土壤有机碳储量的影响因素研究

文章编号院1005-2690渊2019冤08-0134-01中图分类号院S153.62文献标志码院A土壤有机碳储量的影响因素研究

杨慧敏（吉林师范大学旅游与地理科学学院，吉林四平136000）摘要院通过对土壤有机碳储量及影响因素进行研究，以期找到维持和提高土壤有机碳库的有效措施，为我国土壤资源的可持续开发利用提供参考，最终达到土壤固碳和农业增产的目的。关键词院土壤；有机碳；储量；影响因素1土壤有机碳储量土壤有机碳（SoilOrganicCarbon，SOC）作为土壤有机质的一种化学量度，在提高土壤肥力、改善土壤结构、促进植物生长等方面发挥着重要作用。SOC在全球碳总量(2344Pg)中占有巨大比重。据估算，土壤有机碳库储量为1550Pg，大于植被和大气碳的总和[1]。其中，农田生态系统的碳储量占陆地土壤碳储量的8%～10%（120～150Pg）[2]，但是全球农业土壤的固碳潜力仅为20Pg。以往研究有机碳时，注重其对农业生产的作用，而如今的研究更注重其对于生态环境的意义[3]。2影响因素2.1自然因素2.1.1环境因素土壤有机碳是指土壤有机质（SOM）中的碳含量，是陆地生态系统碳氮循环的重要组成部分。有机碳释放和降解的速率主要取决于SOC本身的分子结构、化学性质和地表枯落物与死亡根系的数量与质量，其中土壤有机碳分子结构又是影响有机碳质量和功能的重要内在因素。研究发现，一些结构比较稳定的有机碳(如木质素)在土壤中分解转化的速率竟然比其他有机碳短[4-6]，而一些性质比较活跃的有机碳（如糖类)却可以稳定在土壤中长达10年之久[7]。这也许是因为不同种类细菌代谢方式不同，所以分解的机制也有一定区别[8]。SOC虽然是由微小的化学分子组成的，但是其持久性却不是由分子性质所决定的，而是取决于生态系统的属性，如生物群的空间异质性、环境条件等。所以，分子结构的抗性并非完全地控制有机碳在土壤中的长期持久性[9]。而有机碳在与环境的相互作用下却可以显著降低土壤有机碳被降解的可能性。2.1.2微生物因素土壤中产生大量的CO2，是微生物对有机物进行分解所产生的结果。而微生物的生长活动又受土壤养分含量的高低、C和N的有效性以及土壤pH值的影响。当微生物所需的营养元素供应充足以及土壤pH值增加时，微生物活性和繁殖速度也随之提升，从而加强对有机碳的进一步分解，增加活性有机碳库的比例。土壤微生物不仅是进入土壤有机物质的“转化者”，也是土壤养分内部供应能量的“源”和“库”。微生物对有机碳的转化主要通过两种方式，一种是利用微生物的胞外酶，对土壤外源有机质和土壤原有有机质进行降解，重组或改变其分子结构，这会使植物来源的碳发生沉积。在这个过程中，是将难分解的有机碳转化为微生物容易利用的碳，最终导致土壤总微生物生物量碳升高。二是利用微生物的生理过程，对胞外酶转化后的有机物进行进一步加工，残留的物质贡献于土壤中，使微生物来源碳发生沉积，因此进一步分解后的物质属于微生物合成代谢的产物。这两种转化是生态系统所特有的，在有利于生态系统持续发展的同时带动了营养元素的循环和能量流动，使微生物能够更好地参与土壤碳循环。在全球范围内，土壤有机碳对气候的变化十分敏感，主要表现在温度升高、微生物活性增加且代谢明显增强，土壤活性有机碳含量呈现回升趋势[10]。反之温度降低，土壤活性有机碳含量明显下降，但在温度过高或过低的地区，有机碳对温度变化表现得并不明显。2.2人为因素2.2.1土地利用方式土壤质地、微生物生活环境都会受不同土地利用方式的影响，从而使有机碳的稳定性发生变化、数量缩减。自然植被中，草地开垦为耕地后SOC下降30%～50%，温带地区的草地损失20%～40%的有机碳[11]。除草地转变为耕地会使有机碳含量下降外，过度放牧也是导致草地初级生产固定碳素能力降低的原因，这导致了土壤养分转化能力的明显下降，植被和土壤双重退化[12]。林地转向耕地、泥炭与湿地转向耕地均会使SOC的净固存率下降，其中林地转向耕地损失20%～50%的有机碳，而湿地恢复、耕地转回林草却能使SOC净固存率增加。其中转为灌木林地或天然草地，比转化为人工林更有利于SOC的固存。但在短时间内，农田向林地转变也可能使SOC降低。