以进一步增强青藏高原的碳汇潜力,延长碳饱和时间。
(1) 研究区表层土壤有机碳储量为1.27×108 t,有机碳储量密度的平均水平为4.96×103 t/km2;有机碳储量密度以沼泽土最高,以灌淤土最低。
(2) 研究区在二普和多目标调查这20年来,栗钙土、灰钙土、高山草原土、沼泽土、风沙土和潮土分布区表层土壤有机碳储量逐渐增加,是碳汇区;山地草甸土、高山草甸土、灰褐土、黑钙土和灌淤土分布区有机碳储量逐渐降低,是碳源区;综合整个研究区有机碳储量处于减少状态,属碳源区。
(3) 研究区固碳潜力值为241.57×106 t,其中栗钙土固碳潜力值为132.96×106 t,根据栗钙土有机碳变化速率监测数据推算,在合理耕作和利用方式下,预计研究区栗钙土有机碳储量达到饱和需要18.66年。
The authors have declared that no competing interests exist.
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Research on the global warming Hiatus [J].全球变暖“停滞”现象辨识与机理研究 [J].
观测表明全球温室气体浓度持续快速增加,但21世纪以来全球表面平均温度升高有减缓趋势,呈现变暖“停滞”现象,这对已有的全球变暖认识带来挑战。围绕“变暖‘停滞’机理及其可预测性”这一国际前沿科学问题,国家重点研发计划“全球变暖‘停滞’现象辨识与机理研究”主要研究内容有:①辨识变暖“停滞”的时空特征,阐明外部强迫和内部自然变率的相对贡献;②阐明全球变暖停滞背景下,大气在气候系统能量热量再分配过程中的作用及机理;③阐明全球变暖“停滞”背景下,海洋动力热力过程对能量热量再分配的调制机理;④探讨全球变暖“停滞”现象的可预测性,对其未来变化及重要区域气候影响进行预测预估。以期通过变暖“停滞”研究回答人们所关心的目前变暖停滞现象未来发展及其对我国及周边的“一带一路”核心区和南北极重要区域的影响,为我国未来气候政策的制定提供参考依据,为国家参与全球气候治理及国际气候谈判提供科学支撑。
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Advances in study of phytolith carbon sequestration in terrestrial ecosystems of China [J].
中国陆地生态系统植硅体碳汇研究进展 [J].
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Estimation of soil organic carbon storage in the southern plain of Hebei Province [J].河北省南部平原区土壤有机碳储量估算 [J].
土壤中碳储量的估算是当前研究全球大气碳循环和变化的基本问题.本文以河北省多目标地球化学调查所获大量土壤数据为基础,在GIS平台中采用中国地质调查局提出的＂单位土壤碳含量＂概念.按土壤类型和土地利用分类两种划分方式计算了河北省南部平原区土壤有机碳储量.结果表明,河北省南部平原区土壤有机碳储量为819402498 t.平均有机碳储量为13206.1 t/km~2.
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Perspectives on cycling and sequestration of crganic carbon in paddy soils of China [J].土壤碳循环研究及中国稻田土壤固碳研究的进展与问题 [J]. |
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Multi scale observation and cross scale mechanistic modeling on terrestrial ecosy stem carbon cycle [J].陆地生态系统碳循环的多尺度试验观测和跨尺度机理模拟 [J]. |
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Effects of land use change on soil carbon storage in grassland ecosystems [J].土地利用变化对草原生态系统土壤碳贮藏的影响 [J].
本文概述了长期非持续性土地利用（草原开垦和过度放牧）对草原生态系统土壤碳贮量影响的有关研究成果和进展，指出了今后这方面研究的重点内容和对策。
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Study of the Qinghai Tibet Plateau alpine grassland carbon emission and migration process [J].青藏高原高寒草原碳排放及其迁移过程研究 [J].
采用箱式法通过对青海省五道梁地区高寒草原生态系统表层土壤含碳温室气体的研究发现 ,该地区高寒草原系统表层土壤 CO2 和 CH4 在 7～ 8月份的平均排放通量分别为 0 .46μmol· m- 2 · s- 1和 - 0 .43× 1 0 - 3μmol·m- 2 ·s- 1,此两种气体的排放通量随时间都有明显的变化特征 ,它们的日变化均为明显的单峰型 ,而且其中 CO2 排放通量的变化明显受大气温度变化的影响。地下土壤中 CO2 和 CH4 气体浓度随深度的增加呈递减趋势 ,进一步的分析表明这两种气体浓度在土壤中与相邻层次的气体浓度有很明显的相关关系 ,尤以永久冻土上层边界附近最为显著。
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Experimental Study on Mechanism of Carbon Fixation[R]. 栗钙土固碳机制试验研究[R] . |
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Study on calculation method of soil carbon storage in China based on multi-objective regional geochemical survey [J].基于多目标区域地球化学调查的中国土壤碳储量计算方法研究 [J].
