土壤有机碳库分类及其研究进展

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。

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。

农田土壤有机碳转化规律与平衡研究进展摘要：近年来, 国际学术界越来越重视农业土壤有机碳库的变化对大气CO2 的源汇效应, 研究农田土壤碳转化和平衡对正确评价农田土壤碳循环有重要意义。

本文综述了国内外有关农田土壤有机碳转化规律和碳平衡研究采用的主要方法及手段, 以及在该领域的研究现状, 并从实际出发探讨了我国农田土壤碳库研究中亟待解决的一些问题。

关键词农田土壤有机碳转化规律平衡陆地土壤是地球表面最大的碳库, 有机碳储量约为1 400～1 500PgC。

其中农田土壤贮存的碳占陆地土壤碳贮量的8%～10%[1]。

由于土地利用的变化, 不仅使土壤碳库和大气碳之间的碳循环平衡遭到破坏, 而且造成大量土壤有机碳被氧化并以CO2 等的形式释放到大气中去[2, 3], 增加了温室气体的排放, 农田土壤已被认同是大气CO2的一个重要源。

另外, 土壤CO2排放与土壤退化、土壤有机质含量减少和土壤质量下降密切相关[3]。

而土壤的有机碳含量常被认为是评价土壤质量一个重要指标, 对土壤营养元素的循环和农业可持续发展都有重要意义。

因此, 大量土壤有机碳的损失还造成了土壤的退化和农业可持续性的降低[4]。

因此,研究农田有机碳平衡、变化规律和措施, 对于揭示农田碳源汇的特征, 减缓温室效应, 提高土壤质量和粮食安全具有重要的意义。

1 农田土壤有机碳的转化规律及影响因素土壤有机碳处于动态平衡中, 其含量决定于年形成量和分解量的相对大小。

国内外土壤有机碳转化规律研究是很活跃的领域, 下面先后对不同地区不同类型土壤中有机物料的分解特征、腐殖化系数、土壤有机碳矿化率及腐解条件进行了探讨。

1.1 有机物料的腐解特征通常认为, 有机物料进入土壤后, 虽然因种类不同腐解动态各异, 但总的规律基本一致, 一般是前期分解较快, 以后逐渐变缓。

玉米秸秆和稻秆在棕壤土中培养试验表明, 最初30d 里分解最快, 随后减缓[5]。

在田间用沙虑管法研究发现也有类似的现象。

土壤碳库的研究方法
土壤碳库研究是生态学、土壤学和环境科学中重要的研究领域之一、
土壤碳库研究的目的是了解土壤中的有机碳储量和其在碳循环中的作用。

近年来，随着全球气候变化日益严重，对土壤碳库研究的需求也日益迫切。

以下将介绍一些常用的土壤碳库研究方法。

1.土壤取样和分析：土壤取样是土壤碳库研究的第一步，通常要选取
不同类型的土壤样点。

然后将样品带回实验室进行分析，包括测定土壤有
机碳含量、土壤有机碳组分、土壤颗粒分布情况等。

2.土壤剖面分析：土壤剖面分析可用于了解土壤碳库的垂直分布情况。

常用的方法包括土壤剖面取样和分析，通过分析不同深度的土壤样品的有
机碳含量和组分，进而了解土壤碳在不同土层中的储量和分布情况。

4. 土壤碳动态模型：土壤碳动态模型是模拟土壤碳储量和碳循环过
程的重要工具。

常用的土壤碳动态模型包括RothC模型、DayCent模型等，通过输入不同的土壤环境和管理措施等参数，可以预测土壤碳库的变化情况。

5.土壤微生物分析：土壤微生物在土壤碳循环中起着重要作用。

通过
测定土壤微生物数量、活性和多样性等指标，可以揭示土壤碳库与土壤微
生物之间的相互关系及其对碳循环的影响。

6.土壤生态系统碳平衡测量：通过测量土壤和植被净碳的吸收和排放，可以估算土壤生态系统的碳平衡。

常用的方法包括土壤呼吸测量、土壤碳
捕获和植被碳含量测量等。

总之，土壤碳库研究是一个复杂而综合的领域，需要多种方法的综合运用。

不同的研究方法可以相互补充，从不同的角度揭示土壤碳库的特征和功能，为环境保护和碳循环研究提供重要参考依据。

土壤活性有机碳的研究进展郑红【摘要】土壤活性有机碳（Soil active organic carbon）是陆地生态系统的重要组成成分,在陆地碳循环研究中具有非常重要作用。

土壤活性有机碳的组分为：微生物有机碳、溶解性有机碳、矿化有机碳、易氧化有机碳和轻组有机碳等。

主要综述了代表很大比例土壤有机碳库的土壤活性有机碳的表征、分组及影响土壤活性有机碳周转的主要因素,如水分、湿度、温度、季节和土地利用方式等。

%Soil active organic carbon,as a main component of terrestrial ecosystem,plays a very important role in terrestrial soil carbon cycle.The active organic carbon in soil involved microbial biomass carbon,dissolved organiccarbon,mineralizable carbon,oxidizable carbon,and light fraction.This paper summarized characteristics and significance of Soil active organic carbon,which represented a high proportion of soil organic carbon pool,primary factors of the influencing Soil active organic carbon turnover,Based on this,season,humidity,land use,etc.【期刊名称】《中国林副特产》【年(卷),期】2011(000)006【总页数】5页(P90-94)【关键词】活性有机碳;分组;表征;影响因素【作者】郑红【作者单位】东北林业大学,哈尔滨150040【正文语种】中文【中图分类】S153.62陆地生态系统碳循环占全球碳收支的主导地位。

