土壤碳库的研究方法
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土壤碳库相关指标测定方法
1. 想知道土壤有机碳含量怎么测吗?就好比我们要知道一个蛋糕里有多少糖一样!可以通过重铬酸钾氧化法呀!比如我们取一些土壤样品,然后加入重铬酸钾等试剂,就像给土壤来一场特别的“化学反应派对”,最后通过计算就能得到有机碳的含量啦!这样不就清楚土壤里有多少宝贝碳了嘛!
2. 嘿,你知道土壤微生物量碳的测定方法吗?这就好像找出一群小不点儿在土壤这个大舞台上有多少戏份!可以采用氯仿熏蒸培养法哦!想象一下把土壤熏蒸一下,然后看微生物们有什么反应,这不就能算出它们的量啦!像侦探一样去揭开土壤微生物量碳的秘密吧!
3. 哎呀呀,土壤颗粒有机碳怎么去搞清楚呀?就跟把混合在一起的糖果按大小分开似的!可以运用物理分组法呀!先把土壤处理一下,然后根据颗粒大小来区分,这不就把颗粒有机碳给找出来啦!试试用这个方法去探索土壤碳库的这个小角落哟!
4. 那土壤可溶性有机碳又咋测定呀?这不就像从一碗汤里捞出有营养的部分嘛!可以使用浸提比色法呀!把土壤泡一泡,提取出来,再通过比色看看,哇塞,可溶性有机碳就现身啦!快来亲自试试这个有趣的方法吧!
5. 怎样知道土壤易氧化碳的情况呢?这就好像想知道一份食物有多容易被消化一样!可以采用高锰酸钾氧化法哟!就像给土壤来一场特殊的“挑战”,看看它能被氧化多少,从而得知易氧化碳的含量啦!是不是很有意思呀?
6. 想晓得土壤碳库的稳定碳同位素比值咋确定吗?这就类似给每个碳元素一个特别的身份标识呢!可以用同位素质谱分析法呀!通过专业的仪器一分析,就能清楚这些碳的“独特身份”啦!赶紧去了解一下这个神奇的方法吧!总之呢,这些测定方法就像是打开土壤碳库秘密大门的钥匙,让我们能更好地认识和研究土壤碳库呀!。
土壤碳库估算及土地利用策略评估随着全球气候变化的日益严峻和土地利用活动的不断发展,土壤碳库估算和土地利用策略评估已成为一项重要的环境监测与管理工作。
土壤碳库估算的准确性对于评估土地利用策略的有效性以及应对气候变化的措施具有重要意义。
本文将探讨土壤碳库估算的方法和土地利用策略评估的重要性,并提出一些改善土壤健康和减少碳排放的可行建议。
土壤碳库是指地球表层土壤中存储的有机和无机碳的总量。
土壤中的碳储量与土壤质量、植被类型、土地利用方式以及人类活动密切相关。
土壤碳库估算是通过采集土壤样品并利用化学、地理信息系统(GIS)和统计学方法来确定土壤中碳的含量和分布。
这些数据对于制定气候变化政策、评估土地利用方案的可持续性以及决策者制定恰当的策略具有重要意义。
在土地利用策略评估方面,科学家和决策者通过评估土地利用变化对土壤碳库的影响,从而制定可持续的土地管理策略。
不同的土地利用类型对土壤中碳的储存和释放具有不同影响。
砍伐森林、转换为耕地或城市化等活动会导致土壤有机碳减少,而恢复退化土地、植被恢复以及合理的农田管理等活动有助于增加土壤碳储量。
通过评估土地利用变化的影响,可以制定相应的土地规划和保护政策,以保持和提高土壤碳库,并减少温室气体排放。
然而,土壤碳库估算和土地利用策略评估面临一些挑战。
首先,土壤样品的采集和分析是一项复杂的工作。
采集样品的位置、数量和深度选择会直接影响到估算结果的准确性。
其次,土壤碳库估算的方法和模型的选择也会对结果产生影响。
不同的方法和模型具有不同的假设和参数设置,因此需要根据所研究区域和目的选择合适的方法和模型。
此外,土地利用策略评估还需要综合考虑土地资源可持续性、生态系统功能以及社会经济因素等多个方面的因素,这需要跨学科的合作和综合分析。
为了准确估算土壤碳库和评估土地利用策略的有效性,需要采取一系列措施。
首先,通过建立土壤样品库和完善的监测网络,可以提高估算结果的可靠性。