土壤碳储量问题在碳循环和全球变化领域具有重要意义，长期以来这一基本参数的计算受到数据来源的制约。全国多目标区域地球化学调查采用双层网格化采样和分析，取得了大量高密度和高精度土壤地球化学数据，为土壤碳库的高精度计算提供了数据基础。文中重点探讨利用这些数据计算土壤碳储量的方法。首先提出针对多目标区域地球化学调查数据的“单位土壤碳量（USCA）”概念，用以代表调查数据基本面积单元（4km2）的碳储量，并作为区域和全国尺度土壤碳储量计算的基本单位。在收集分析14个省市414条的土壤剖面数据的基础上，发现土壤有机碳（TOC）的垂直分布与无机碳和其他元素不同，存在指数分布规律，运用面积积分运算方法发现利用直线模型计算土壤有机碳库的误差（＋20%～＋100%）远大于指数模型的误差（-10%～＋20%）。因此，文中建议“有机碳单位土壤碳量（USCATOC）”需使用指数模型拟合后积分求算，而“无机碳单位土壤碳量（USCATIC）”则使用直线模型，“全碳单位土壤碳量（USCATC）”采用两者加和计算。文中还分析了其他元素的垂直分布特征，并提出氮储量计算需采用与有机碳类似的方法，其他51种元素（氧化物）储量采用与无机碳类似的方案，按照直线模型计算单位土壤元素量和单位土壤氧化物量（USEA）。
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Multi-purpose regional geochemical survey and soil carbon reserves problem:Examples of Jiangsu,Henan,Sichuan,Jilin Provinces and Inner Mongolia [J].多目标区域地球化学调查与土壤碳储量问题——以江苏、湖南、四川、吉林、内蒙古为例 [J].
本研究以我国半干旱地区的土垫旱耕人为土为对象,分析在自然土壤发生过程和人类活动影响下,不同形成阶段内土壤中总磷（TP）、速效磷（AP）、有机磷（OP）和无机磷（IP）的含量和分布特征。同时也探讨现代土壤利用方式的影响。结果表明,与半干润淋溶土层相比,堆垫层总磷、速效磷、有机磷和无机磷平均分别增加0.29,4.67,0.20和0.30倍;堆垫层段内,现代耕作层（Aup1）中各形态磷含量最高,向下至亚耕层（Aup2）迅速降低,而由亚耕层（Aup2）至埋藏耕作层（Aupb）和半干润淋溶土表层（2A）总磷和无机磷逐渐降低,反映了不同历史时期人类活动强度不同;半干润淋溶土层段内,土壤中的磷主要来自于黄土母质,其变化以受自然成土因素影响为主,总磷、速效磷、有机磷、无机磷含量较低且层间变化不大。菜地土壤中堆垫层内各形态磷的含量显著大于农田土壤。土壤利用方式对磷的影响大于堆垫厚度。各形态磷在剖面中的分布模式与磷素自身的迁移、淋失到下层的钙等因素有关,同时也受根系的吸收、人为灌溉施肥等因素影响。剖面中OP与OP/IP之间以及各形态磷与其他土壤理化性质的关系可以指示自然条件和人为影响的差异。
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Key issues on soil carbon sequestration potential in agricultural soils [J].农田土壤固碳潜力研究的关键科学问题 [J].
农田生态系统在陆地生态系统碳循环中扮演着重要的角色。增加农田土壤有机碳的固定不仅可减少大气CO2含量，而且对保障国家粮食安全具有举足轻重的作用。近年来评估土壤固碳潜力已成为国际科学界研究的热点和难点。但由于不同研究者对"潜力"范畴的界定不同，全球或区域尺度农田土壤固碳潜力的估算还存在很大的不确定性。所谓固碳潜力，即土壤碳的饱和水平或土壤所容纳碳的最大能力。这一能力受区域气候、土壤类型、农业管理措施的综合影响。故此，合理地评价固碳潜力，应综合考虑气候、土壤和农业措施诸因素，并将宏观尺度与微观尺度的研究结合起来。从固碳潜力概念范畴及研究方法出发，阐述了农田土壤固碳潜力的研究现状，并结合生物潜力和物理化学潜力的研究，提出区域农田土壤固碳潜力的计量方案，并就该研究领域亟需回答的科学问题进行了探讨。
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Advance in responses of soil organic pool of grassland ecosystem to human effects and global changes [J].