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。

应用生态学报2011年7月第22卷第7期Ch i nese Journa l of A pp lied E co logy,Ju.l2011,22(7):1921-1930土壤有机碳分组方法及其在农田生态系统研究中的应用*张国1曹志平1**胡婵娟2(1中国农业大学资源与环境学院,北京100193;2中国科学院生态环境研究中心城市与区域生态国家重点实验室,北京100085)摘要农田土壤有机碳成分复杂,活性有机碳对管理措施具有敏感性,而惰性有机碳具有固碳作用.碳分组技术主要包括物理技术、化学技术和生物学技术.物理分组的依据是密度、粒径大小和空间分布,可分离出有机碳的活性组分和惰性组分.化学分组基于土壤有机碳在各种提取剂中的溶解性、水解性和化学反应性从而分离出各种组分:溶解性有机碳是生物可代谢有机碳,包括有机酸、酚类和糖类等;酸水解方法可将有机碳分成活性和惰性成分;利用KM nO4模拟酶氧化可分离出活性碳和非活性碳.利用生物技术可测定出微生物生物量碳和潜在可矿化碳.在不同农田管理措施下,有机碳组分的化学组成和库容会发生不同变化,对土壤有机碳沉积速率产生不同影响.为了探明土壤有机碳组分与碳沉积之间的定性或定量关系,今后应该加强对各种分组方法的标准化研究,探索不同分组方法的整合应用,针对不同农田管理措施,总结出适合的有机碳分组方法或联合分组方法.关键词有机碳活性碳团聚体颗粒有机碳溶解性有机碳微生物生物量碳潜在可矿化碳文章编号1001-9332(2011)07-1921-10中图分类号S153.6文献标识码ASoil organic carbon fractionation m ethods and t he ir applications in far m land ecosyste m re-search:A revie w.Z HANG Guo1,C AO Zh-i p i n g1,HU Chan-j u an2(1College of Res ources andE nvironm ental Sciences,China Agricult u ral Universit y,B eijing100193,China;2StateK ey Labora-tory of Urban and R egionalE cology,R esearch C enter for E co-Environm ental Sciences,Ch i n ese Acad-e my of S ciences,B eijing100085,China).-Chin.J.App l.Ecol.,2011,22(7):1921-1930.A bstract:So il organ ic carbon is o f heterogeneity in co m ponents.The acti v e co m ponents are sens-itive to ag ricultura lm anage m en,t wh ile the inert co mponents play an i m po rtant ro le i n carbon fixa-tion.So il organic carbon fractionati o n m a i n l y incl u des physica,l che m ica,l and bio l o g ica l fractiona-tions.Physica l fracti o na ti o n is to separate t h e organic carbon into active and inert co m ponents basedon the density,partic l e size,and its spatia l d istri b u ti o n;che m ical fracti o nati o n is to separate theorgan ic carbon i n to vari o us co m ponents based on the so lubility,hydro lizab ility,and che m ica l reac-tiv ity o f o r gan ic carbon in a variety o f ex tracting agents.I n che m ical fractionation,the d i s so l v ed or-gan ic carbon is b i o-availab le,inc l u d i n g organ ic acids,pheno ls,and carbohydrates,and the acid-hydr o lyzed o r gan ic carbon can be d i v i d ed i n to active and i n ert organ ic car bons.S i m ulated enzy