2.2.2农田管理措施有研究表明，良好的农田管理措施可显著提高农田土壤碳吸收速率，其固定的土壤有机碳所带来的CO2减排占整个农业减排潜力的89%。农田土壤的固碳趋势表现得越来越明显，这可能由于农田管理与培育技术的进步和推广、肥料施用量合理配比等因素影响下促进了作物高产，同时带动了作物地下根系生物量及地上凋落物归还土壤，农田土壤中溶解性腐殖质的不断增加，农田土壤溶解性有机质大于森林土壤溶解性有机质，有机碳含量呈上升趋势。如免耕能够保护土壤结构，降低土壤团聚体内部有机碳的分解、改变土壤有机碳的分布和微生物的生存环境与活性，使呼吸作用减弱，从而减少对有机质的消耗。研究者在已免耕9年的农田中进行试验，连续3年在播种前对表土（0～15cm）进行翻耕，结果其土壤有机碳含量下降了5.6%。而重复进行免耕耕作，对表层碳的存量有了明显改研究报告RESEARCHREPORT

窑134窑.com.cn. All Rights Reserved.（上接130页）昆虫提供一些人工养殖场，增加天敌在生态中的生存率，起到更好的消灭害虫的作用。不仅如此，还可以对天敌的生存环境进行维护，然后破坏害虫的生长和繁殖环境，进一步促进整个森林自然生态环境的平稳运行发展[3]。3.2生物农药防治技术的发展应用在整体的森林病虫害防治工作中，可以用很多菌类中提炼的生物农药，对害虫进行喷洒，防止出现一些天敌昆虫没有完全消灭害虫的情况[3]。因为这种农药不会对人体产生任何的副作用，它的使用是安全的，不会危害人体的健康。但是在使用农药的过程中应该要保护好生活中的天然微生物，防止害虫对这种农药产生抗药性，也可以在一些森林土壤中清除难以分解的残留有害物质，促进病虫害的长期控制治理发展，进一步合理地保障森林生态环境的干净整洁。在2017—2019年福建省罗源国有林场针对北际工区、寒洋工区300hm2的柳杉林地内全面药物喷洒阿维菌素加苏云金杆菌药物进行柳杉毛虫的防治，对所有小班做好前期监测工作，提供虫龄、数量、时间，以便及时实施预防作业，达到最佳的预防效果。4结束语我国现阶段的森林病虫害防治技术还处于初级阶段，并不能对我国的森林病虫害起到根本性的防治作用，还在逐步改进的过程中。但是现阶段采用的生物防治技术，可以对我国森林病虫害起到安全的杀虫作用，也能够促进整体的病虫害防治效率的提高，因此，我国还必须进一步加强对森林病虫害的自然防治，有效地促进森林保护技术的可持续发展。参考文献：[1]詹新武，周世健.基于GIS技术的森林病虫害防治管理信息系统[J].中国森林病虫，2005，24（1）：24-27.[2]张再福.(超)轻型飞机防治森林病虫害技术研究[J].林业科学，2000，36（3）：81-86.[3]孙淑清，罗继生，李庆君.现代技术在我国森林病虫害监测管理中的应用[J].防护林科技，2004（2）：38-39.（收稿日期：2019-06-10）扫一扫，看你的观点善[13，14]。这是由于免耕能显著提高土壤微生物量活性及代谢程度，增加微生物种类，减少由于矿化引起的损失[15]。但随着土层深度的增加，土壤有机碳含量呈现递减的趋势[16]。3结论与讨论有机碳的影响因素包括微生物和气候等自然因素、土地利用方式/农田管理措施等人为因素，近些年对表层土壤有机碳稳定性的研究取得了一些成果，而对于深层有机碳碳源的供应需多加探讨。微生物作为有机碳的驱动因素，在其生境发生改变的同时，微生物群落的结构、组成如何变化的研究也较少。此外，土壤有机碳占全球的比重巨大，并处于不断变化之中，但对土壤有机碳库的估算还存在很大不确定性。今后的研究重点应放在如何通过土壤的无机环境来协调好有机碳长期稳定与生物之间的关系，加强土壤有机碳的固碳能力，响应全球号召。参考文献：[1]UtaStockmann，MarkA.Adams，JohnW.Crawford，etal.Theknowns，knownunknownsandunknownsofsequestrationofsoilorganiccarbon[J].Agriculture，EcosystemsandEnvironment，2013，164(4)：80-99.[2]丁雪丽，韩晓增，乔云发，等.农田土壤有机碳固存的主要影响因子及其稳定机制[J].土壤通报，2012，43(3)：737-744.