草地生态系统土壤有机碳库对人为干扰和全球变化的响应研究进展 [J].
草地土壤碳库碳储量及其变化与调控机制是草地碳循环研究的核心。草地生态系统正经受着越来越严重的人为与自然因素干扰,如土地利用变化、大气氮沉降增加、施肥及大气CO2浓度与温度升高。因此,加强人为干扰和全球变化背景下草地土壤有机碳库的响应研究有重要意义。总结了放牧、草地开垦及外来氮素输入等3种主要的人类活动对土壤有机碳总量和活性碳组分的影响及其对全球变化的响应与适应,在此基础上指出了目前草地生态系统土壤有机碳库研究的薄弱环节及今后的重点研究领域。
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Soil organic carbon storang of China and the sequestration dynamics in agricultural lands [J].中国土壤有机碳库量与农业土壤碳固定动态的若干问题 [J].Magsci 摘要
在整理和统计国内对土壤有机碳及其变化的文献资料基础上，着重讨论中国土壤有机碳库及其分布、不同时期土壤有机碳的变化以及最近时期有机碳的固定趋势，分析我国不同土壤有机碳的保护机制的特点，期望对于我国当前土壤有机碳库与全球变化研究提供参考依据。我国总土壤有机碳库的估计在50～180 Pg之间。估计我国表层土壤有机碳库为20 Pg，它主要分配于几个与湿地和水成过程有关的土壤类型，且水稻土占有较大比例。因而我国人为土的管理在陆地生态系统碳循环与全球变化上有重要意义。
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Soil carbon cycle research and Chinese paddy soil carbon sequestration research pro-gress and problems [J].
土壤碳循环研究及中国稻田土壤固碳研究的进展与问题 [J].
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Some opinions on rock-weathering-related carbon sinks from the IPCC fifth assessment report [J].岩石风化碳汇研究进展:基于IPCC 第五次气候变化评估报告的分析 [J]. |
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Delineation of synthetic geochemical anomaly and evaluation of its effectiveness in ore prospecting [J].地球化学综合异常的圈定及找矿效果 [J].
能否正确有效地圈定地球化学综合异常是地球化学数据处理的重要内容,对找矿效果起决定作用。传统方法多在单元素异常的基础上圈定综合异常,而忽略了异常可能由地层本身高背景富集引起。笔者引用马氏距离识别地球化学离群点的方法圈定综合异常。由于马氏距离是基于多元正态分布理论,是多变量统计方法的直接推广和应用,其全面考虑了元素均值、方差及元素间协方差3个参数,是直接针对样本的计算过程,同时也是一元方法的直接推广,所以其具有独特的异常识别功能。经各种不同比例尺和不同采样介质化探数据处理应用显示,利用马氏距离方法求得的地球化学综合异常具边界唯一、界线清楚,减少了人为圈定异常的影响;异常强度突出,指标单一,可作为评价异常的一个重要参数使用;发现矿体（矿化）的概率程度高等优势。该方法可在实际中推广应用。
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Comparison of multiple methods to determine the geochemical anomaly threshold [J].多种地球化学异常下限确定方法的对比研究 [J].
地球化学异常下限值是区分背景区与异常区的基本参数，而异常下限的准确性直接关系到下一步找矿工作的实施。本文以青海省治多县区域1：1万土壤化探样品中Ag、Cu、Zn、Pb、Bi、Mo、W七种元素为例，使用传统计算方法、85％累计频率法、分形方法对测试数据进行处理，对比研究认为：传统计算方法求得的异常范围小，且较为分散；85％累计频率法与传统方法所得异常下限值比较接近，具有合理性与客观性，相对于传统计算方法，分形方法对弱小异常的识别效果显著，但异常范围过大，给异常查证工作带来难度。确定异常下限值时要研究数据分布模式和地质背景，分析区域地球化学特征差异，应采用多种分析法对比确定合理的异常下限，圈定出有效的异常区。
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Distribution characteristics of soil organic carbon storage and density on the Qinghai-Tibet Plateau [J].青藏高原土壤有机碳储量与密度分布 [J].
采用全国第二次土壤普查数据结合作者的实测数据，利用1：100万土壤数据库对青藏高原土壤有机质层、土壤矿质层及整个剖面的土壤有机碳密度和土壤有机碳储量分别进行了估算。结果表明：青藏高原的平均土壤有机碳密度约为C7.2kg·m^-2，较前人的C8.01-19.05kg·m^-2全国平均土壤有机碳密度偏低。青藏高原总的土壤有机碳储量约为18.37Pg，其中有机质层土壤有机碳储量约占38．14％，矿质层土壤有机碳储量则占61．86％。
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Soil carbon sequestration with bioactivity: A new emerging frontier for sustainable soil management [J].土壤碳固定与生物活性:面向可持续土壤管理的新前沿 [J].