m aticox i d ati o n by usi n g KM nO4can separate organic car bon i n to active and non-active carbon.B i o log ica lfracti o nati o n can differentiate m icrob ial b i o m ass car bon and potential m i n era lizab le carbon.Underd ifferent far m land m anage m ent practices,the che m ical co mpositi o n and poo l capac ity of so il organiccarbon fractions w ill have d ifferent vari a ti o ns,g iv i n g d ifferent effects on so il qua lity.To identify thequalitative or quantitative relationsh i p s bet w een so il organic carbon co m ponents and carbon depos-ition,w e shou l d strengthen the standard izati o n study of various fractionation m ethods,exp l o re the i n-teg rated app lication of different fractionation m e t h ods,and su m up the most appropri a te o r gan ic car-*国家自然科学基金项目(30970536)资助.**通讯作者.E-m ai:l z h i p i ngc@2010-11-12收稿,2011-04-03接受.bon fractionation m ethod or the appropr i a te co m b i n ed fractionation m ethods for different far m land m anage m ent practices.K ey w ords:organic carbon;acti v e carbon;agg regate;particu late o r gan ic carbon;dissolved or gan-ic carbon;m icrob ial b i o m ass carbon;potentialm i n era lizable car bon.土壤是仅次于海洋和地质库的全球第三大碳库,其有机碳储量(1550G t)约是大气碳库(760G t)的2倍、植被碳库(560G t)的3倍,在全球碳循环中起着重要作用,其中农田土壤有机碳(so il o r gan ic carbon,SOC)占土壤总有机碳的10%(165Gt)[1-2].土壤有机碳是表征土壤质量的重要指标,有机碳的净消耗会造成土壤质量和生物力下降,同时加剧温室效应[1].因此,准确认识土壤有机碳动态变化是全球生态系统特别是农业生态系统保持可持续性发展的需要.土壤有机碳是土壤有机质的一种化学量度,有机质包括许多成分复杂的混合物,主要是尚未分解或正在分解的动植物残体、微生物体、根系分泌物、真菌菌丝和分解程度较高的腐殖质等[3].土壤有机碳由于背景值较高,对气候变化、土地管理措施和土地利用方式的反应表现出一定的滞后性,因此,在短期内很难检测出其发生的微小变化[4].研究发现,土壤有机碳中有一些组分对土地利用方式等因子变化的反应比总有机碳更敏感,这部分碳被称为活性有机碳(acti v e/lab ile organ ic carbon),可作为有机碳早期变化的指示物,而非活性有机碳则表征土壤长期积累和固碳能力.不同研究所获得的活性有机碳成分不同.Johns 和Skogley[5]研究表明,活性有机碳是能被微生物利用作为碳源和能源的有机物;B la ir等[6]研究指出,用KM nO4氧化法模拟微生物中酶分解所测得的有机碳可作为活性有机碳;W h itbread等[3]研究认为,活性有机碳包括植物残茬、根系分泌物、真菌菌丝等游离度较高的有机物.尽管目前不同研究应用的方法存在较大差异,但根据各类方法性质的差异及获得的组分差异,可以将这些方法划分为3类:物理技术、化学技术和生物学技术.物理分组或通过物理性质不同或破坏空间分布来获得不同稳定性的碳组分,可以增加对有机碳的物理保护认识,了解碳组分的物理性质差异;化学分组将不同化学性质(如溶解性、水解性和氧化性等)的碳组分分开,这些性质反映了有机碳被矿化利用的化学稳定性;生物学技术可以衡量有机碳被生物利用的可能性和容量.分组方法的应用在加深人们对有机碳的稳定性机制的认识方面具有重要作用.1物理技术土壤有机碳能被生物接触是分解的前提,因此,有机碳与不同粒径土粒的结合程度及在土壤团聚体内、外的分布都会影响其分解动态,这是物理分组的基础.