这样的样品库可以为未来的研究和估算提供重要的参考数据。
土壤有机碳检测方法介绍土壤有机碳是以有机物形式存在于土壤中的C元素的一种存在形式,作为土壤碳库中的重要组成部分,一方面在土壤品质监测中是一项重要的检测项目,另一方面对研究空气中二氧化碳来源也有很大的作用。
土壤有机碳根据其稳定性可分为活性有机碳、慢性有机碳和惰性有机碳三种,其中活性有机碳是反映土壤肥力和土壤管理措施的较好指标。
而根据土壤中有机碳的溶解性质又可分为溶解性有机碳和非溶解性有机碳。
非溶解性有机碳属于惰性有机碳,由于不能溶解不能被植物吸收也不易产生迁移,所以在土壤质量监控和环境监测方面没有实际意义,而活性有机碳和慢性有机碳大多属于溶解性有机碳。
目前土壤有机碳的检测方法主要是干烧法和湿氧化法。
常用的重铬酸钾和浓硫酸湿氧化滴定技术由于不能确保样品完全氧化,检测效果较差检测结果必须进行修正。
而干烧法目前又有土壤直接高温燃烧和土壤经溶液萃取后高温燃烧溶液两种方法。
土壤直接燃烧法大多需在样品燃烧前使用磷酸溶液或盐酸溶液去除土壤中的无机碳。
磷酸酸性较弱不易将土壤中的难溶碳酸盐氧化(西南地区广布卡斯特地貌,碳酸岩形成的土壤比重较高),而直接燃烧需要在900℃以上的温度才能保证燃烧完全,碳酸盐在800℃左右就会分解,所以检测结果受无机碳干扰明显。
盐酸溶液虽然可将大部分碳酸盐去除,但是残留的盐酸会对催化剂和检测器的寿命造成严重影响,使用时必须将样品再次淋洗、烘干才能上机检测,冲洗过程中又会造成溶解性有机碳的损失,所以检测结果也不是很准确。
这正是Tekmar在第6带产品设计生产时取消固体进样器的一个主要原因。
所以相对来说检测更准确的则是溶液萃取法。
溶液萃取法是通过一定浓度的盐溶液将土壤中的有机碳转移至液相后再对溶液进行检测的方法。
一方面该方法只将溶液中的溶解性碳转移至溶液,溶液再上仪器进行检测,检测过程中仪器会自动清除无机碳,所以检测结果准确可靠;而不溶解性碳(包括难溶性碳酸岩和不溶性有机碳)不是土壤的有效养分或污染物所以实际监测意义不大,这也是为什么中国农科院和中科院下属单位长期将溶液萃取法作为土壤有机碳检测手段的根本原因。
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。
全国泥炭沼泽碳库调查工作指南1. 引言1.1 概述全国泥炭沼泽碳库调查工作是一项关系到国家生态环境的重要任务。
泥炭沼泽作为一种特殊的湿地类型,具有丰富的生态功能和高度的碳储量。
对于有效管理和保护泥炭沼泽资源,深入了解其碳储量与排放情况至关重要。
本文旨在提供一个指南,以帮助研究人员进行全国范围内的泥炭沼泽碳库调查工作。
1.2 文章结构本文章分为五个部分:引言、背景和重要性、调查方法概述、存在挑战及解决方案、结论与未来展望。
引言部分将介绍文章的背景和目的,以及各个章节内容的概述。
1.3 目的本文旨在提供一份详细且清晰的全国泥炭沼泽碳库调查工作指南,帮助研究人员了解泥炭沼泽的定义、特征和生态系统功能,并介绍其碳储量与排放情况。
同时,本文将提供数据收集与处理、数据分析以及结果解读等方面的方法概述,以及在泥炭沼泽调查工作中可能面临的挑战和解决方案。
最后,本文将总结工作成果,并对未来的研究方向提出建议。
以上为“1. 引言”部分内容,详细清晰地介绍了文章的概述、结构和目的。
2. 泥炭沼泽的背景和重要性2.1 泥炭沼泽的定义和特征泥炭沼泽是一种特殊的湿地类型,由于水logged条件下植物材料的分解速度较慢而积累了大量的有机质。
它通常覆盖在水中或湖泊周围,并且通常可见稀疏生长的藓类和其它特定植被类型。
2.2 泥炭沼泽的生态系统功能和服务泥炭沼泽具有多项重要的生态系统功能和服务。
首先,它们为许多珍稀物种提供了理想的栖息地。