土壤碳固定研究是近10年土壤学研究的重要前沿,而可持续管理的土壤固碳是当前应对气候变化和全球土壤退化的重大需求。从土壤有机碳的生态系统功能及服务出发,分析了土壤碳固定与土壤功能及生物活性的关联,评述了当前土壤碳固定与微生物活性变化的认识,探讨了土壤团聚体尺度土壤固碳与生物活性的关系,并以水稻土为例讨论了土壤碳固定中团聚体过程及其有机碳—微生物—生物活性的演进关系,提出了土壤碳库稳定性与生物活性的协同关系及其表征问题,特别是如何通过有机质—微生物—酶活性的团聚体分布揭示土壤碳固定的本质,以及良好管理下土壤固碳与生态系统功能的协同特征及其管理途径等优先科学问题。借助非破坏团聚体分组技术和现代微域原位观察分析技术,土壤学已经能从团聚体尺度深入研究土壤固碳与生物活性的土壤机制,这将全面地揭示土壤固碳对于生态系统过程、功能及服务的影响特质,进而为可持续土壤固碳和农田有机质提升,为固碳减排与农田生产力提升及土壤环境服务改善协同发展提供科学依据和管理的政策依据。
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The effect of organic carbon-iron oxide association on the preservation of sedimentary organic carbon in marine environments [J].
有机碳—氧化铁结合对海洋环境中沉积有机碳保存的影响 [J].
有机碳在海洋环境中的长期保存机制一直是海洋碳循环研究的重点,也是研究气候变化与全球碳循环之间作用和反馈的关键。据估算,表层海洋沉积物中约20%的有机碳是通过与氧化铁的结合而保存下来的,因此与氧化铁结合是有机碳长期保存的关键因素之一。研究表明,有机碳—氧化铁复合物的形成主要通过吸附和共沉淀这2种机制,共沉淀反应是有机碳与氧化铁在海洋环境中结合的主导机制。不同来源的有机物在发生与铁氧化物的共沉淀或吸附作用时是有选择性的,在大部分海洋环境中铁氧化物优先与海洋有机碳结合,但在河口三角洲区域,铁氧化物优先与陆源有机碳结合。大量的陆源输入,较高的初级生产和频繁的再悬浮活动使河口边缘海特别适于开展有机碳—氧化铁结合的相关研究,这也是今后研究的重点方向。
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Distribution and budget of organic carbon in the Bohai and Yellow Seas [J].黄渤海有机碳的分布特征及收支评估研究 [J].
陆架边缘海是陆海相互作用研究中最为关键的区域,也是全球重要的碳储库,在区域物质循环过程中发挥着重要的作用。基于2012年5月和11月对黄渤海海域的综合调查,对该海域水体和沉积物中有机碳的含量与分布进行了分析,并结合相关文献资料对黄渤海有机碳的收支进行了估算。主要结论为：黄渤海溶解有机碳和颗粒有机碳均呈近岸河口区域高、离岸低的分布趋势;有机碳的组成以溶解有机碳为主,颗粒有机碳由海洋自生的有机碳和陆地来源的有机碳组成;黄渤海沉积物有机碳高值区主要分布在河口和泥质区,其组成也是由海洋自生和陆源混合而成,其中渤海以陆源为主,而黄海以海源为主。黄渤海有机碳收支评估表明,有机碳的主要来源为初级生产力产生的有机物,其贡献为(6 760±971) ×104 t/a,占有机碳输入总量的(74±10)%,沉积物再悬浮的通量为(884±200)×104 t/a,东海向黄海输入的通量为(679±107)×104 t/a,河流及陆源输入的通量为(643±63)×104 t/a,大气干湿沉降的通量为(141±39)×104 t/a,其贡献分别占有机碳输入总量的(10±2.2)%,(7.5±1.2)%,(7.0±0.7)%和(1.5±0.4)%;黄渤海有机碳的主要支出为呼吸消耗,其贡献为(5 190±746)×104 t/a,占有机碳输出总量的(57±8.2)%,黄海向东海输出的通量为(2150±370)×104 t/a,有机碳沉积通量为(1 030±225)×104 t/a,有机碳降解通量为(737±191)×104 t/a,其贡献分别占有机碳输出总量的(24±4.1)%,(11±2.5)%和(8.0±2.1)%。有机碳收支评估表明黄渤海有机碳以海洋自生来源为主,且具有潜在碳的"汇"的特性,水体中外源输入和海洋自生有机碳的(1.6±0.3)%埋藏于该海域内。
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甘公网安备62010202000687
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