可依据碳密度、粒径大小和空间分布进行物理分组.土壤在尽量保持原状条件下,通过不同手段[如崩解(干、湿筛,振荡)、分散(水中超声处理)、密度离心和沉降等]可分离出有机碳的活性组分和惰性组分.依据分离的碳组分不同可以将物理方法分为密度分组、粒径分组和联合分组.物理分组方法由于破坏性小而成为当前研究土壤有机碳组分的主流.111密度分组土壤轻组有机碳主要是新添加的、部分分解且未腐殖化的有机质,重组分碳是矿质吸附的腐殖化的有机质[7].将土壤在重液(116~210g#c m-3)中离心,浮在上面的组分所含有机碳为轻组碳,沉淀部分所含有机碳为重组碳.早期重液采用有机溶剂(如CC l4等),但考虑到卤代烃的毒性和易发生碳污染,现在常用无机盐的水溶液(如N aI等)进行密度分组.最近由于聚钨酸钠(SPT)可配制不同密度的重液而被广泛采用[7].一般分组常采用的密度为117g#c m-3,早期研究表明,在这个密度下能将正分解的植物残茬与绝大部分矿质-有机复合体、矿质颗粒分开[8].轻组碳主要包括动植物残体、微生物残骸、菌丝体和孢子等,是介于新鲜有机质和腐殖质间的中间碳库[9].重组碳是与矿物结合的有机碳,主要成分是腐殖质,分解程度较高,具有较低的C/N[10],是土壤有机碳的主要储存库.轻组碳化学成分包括单糖、多糖、半木质素等微生物易分解的底物,影响着半数以上的微生物和酶活性,分解速率为重组碳的2~ 11倍[11].W halen等[12]对全土、轻组土和重组土培养28d后,所有处理中重组碳的矿化率可以忽略,而轻组碳的矿化率从-013%升至312%,说明轻组碳更易矿化.翻耕促进有机碳的分解,导致轻组碳和重组碳1922应用生态学报22卷的含量减少,从下降速率来说,轻组碳快于重组碳,团聚体外的轻组碳快于团聚体内的轻组碳,农田实行免耕后轻组碳含量增加[13-14].秸秆还田也能促进轻组碳增加,秸秆混施效果比表施显著,原因可能是混施加快了秸秆与土壤的混合,促进土壤生物分解,提高了轻组碳含量[15-16].农田施肥(无论有机肥还是化肥)能增加有机碳含量,氮肥的长期施用使轻组碳增幅大于有机碳,但氮肥增施到一定程度,再增加就会导致轻组碳和有机碳含量下降[17],氮磷钾肥的均衡施用比盲目施用对增加轻组碳效果更显著,而有机肥和化肥混施效果更好,因为有机肥主要增加重组碳含量,而化肥主要增加轻组碳含量[18-19]. 112颗粒大小分组有机碳的团聚体分组和粒径分组都是依据组分的粒径差异,区别在于土壤崩解处理时前者采用湿筛和振荡分离方法获得水稳性团聚体,后者用湿筛、六偏磷酸钠或超声波进一步分散土壤,破裂大团聚体,获得更稳定的有机物-土粒复合体.11211团聚体分组自从T isdall和Oades[20]提出土壤团聚化影响碳周转的概念模型后,对团聚体的研究越来越多.团聚体的形成在土壤物理、化学和生物过程中起着重要作用,影响有机碳的长期稳定性.水稳性团聚体以250L m为界可分为大团聚体(>250L m)和微团聚体(<250L m),进一步可细分为4类(>2000L m,250~2000L m,53~250L m, <53L m).<20L m的微团聚体非常稳定,只有通过超声处理才能分解,而<2L m的微团聚体用超声处理也不能分解[21].微团聚体主要由有机-矿质复合体组成,大团聚体是由多糖、作物根系和微生物菌丝体粘结了许多微团聚体后形成的集合体[22].团聚体分组研究表明,土壤团聚体及其形成过程是影响有机碳长期稳定性的重要因素.团聚体对有机碳具有保护作用,表土中约90%有机碳位于团聚体内[23].温带土壤大团聚体中的有机碳浓度高于微团聚体,但由于前者的数量低于后者,有机碳数量仍主要分布在微团聚体中,70%存在于<53L m粉+粘粒-有机复合体中[24].大团聚体以物理保护为主,植物来源的有机碳较多,周转快且对管理措施较敏感,小粒径团聚体以化学保护为主(腐殖质为主,并与粘粒结合),难以分解,有利于长期保存[25].随着团聚体粒径的减小,有机碳的C/N 值从20减少到8,表明微团聚体中有机碳通常比大团聚体中有机碳存留时间长,处于较高的分解状态[26].农田免耕能减少土壤植物残茬的分解,为土壤动植物提供更好的生境,促进土壤团聚化,翻耕促使具有粘结微团聚体功能的有机碳的分解加快、碳含量较高的大团聚体减少、碳含量较低的微团聚体增加,降低了团聚体的稳定性,改变了其化学组成[27].外源有机物质的投入能为土壤提供新鲜有机物,增加微生物多糖,增强团聚体的稳定性.但由于不同的外源有机物具有不同的生化组成,因此,对团聚体稳定性的影响也不同,如与厩肥和秸秆相比,绿肥具有较低的C/N值和木质素含量,刚开始施入时反而刺激原来的有机碳分解[28].而且不同秸秆作用效果不同,将豆科残茬和谷物秸秆结合施入,前者对土壤团聚体增加有快速而显著的效果,后者可以维持新产生团聚体的长期稳定性[29].11212粒径分组粒径分组的基础是土壤有机碳与大小、矿质成分不同的土粒结合,导致有机碳的结构和功能不同.这种分组方法要求采用超声波分散或玻璃珠振荡等方法将土壤完全分散,Preger等[30]建议利用2次超声波分散土样:第1次采用60J#mL-1分散大团聚体,过筛(250L m)除去粗砂粒,第2次用400J#mL-1分散微团聚体.