其次,作为天然的碳库,泥炭沼泽对减缓气候变化至关重要。
由于厌氧条件下有机质分解缓慢,大量碳被储存在底部深处,阻止其进一步释放到大气中。
此外,泥炭沼泽还能改善水质、调节洪涝、净化空气、保护岸线等。
2.3 泥炭沼泽的碳储量和排放情况泥炭沼泽是全球最大的碳储存库之一,与全球森林的碳储量相当。
它们储存了巨大数量的有机碳,在土壤中呈现为富含有机质的泥炭层。
然而,由于人类活动和自然因素的干扰,泥炭沼泽的碳排放已成为全球变暖问题的重要贡献因素之一。
草地土壤有机质与碳库研究草地土壤是生态系统中重要的碳库,有机质在其中扮演着关键的角色。
深入研究草地土壤有机质与碳库的关系对于生态环境的保护和碳循环的理解具有重要意义。
本文将重点探讨草地土壤中有机质的形成、分布以及其对碳库的影响。
一、草地土壤有机质的形成草地土壤有机质的形成与草地植被的生长和分解密切相关。
首先,草地植物通过光合作用吸收二氧化碳,将其固定为有机物质。
这些有机物质在植物体内进行合成和积累,随着植物枯萎和腐解,有机物质逐渐进入土壤。
其次,草地土壤中的微生物和土壤动物也是有机质形成的关键因素。
微生物和土壤动物通过分解有机物质,释放出二氧化碳和其他气体,一部分有机质经由微生物和土壤动物的体内转化为有机氮、磷等养分,进而形成更稳定的有机质。
二、草地土壤有机质的分布特征草地土壤的有机质分布具有一定的空间性和垂直性特征。
从空间分布来看,不同地区、不同类型的草地土壤有机质含量存在一定的差异。
一般而言,高寒地区和湿润地区的草地土壤有机质含量较高,而干旱地区和半干旱地区的草地土壤有机质含量较低。
这与气候、植被和土壤性质等因素密切相关。
从垂直分布来看,草地土壤有机质呈现递减趋势,表层土壤有机质含量较高,向下逐渐降低。
这是因为草地植物的残体和根系主要集中在表层土壤,有机质随着其分解逐渐向下转移。
三、草地土壤有机质对碳库的影响草地土壤有机质是碳库的主要组成部分,对全球碳循环具有重要影响。
首先,草地土壤有机质的积累对温室气体的吸收和固定起到重要作用。
草地植物通过光合作用吸收二氧化碳,将其转化为有机质并储存在土壤中,减少了大气中二氧化碳的浓度。
其次,草地土壤有机质对土壤保持和水源涵养具有重要意义。
有机质能增强土壤的持水能力,减少水分的流失和土壤侵蚀。
此外,草地土壤有机质还能改善土壤结构和质地,促进土壤的肥力和农作物的生长。
总结起来,草地土壤有机质与碳库的研究对于生态环境的保护和碳循环的理解具有重要意义。
草地土壤中有机质的形成与草地植被的生长和分解密切相关,其分布特征具有一定的空间性和垂直性。
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。
土壤碳通量测量_LML一、土壤碳通量测量的原理首先,土壤中的微生物代谢产生的CO2会通过扩散和对流运输到土壤表面,并与大气中的CO2发生交换。
交换速率主要受到土壤温度、土壤水分、土壤通气性和有机质含量等因素的影响。
其次,通过测量土壤和大气中的CO2浓度来计算其浓度梯度,然后结合气体扩散速率即可估算土壤碳通量。
二、土壤碳通量测量的方法1.静态箱法:静态箱法是最常用的土壤碳通量测量方法之一、它通过使用固定的透明箱将土壤表面和大气隔离开来,然后测量箱内CO2浓度的变化来计算土壤碳通量。
这种方法适用于小面积的土壤碳通量测量。
2.自动气体通量测量系统:自动气体通量测量系统是一种全自动、连续测量土壤碳通量的方法。
该系统包括一个CO2探测器和采样装置,能够实时监测土壤和大气中的CO2浓度,并计算碳通量。
这种方法适用于大面积的土壤碳通量测量。
3.相关源追踪法:相关源追踪法通过测量土壤与大气中其他气体的浓度来间接推断土壤碳通量。
例如,通过测量土壤中的氧浓度和氮氧化物浓度,可以推断土壤中CO2的产生和消耗速率,从而计算土壤碳通量。