[3]吴晓丽，李林，史喜林，等.土壤有机碳稳定机制及影响因素研究进展[J].东北农业科学，2014，39(3)：42-45.[4]吴家森，张金池，钱进芳，等.生草提高山核桃林土壤有机碳含量及微生物功能多样性[J].农业工程学报，2013，29(20)：111-117.[5]张勇，胡海波，黄玉洁，等.不同植被恢复模式对土壤有机碳分子结构及其稳定性的影响[J].环境科学研究，2015，28(12)：1870-1878.[6]MarschnerB，BrodowskiS，DrevesA，etal.Howrelevantisre-calcitranceforthestabilizationoforganicmatterinsoils[J].JournalofPlantNutritionandSoilScience，2010，171(1)：91-110.[7]BerheAA，HardenJW，TornMS，etal.Persistenceofsoilor-ganicmatterinerodingversusdepositionallandformpositions[J].JournalofGeophysicalResearchBiogeosciences，2015，117(G2)：29.[8]郁红艳，曾光明，牛承岗，等.细菌降解木质素的研究进展[J].环境科学与技术，2005，28(2)：104-106.[9]BasiledoelschI，BalesdentJ，RoseJ.Areinteractionsbetweenorganiccompoundsandnanoscaleweatheringmineralsthekeydriversofcarbonstorageinsoils?[J].EnvironmentalScience&Technology，2015，49(7).[10]FengX，SimpsonAJ，WilsonKP，etal.Increasedcuticularcarbonsequestrationandligninoxidationinresponsetosoilwarming[J].NatureGeoscience，2008，1(12)：836-839.[11]MurtyD，MufK，McmurtrieRE，etal.DoesconversionofforesttoagriculturallandchangesoilcarbonandnitrogenAreviewoftheliterature[J].GlobalChangeBiology，2010，8(2)：105-123.[12]金琳.农田管理对土壤碳储量的影响及模拟研究[D].北京：中国农业科学院，2008.[13]GuoLJ，LinS，LiuTQ，etal.EffectsofConservationTillageonTopsoilMicrobialMetabolicCharacteristicsandOrganicCarbonwithinAggregatesunderaRice(OryzasativaL.)-Wheat(TriticumaestivumL.)CroppingSysteminCentralChina.[J].PlosOne，2016，11(1).[14]BrahimN，IbrahimH.EffectofLandUseonOrganicCarbonDistributioninaNorthAfricanRegion：TunisiaCaseStudy[M]//SoilManagementandClimateChange，2018.[15]BeareMH，ColemanDC，PohladBR，etal.ResiduePlace-mentandFungicideEffectsonFungalCommunitiesinCon-ventionalandNo-TillageSoils[J].SoilScienceSocietyofAmericaJournal，1993，57(2)：392.[16]宋明伟，李爱宗，蔡立群，等.耕作方式对土壤有机碳库的影响[J].农业环境科学学报，2008，27(2)：622-626.（收稿日期：2019-03-26）扫一扫，