有机碳结合的土粒按大小分成粘粒(<2L m)、粉粒(2~ 20L m)和砂粒(20~2000L m),有时还区分出细粘粒(<012L m)[31].有机碳与砂粒的结合较弱且不形成复合体,主要包括腐解过程的动植物和微生物残体,其结构和组成与轻组碳相似且有很高的相关性;而粉粒大小的颗粒富含植物来源芳香族成分,粘粒大小的颗粒富含微生物产物但缺少植物残茬成分,两者分别与有机碳形成有机-无机复合体[32].有机碳的分解程度依砂粒、粉粒和粘粒的顺序逐渐增加,细粉粒组分和粗粘粒组分比其他组分更稳定[33].一般随粒径的减少,土粒结合碳占总碳的比例增大,分解程度加重,C/N值降低,碳含量变化速率变小.温带耕地土壤中,总有机碳的50%~75%与粘粒结合,其余20%~40%与粉粒结合,与砂粒结合比例<10%,且与砂粒一起分离得到的成分中接近40%是有机碳单体而不是有机矿质复合物[32].当有机碳变化时,一般情况下砂粒大小碳组分变化速率快于其他两种碳组分,如当森林转换成农田30a后,砂粒碳组分损失了70%,粘粒、粉粒碳组分只损失了20%[34],而当草地转换成农田20a后再换成草地115~31a后,砂粒碳组分含量比农田多366%~409%,增幅远大于粉粒和粘粒碳组分(分19237期张国等:土壤有机碳分组方法及其在农田生态系统研究中的应用别为237%和132%)[30],这说明砂粒碳组分属于易分解组分,土壤有机碳的保持能力取决于粘粒和粉粒含量,粘粒和粉粒的碳饱和程度和分解速率也决定了土壤积累新鲜有机碳的能力.113联合分组颗粒有机碳(particu late organic carbon)由相对粗大的非腐殖质化的不同分解阶段植物残体和微生物分解产物组成,具有比重小、C/N高、易被微生物分解等特点,与轻组碳的性质相似[35],但两者组分并不完全相同,核磁共振表明,颗粒有机碳具有更低的糖类和脂肪化合物含量、更低的C/N,包含更多分解更完全的植物残体[36].单独利用粒径(如>53L m)或将密度和粒径两种方法相结合可以分离颗粒有机碳[37].颗粒有机碳有两种存在形式:位于团聚体间的游离态(f P OM)和团聚体内的闭蓄态(oPOM),由于这两种颗粒有机碳在土壤中分布不同,导致有机碳的稳定性不同[38],后者的稳定性大于前者[7].同时颗粒有机碳特别是oPOM在团聚体中起粘结作用,很多团聚体围绕在新生成的颗粒有机碳周围所形成,增强了团聚体的稳定性[20].Golch i n等[38]研究发现,两种形式颗粒有机碳的化学结构存在差异,游离态比闭蓄态有更多的羰基(如碳水化合物)和更少的烷基(即长碳链,如脂类等),说明闭蓄态颗粒有机碳是在根分解时在团聚体内一起生成,而且耕作导致损失的碳库也正是这部分闭蓄态有机碳.Besnar d等[39]用13C 自然丰度技术比较了森林和农田土壤中的颗粒有机碳,结果表明,森林土壤游离态和闭蓄态颗粒碳在组成、形态和同位素特征上没有明显差异,森林颗粒碳的损失主要是游离态颗粒碳,而农田情况相反,除了两种颗粒有机碳有显著差异外,有机碳的损失主要是闭蓄态颗粒有机碳.Gregorich等[9]综述了65篇文章的研究结果表明,农业用地土壤中颗粒有机碳约占总有机碳的22%.T i e ssen和S te w art[40]研究发现,60a的连续耕作导致土壤总碳损失34%,颗粒有机碳减少65%.由于作物残茬的积累,免耕条件下土表的颗粒有机碳增加[41],土壤碳自然积累主要是闭蓄态颗粒有机碳的增加,而频繁耕作会破坏土壤大团聚体,导致闭蓄态形式碳库丧失保护[42].孟凡乔等[43]研究发现,河北曲周县草地变成农田后,原团聚体被破坏,新团聚体的形成速度降低,导致颗粒有机碳含量下降和分配比例改变,而农田免耕或秸秆还田有利于颗粒有机碳增加.颗粒有机碳稳定大团聚体是一个临时和动态过程,保持一定水平的大团聚体需要持续向土壤中添加有机物[44].施用化肥和有机肥能够促使颗粒有机碳增加,这是因为施肥措施提高了作物产量和根系分泌物含量[45],但不同肥料类型对颗粒有机碳的影响不同,这是因为有机肥如堆肥中85%的碳可归为颗粒有机碳,因此,施用堆肥削弱了颗粒有机碳作为养分短期变化指标的价值[46].2化学技术20世纪60年代以前,有机碳的研究主要集中于腐殖质类物质,通常采用酸碱溶解方法将腐殖质分为富里酸、胡敏酸和胡敏素,但这些组分对气候变化、植被类型和农业措施的响应不敏感,80年代以后逐渐被淡化[22].现在的化学分组是基于土壤有机碳组分在各种提取剂中的溶解性、水解性和化学反应性进行的,提取剂包括水、稀酸或氧化剂的水溶液等.211溶解性有机碳/水提取有机碳有机碳的溶解性是生物能有效利用的一个方面,采用不同的提取方法可以获得两种不同范围的溶解性有机碳:狭义的溶解性有机碳指通过渗漏计或吸杯来提取土壤溶液中能够通过014~016L m 孔径滤膜的有机碳成分,主要来自于土壤中的大孔隙;广义的溶解性有机碳或水提取有机碳(w ater-ex-tractable organ ic carbon)指用各种提取剂提取后过014~016L m孔径滤膜得到的有机碳,提取剂包括水(冷水、热水)、稀盐溶液(如K2SO4等),稀盐溶液可以破坏土壤表面的吸附平衡,使吸附在矿物颗粒表面的有机碳释放出来[47-48].