三、土壤碳通量测量的应用1.土壤碳循环研究:土壤碳通量测量可以帮助科学家了解土壤中碳的流动和转化过程,揭示土壤中CO2的产生和消耗机制,进而研究土壤的碳循环过程。
2.气候变化研究:土壤碳通量是全球碳循环的重要组成部分,对气候变化有着重要影响。
通过测量土壤碳通量,可以评估土壤对大气中CO2的吸收和释放能力,为预测气候变化和制定应对措施提供重要依据。
3.碳排放和碳汇评估:土壤碳通量测量可以帮助评估不同土壤系统的碳排放和碳汇能力,为制定碳排放减少和碳汇增加的政策提供科学依据。
总结土壤碳通量测量是一项关键的科学研究,可以帮助我们理解土壤碳循环过程、评估土壤碳库的变化以及预测碳排放和碳汇的能力。
通过静态箱法、自动气体通量测量系统和相关源追踪法等方法,可以准确测量土壤碳通量。
土壤碳通量测量的应用包括土壤碳循环研究、气候变化研究以及碳排放和碳汇评估等领域。
基于13C同位素的土壤碳循环研究近年来,随着全球气候变化问题的加剧以及人类对土地利用方式的改变,土壤碳循环的研究备受关注。
其中,13C同位素技术成为了研究土壤碳循环的重要手段之一。
一、13C同位素在土壤碳循环研究中的应用13C同位素在土壤碳循环研究中的应用最为广泛,其主要表现为:1. 研究碳来源和归因通过不同碳来源同位素比值变化,可以区分出不同碳的来源地点,达到了了解土壤碳来源的目的。
因为不同来源的碳具有不同的13C同位素比值,所以可以通过比对不同来源物质的同位素比值变化,探究土壤碳的来源并归因。
2. 研究土壤碳库土壤碳库指的是土壤中的有机碳储量,因为13C同位素技术可以通过不同碳来源物质同位素比值的变化,进而探究土壤有机碳的来源和储量。
此外,13C同位素技术还可以通过跟踪土壤碳的分解和转化过程,了解土壤碳库中有机碳的周转率和分解率。
3. 研究碳循环机制13C同位素技术可以跟踪土壤有机碳的起源和增减变化,了解碳在土壤中的转化过程和机制,比如对不同化学反应条件下土壤碳的转化过程以及土壤固碳作用等进行研究。
二、13C同位素在不同生态系统土壤中的研究进展1. 农田土壤在农田土壤中,13C同位素技术广泛应用于所谓的“耕作传统主义”(CT)和“保持耕作”(NT)的比较研究中,该研究以分析耕作前后土壤中不同碳来源物质的13C同位素比值,探究不同耕作方式对土壤有机碳库的影响。
2. 森林土壤在森林土壤中,13C同位素主要用于研究森林残留物对土壤碳的影响以及树木生长及其与周围土壤碳的关系等方面的研究。
3. 草原土壤草原土壤中13C同位素的研究中,关注的主要是草原土壤碳库和草地生态系统条件下的碳循环过程和碳转化系数研究。
4. 湿地土壤湿地土壤的研究则主要关注湿地生态系统的碳库和碳储量,以及通过引入外源碳增强湿地土壤碳库。
三、总结综合来看,基于13C同位素的土壤碳循环研究是一个多学科交叉领域的研究,其在环境科学、生态学等方面都具有广泛的应用前景。
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%。
金峰(2001,2000)统计出我国山东省共12.1×104km2土壤O~lOOcm土体中有机碳储量约为0.62Pg,对我国(除港、澳、台地区)共865.18×104km2土壤有机碳贮量的估算结果为81.7Pg。
土壤是一个不均匀的三维结构体,在空间上呈现复杂的镶嵌性,且土壤与气候、植被和生物之间发生复杂的相互作用,因此土壤有机碳密度存在极大的空间变异性。
当前土壤碳循环的研究仍是陆地碳循环研究中最不充分的部分,对土壤碳库的估计误差也很大。
如对中国土壤有机碳库总量的估算结果从50Pg到180Pg,相差三倍多。
由于不同研究者所采用的资料来源和统计样本容量不同,所包含的土壤碳属性数据不同,以及不同研究者所采用的深度标准、统计方法及估算的准确程度存在差异,所得结果必然存在差算差异。