土壤中所有可溶解的有机碳包括小分子物质如脂肪族有机酸、酚类、游离氨基酸、糖酸、糖类和复杂的腐殖质分子,主要来源于植物凋落物渗透液、土壤微小动物和根的分泌液等,是土壤微生物分解的活性底物,是有机碳中最易变的组分,也是矿化N、S 和P的基本来源[49].水提取有机碳是用新鲜土样加水或盐溶液破坏土壤结构提取的有机碳,步骤是:加水振荡提取、离心和滤膜过滤.与不通过滤膜相比,通过0145L m 滤膜获得的有机碳与土壤微生物活性的相关性增大[50].由于提取过程破坏了土壤结构,水提取有机碳包括土壤大孔隙和部分小孔隙中的溶解性有机碳[51].若用蒸馏水/去离子水或激烈振荡破坏土壤团聚体或采用风干土提取时,水提取有机碳甚至包1924应用生态学报22卷含活细胞的裂解物和从矿质解吸下来的有机碳[49].实验室培育试验表明,水提取碳与大部分土壤CO2呼吸呈显著正相关[52].农田自然湿度土壤中,溶解性有机碳(狭义)占总有机碳的011%~014%,含量一般在200m g#kg-1土范围内,浓度在0~70m g#L-1,水提取有机碳浓度为5~900m g#L-1[44,53].Linn和Doran[54]研究表明,常规翻耕方式下土壤表层的水提取有机碳含量比免耕小,而Gregor i c h等[55]的研究得出相反结果,原因是其在常规翻耕条件下添加秸秆,刺激了微生物降解残茬,因此,增加了水提取有机碳含量.田间条件下氮肥对溶解性有机碳/水提取有机碳的影响效果不一致,Chantigny[56]综述相关研究发现,许多研究具有不同甚至相反的结果,有的研究施氮肥甚至没有效应.土壤添加含可溶性有机物的物质如秸秆、畜肥和工业废弃物等,水提取有机碳含量显著增加,但这些物质分解很快,若是停止添加外源物质,水提取有机碳又返回到开始水平[57-58].长期定位试验表明,由于有机农业执行长期添加措施,土壤的水提取有机碳含量比常规农业增加11~1013kg#h m-2[56].212酸水解有机碳利用水解作用对有机碳分组一般采用酸水解(盐酸或硫酸),经水解作用的有机碳可分为活性和惰性有机碳,进而计算惰性指数、衡量惰性有机碳库大小,酸水解分组方法可预测有机碳的矿化[59].酸水解成分大部分是蛋白质、核酸和多糖,未水解成分主要是木质素、脂肪、蜡、树脂和软木脂等,半纤维素可用2%盐酸水解,但结晶纤维素只有80%硫酸才能水解[7].酸水解同时可将参与微团聚化的多价阳离子除去,使复合体或闭蓄态中的有机碳溶解.与盐酸相比,用硫酸水解有机碳组分易受矿质的影响[59].利用盐酸可提取30%~87%的土壤有机碳,而利用硫酸可提取22%~45%的有机碳[60-61].一般酸水解有机碳多于热水提取有机碳,稀释酸水解提取的糖类是热水提取糖类的5~16倍,约占土壤总糖类的65%~85%[62],但热水提取糖类与团聚体稳定性的相关性大于稀酸提取糖类[63].Paul等[64]研究表明,盐酸不能水解的有机碳组分与土壤有机碳含量呈正比,且随着管理措施的改变(如耕作)而发生变化.酸水解残余有机碳决定了土壤惰性碳库的大小,经过30a免耕土壤的酸水解残余有机碳含量比翻耕土壤高[65].213易氧化有机碳土壤微生物分解有机碳的实质是酶催化的氧化反应,有机碳最终被氧化成C O2释放到大气中.新鲜有机碳中所含成分按分解速率大小(分解从易到难)依次为:简单糖类和氨基酸>蛋白质>纤维素>半纤维素>脂类、淀粉和蜡>木质素等[66].微碱性KM nO4能水解和氧化简单糖类、氨基酸、胺基/氨基糖等有机碳,土壤能被KM nO4氧化的有机碳占总有机碳的13%~28%[67-68].KM nO4不氧化纤维素,但有机肥和作物残茬中被K M nO4氧化的碳组分含量与木质素含量呈正比[7].Log i n o w 等[69]首先提出利用KM nO4氧化模拟微生物分解中酶的氧化消解,根据有机碳对3种不同浓度KM nO4 (33、167和333mm o l#L-1)的氧化敏感性分成4种组分,其中3种是易氧化有机碳,总有机碳减去易氧化有机碳为惰性有机碳.B lair等[6]只采用333mm ol#L-1KM nO4将有机碳分为活性碳(lab ile carbon)和非活性碳(non-la-b ile carbon),并发展出碳库指数、活性指数和碳管理指数,碳管理指数可作为评价农田有机碳的存在状况和周转速率的敏感指标,还可进一步分析气候、土地利用和农业措施等因素对土壤碳库的影响.M ir-sky等[70]将被氧化的有机碳称为化学活性有机碳,据此估算不同管理措施下有机碳变化,将其作为农业可持续发展的衡量标准.V ie ira等[16]发现333mm ol#L-1KM nO4浓度太高,使活性碳比例偏高,无法监测热带土壤化学活性有机碳的变化,活性碳对不同农作系统也不敏感.有人提议用低浓度溶液或改变反应时间或改变土样湿度等[71-72].W e il等[72]提出采用0102m o l#L-1 KM nO4+011m o l#L-1Ca C l2溶液,其中C a C l2能够澄清提取液便于分析,它与土壤的生物性质如呼吸、微生物生物量和团聚体密切相关.与颗粒有机碳、可提取糖类或快速矿化碳等方法相比,这种改进方法操作简单且花费少,适宜发展成常规测试在田间应用.与原生草地和森林相比,农田土壤易氧化有机碳和难氧化有机碳的含量下降,原因是扰动频繁加速了土壤易氧化有机碳的分解和难氧化有机碳向易氧化有机碳的转变[6],但采取一定管理措施能够弥补部分有机碳的损失.免耕农田的两种有机碳含量比翻耕农田高,免耕促使更多团聚体形成,使有机碳得到物理保护,微生物难于接触分解,植物残茬还田也可以增加土壤易氧化有机碳含量[68].19257期张国等:土壤有机碳分组方法及其在农田生态系统研究中的应用3生物学分组近年来,土壤中生物对有机残体的矿化过程越来越引起人们的关注.向农田添加新鲜有机物时,有机物作为食源刺激微生物繁殖,使微生物生物量增加,合成更多新的胞外有机物,其呼吸释放的C O2呈指数增长.生物学方法是通过一定方法测定进行矿化的生物和被矿化的有机残体的生物量(如微生物生物量等),或者利用将有机碳作为底物的反应来推断土壤中生物可利用的有机碳量(潜在可矿化碳).311微生物生物量碳微生物生物量指土壤中体积小于5~10L m的活的微生物总量(包括细菌、真菌和微动物体等),可调节土壤所有有机碳的转化,由于微生物生物量碳周转期一般少于5a,因此,是土壤活性有机碳库的主要组成部分[73].土壤微生物生物量碳所反映的土壤质量被称为土壤的生物学质量[11].土壤微生物生物量碳(m icrob ial b i o m ass car-bon)常用氯仿熏蒸提取法或氯仿(氯仿能通过溶解细胞膜上的脂类从而杀死微生物,细胞内容物释放到土壤中)熏蒸培养法测定.两种方法区别在于前者测定计算熏蒸和未熏蒸土壤中提取的溶解性有机碳的差值,后者测定计算氯仿熏蒸和未熏蒸土壤释放CO2量的差值.因为氯仿熏蒸提取法周期短,适于大批量样品测定,适用的土壤范围也较广,如酸性、中性、渍水土壤及新近施过有机物的土壤等,而氯仿熏蒸培养法需要在控制条件下培养10d,目前熏蒸提取法正逐渐取代熏蒸培养法.一般土壤微生物生物量碳占总有机碳的013%~7%,在农田表土中占013%~4%[73].微生物生物量碳对管理措施(如翻耕[74]、秸秆还田[75]等)引起的湿度和通气状况等反应迅速,可作为有机碳变化的早期指标.曹志平等[76]研究高肥力农业生态系统发现,单施化肥土壤的微生物生物量碳下降,但若投入秸秆,这种抑制作用会减弱,有机肥也对微生物生物量碳有显著的促进作用.微生物生物量碳/土壤有机碳值可用来监测有机碳的动态变化,而且是比有机碳更敏感的动态指示因子,能预测土壤有机碳的长期变化,可用来指示土壤碳的平衡、积累或消耗[77].该比值随时间的变化趋势比微生物生物量碳或有机碳单一指标更一致,对变化趋势有更好的诠释[78].312潜在可矿化碳通过微生物的分解,有机碳转化成无机碳的过程就是土壤有机碳的矿化,矿化过程中微生物呼吸释放CO2,分解者主要是各种真菌、细菌和土壤动物.潜在可矿化碳又称生物可降解碳,测定方法是在密封可抽气的容器内培育保持田间湿度的土壤,培育过程中微生物分解有机碳释放CO2,利用滴定法、远红外分析仪、电导或气相色谱测定释放的CO2,即可计算可矿化碳量.因为微生物呼吸释放CO2也可看作是基础呼吸,因此,也可计算专性呼吸率q CO2 (每单位微生物生物量产生的CO2量)[44].潜在矿化碳量的测定受许多因素的影响,如温湿度、透气性、预处理、培育和测定间隔时间等,因此,不同标准条件和培育时间下的研究结果之间无法比较[44].从大的方面讲,潜在可矿化碳一般占总有机碳的018%~12%(经常是115%~510%)[12].潜在可矿化碳与微生物生物量碳、轻组碳和可溶性碳呈正相关,这是因为轻组碳、微生物生物量碳、可溶性碳可能是微生物分解的底物[44].Fran-zluebbers等[79]发现,当常规翻耕变成免耕时,矿化碳与微生物生物量碳、可溶性碳和颗粒碳呈正相关,且其敏感性大于有机碳.总之,由于有机碳成分和分解过程的复杂性,每种分组技术虽然都能将活性有机碳和惰性有机碳进行一定程度的区分,但相互之间在化学成分和物理结构上并不一致.本文针对部分文献提到的不同生态系统和农田管理措施下的碳组分进行了简单总结(表1).4展望在全球气温升高的压力下,采取措施提高农田土壤有机碳不仅可提高土壤肥力和生物产量,同时能将更多的大气碳沉降和储存在土壤中.但由于农田土壤有机碳成分的复杂性,及有机碳的分解受气候、土壤和农业管理措施等的影响,研究方法尚不统一,导致得出的结果无法进行相互比较和评估.因此,以后研究需要解决以下几方面的问题:1)各种分组方法的标准化.每种分组方法不可能考虑到土壤有机碳的所有稳定因素,因此,各种方法能共存互补.但许多方法没有统一的标准,如密度分组采用的重液密度从116g#c m-3到210g# c m-3不等,同时存在处理时间、能量大小和提取剂浓度等的差别,给不同数据的比较造成了障碍.因此,方法的标准化有助于研究者们进行交流和合作.2)不同分组方法的整合使用.物理分组依据密度、粒径和空间分布,但不考虑有机碳稳定性的化学1926应用生态学报22卷。