1.土壤类型法第二节土壤碳库的研究方法一、剖面类型推算法Bolin(1977)根据不同研究者发表的美国9个土壤剖面的有机碳含量,推算出全球土壤有机碳库为710Pg。
Bohn对全球土壤有机碳的统计工作是较典型的研究,1976年他根据Gaussen与Hadrich(1965)编制的世界土壤图,并假设矿质土纲的体积质量为1.2,有机土纲(即泥炭土、沼泽土和某些半沼泽土)的体积质量为0.25,估计出全球lm深度土壤的有机碳库为2946Pg。
1982年Bohn又根据相对较完整的FAO世界土壤图和187个剖面土壤有机碳含量,重新估计出全球土壤有机碳库为2200Pg。
Batjes(1996)按土壤类型的研究方法也具有代表性。
他将1:500万世界土壤图按0.5径度与0.5纬度的面积单元划分为259200个基本网格单元,按每个单元的土种分布、土层厚度、土壤容重、有机碳和砾石含量共4353个剖面属性数据,计算出各个剖面的有机碳密度,用FAO/UNESCO土壤分类单元对全球不同的土壤分类单元进行合并,计算出网格单元的平均碳密度,最后估算出全球o~100cm土层的有机碳贮量为1462~1548Pg。
Eswaran(1993)使用了更多的土壤剖面数据,涉及世界上45个国家共16000个土壤剖面,并从已发表的文献中综合了其他数据,以FAO/UNESCO世界土壤图作为面积计算依据,对全球土壤有机碳储量作了较详细的估算,总量约为1576Pg。
Sombroek(1993)使用FAO的数字化世界土壤图以及400个剖面数据计算的全球土壤有机碳库贮量只有1220Pg,比Eswaran和Batjes的估算结果小20%左右。
这主要是由于使用不同的土壤分类系统、不同图件资料、剖面数目、估算精度等造成的。
我国东北地区土壤有机碳密度及其储量研究也采用过土壤类型法为基础,通过收集、增补东北地区共739个典型剖面的土壤普查资料,相对精确地估算出各种土壤类型0~lOOcm,O~30cm及0~20cm不同深度指标的有机碳储量及空间分布规律,为进一步精确估算全国土壤有机碳库量的可行性提供理论和方法依据。
2.植被类型法对我国热带、亚热带地区土壤碳储量作了初步研究,获得了不同植被类型和土壤分类方式下的有机碳储量,并分析了土壤有机碳在不同类型土壤中的分布与转化。
周玉荣等(2000)对我国主要森林生态系统的碳储量和碳平衡通量进行了研究,估算出我国主要森林生态系统的碳储量为28.1lPg,其中土壤碳库占21.02Pg。
李忠佩等(2002)对中国东部主要农田土壤有机碳库的平衡与趋势分析进行了阐述。
王根绪等(2002)则从草地生态系统角度阐述了青藏高原草地土壤碳库及其全球意义。
3.生命带类型法Post等(1982)根据生命带(I,ifezone)方法的研究比较具有代表性,该研究以美国土壤保持局的数据为主要依据,使用了可反映全球各主要生命带2696个土壤剖面数据,通过建立的土壤体积质量估计和土壤碳密度估计的两个回归方程,计算出全球lm厚度土层的土壤有机碳库储量为1395Pg,并建立了土壤碳密度与气候及植被分布之间的关系图。
以后Post的数据被广泛引用和比较。
但是该研究是在基于陆地主要植被类型面积的基础上进行统计计算的,而不是依据不同土壤类型的面积和分布进行计算,并且所收集的数据在取样和分析方法上都存在差异,因此对估计结果的精度必然产生一定的影响。
二、模型模拟法目前在国际上影响较大的有两个模型。
一是由英国土壤学家Jenkinson和Rayner予1977年建立的英国洛桑试验站土壤有机碳计算机模拟模型,简称“洛桑模型”。
他们成功地模拟了英国洛桑实验站在120~135年之间田间试验典型处理的旱作农田土壤有机质的动态变化。
另一个则是由美国生态学家Parton等于1987年建立的“世纪模型”(CENTURY模型),包括农田、草地和森林等生态系统在内的土壤有机C、N、P、S循环子模型的CENTURY模型。
继RothC、CENTURY模型之后,DNDC(Liat eta1.,1992 1、DAISY(Hansen et a1.,1991)、CNSP(McCaskill et a1.,1990)、SOMM(Chertoy et a1.,19971、CANDY(Frank et aI.,1995)等模型也相继建立起来。
经过不断完善和发展,目前RothC模型已经较好地验证了世界许多地区长期定位试验点土壤表层(0~23cm)有机质含量的长期变化,DNDC模型也在欧洲和澳大利亚11个长期定位试验点进行了验证。
除此之外,应用于这类研究的还有CARAIB、DEMETER一1、IMAGINE 2.0、ITE、NCSOIL、QSOIL、ROTHC、VVV、SOMM等模型。
目前国内比较有影响的动态模型有黄耀等人于2001年建立的农田土壤有机碳动态模拟模型和童成立与吴金水等人于2001年建立的土壤有机碳和养分循环计算机模拟模型(简称SCNC模型1。
随后,童成立等人于2002年运用SCNC模型和洛桑模型 (RothC 26.31对长江中游湖南桃江和南县稻田长期定位监测点土壤有机碳的变化进行了模拟比较研究。
结果表明,SCNC模型模拟土壤有机碳与实际监测值较为接近。
此外,李克让等人于2003年利用0.50经纬网格分别率的气候、土壤和植被数据驱动的生物地球化学模型(CEVSA),倪健(2001)基于1:400万土壤植被图以及其他数据资料利用模型(BIME03)对土壤有机碳储量进行了估算。
近几十年来,土壤有机碳动态变化在模型研究方面已取得了巨大进步,多以利用长期定位试验点的数据来验证或修正模型,缺乏在宏观方面利用土壤有机碳空间变异性来验证或修正模型。
三、“3S”技术在土壤有机碳库研究中的应用随着科学技术的发展,“3S”技术也渐渐运用于土壤有机碳库研究中。
1984年Buringh运用美国农业部土壤保持局的土壤数据库,对全球土壤有机碳储量的统计结果为1427Pg。
Lacelle(1997)建立了加拿大1:100万的数字化土壤图和由15000个土壤斑块组成的描述土壤景观及SOC含量的数据库,计算出加拿大土壤在0~30cm土层和0~100cm土层中的碳库量分别为72.8Pg和262.3Pg。
俄罗斯在1:250万土壤分布图上建立了土壤碳的空间数据库,共划分了33个土壤地带,包括了不同土壤层次的腐殖质含量、土层体积质量以及石砾含量等,计算并绘制了俄罗斯全国0~20cm、0~50cm和0~100cm等不同土壤层厚度的有机碳库、o~100cm土壤深度的无机碳库的分布图,估计出俄罗斯土壤有机碳库总量为342.1Pg,无机碳庠为111.3Pg,因此土壤总碳库量。
为453.4Pg。
Titlynanove等(1998)根据5850个土壤剖面的腐殖质含量数据和2300个土壤容重数据资料,建立了西伯利亚地区SOC数据库,计算出SOC储量为199Pg,占全球SOC库的13.3%,并模拟出20世纪西伯利亚耕作土壤中有机碳损失了1.12Pg(主要是由于土壤侵蚀)。
然而,同一时段西伯利亚西部泥炭沉积却截存了1.5Pg碳,是耕作土壤损失量的1.5倍。
第三节土壤碳库的影响因素土壤有机碳是指植物、动物及微生物的遗体、排泄物、分泌物及其部分分解产物和土壤腐殖质。
影响土壤中有机碳贮量变化的主要因子有两大类:自然因子和人为因子。
外界的气候变化、水热条件、区域及理化环境、土壤特性等是影响土壤中有机碳贮量及循环模式的自然因子;人类活动通过改变土地利用方式及耕作管理措施等直接影响土壤中有机碳贮量,并通过林木过度砍伐、过度放牧、燃烧化石燃料等影响气候环境,从而间接影响土壤有机碳贮量。