第43卷第2期生态科学43(2): 260–270 2024年3月Ecological Science Mar. 2024 王浩成, 杨滨娟, 梁效贵, 等. 中国农田土壤有机碳库及其影响因素研究述评[J]. 生态科学, 2024, 43(2): 260–270.W ANG Haocheng, Y ANG Binjuan, LIANG Xiaogui, et al. A review of researches on cropland soil organic carbon pool and its influencing factors in China[J]. Ecological Science, 2024, 43(2): 260–270.中国农田土壤有机碳库及其影响因素研究述评王浩成, 杨滨娟, 梁效贵, 胡启良, 李娜, 黄国勤*江西农业大学生态科学研究中心, 南昌 330045【摘要】在全球气候变暖的背景下, 土壤在减缓气候变化中的巨大潜能逐渐被人们所重视。

农田是受人为因素影响较大又可在较短时间内调节的生态系统, 其土壤碳汇能力的充分发挥将有助于减缓全球气候变暖的趋势。

文章通过梳理大量已发表文献, 综述了中国农田土壤有机碳库自20世纪50年代以来的演变特征, 指出中国农田土壤1950—1980年期间以丢碳为主, 1980年以后经过农业管理措施的改变, 有机碳含量逐渐提升。

总结了中国农田固碳潜力相关研究, 虽然不同估算方法的出的结果存在一定差异, 但总体来看中国农田土壤有较大的固碳潜力。

分析了农田土壤有机碳库的影响因素, 虽然气候因素和土壤理化性质的差异能对农田土壤有机碳库造成影响, 但农业管理措施才是农田土壤有机碳含量产生变化的关键。

指出了中国农田土壤有机碳库研究方面存在的问题以及今后的发展方向, 为气候变化背景下中国农田土壤碳减排提供了新的参考与借鉴。

关键词：有机碳; 固碳潜力; 农田土壤; 农业管理措施doi:10.14108/ki.1008-8873.2024.02.029 中图分类号：S158.1 文献标识码：A 文章编号：1008-8873(2024)02-260-11A review of researches on cropland soil organic carbon pool and its influencing factors in ChinaWANG Haocheng, YANG Binjuan, LIANG Xiaogui, HU Qiliang, LI Na, HUANG Guoqin*Research Center on Ecological Science, Jiangxi Agricultural University, Nanchang 330045, ChinaAbstract: In the context of global warming, people gradually pay attention to the great potential of soil in mitigating climate change. Farmland is an ecosystem which is greatly affected by anthropogenic factors and can be adjusted in a short time. The full play of soil carbon sink capacity will help to slow down the trend of global warming. Based on a large number of published literature, this paper reviewed the evolution of soil organic carbon in Chinese cropland since 1950s, and pointed out that the soil organic carbon in Chinese cropland was dominated by carbon loss from 1950 to 1980. After 1980, through the change of agricultural management measures, the soil organic carbon content gradually increased. This paper summarizes the research on the carbon sequestration potential of cropland in China. Although there are some differences in the results of different estimation methods, cropland soil in China has a great potential of carbon sequestration. The influencing factors of cropland soil organic carbon pool were analyzed. Although climate factors and soil physical and chemical properties can affect cropland soil organic carbon pool, agricultural management measures are the key to the change of cropland soil organic carbon content. The existing problems and future development direction of soil organic carbon pool in China were pointed out, which provided a new reference for soil carbon emission reduction in China under the background of climate change.Key words:organic carbon ; carbon sequestration potential ; cropland soil ; agricultural management measures收稿日期: 2021-11-05; 修订日期: 2021-12-06基金项目:国家重点研发课题(2016YFD0300208); 江西省稻田冬季循环农业模式及关键技术研究(20161BBF60058); 江西省研究生创新专项资金项目(YC2020-S)作者简介:王浩成(1996—), 男, 江西南昌人, 硕士在读, 主要从事农田生态研究,E-mail:*****************通信作者: 黄国勤, 男, 博士, 教授, 主要从事主要从事农业生态学研究,E-mail:****************2期王浩成, 等. 中国农田土壤有机碳库及其影响因素研究述评 2610 前言全球气温不断攀升已成为当今人类面临的一个严峻挑战, 温室气体排放是导致全球变暖的主要原因[1]。

土壤有机碳储量及影响因素研究进展金　峰　杨　浩　赵其国(中国科学院南京土壤研究所　南京　210008)摘　要 本文论述了碳循环对气候系统的影响,阐明了土壤有机碳储量研究的重要意义,介绍了国内外有关土壤有机碳储量及其影响因素研究的最新进展。

关键词 土壤;有机碳;全球变化全球约有1500Gt碳是以有机质形态储存于地球土壤中,自然因素和人为因素都会影响土壤有机碳储量。

地球地圈与气圈之间的碳平衡受到越来越多的人类活动干扰,毁林、燃烧生物和化石燃料、环境污染、土地利用方式变化等等,这些过程都加剧向大气排放CO2等各种温室气体。

对全球温室效应的关注,促使人们从能源到农业各个领域研究碳的数量、分布和在不同系统中的行为及影响关系。

联合国气候变化框架公约已要求签约国确定国家级尺度上温室气体净排放通量,对土壤有机碳库储量的统计和对有机碳影响因素的研究,就是其中一部分重要工作。

本文将对国内外有关土壤有机碳储量及其影响因素的研究进展作一介绍。

1　土壤有机碳储量研究的重要意义碳是自然界中与人类生存密切相关的最重要的物质之一,它在水圈、气圈、地圈和生物圈中动态循环(图1)[1]。

近代,人类对自然资源的滥用,尤其是无节制地燃烧化石燃料、毁灭森林和改变土地利用方式等活动,对碳在地球各圈层特别是气圈与土圈之间的平衡机制有相当显著的影响,造成大气二氧化碳浓度的持续增高已是公认的事实[2]。

二氧化碳(CO2)作为温室气体主要的成分之一,其浓度变化直接影响着地球表面对太阳热量的吸收和散发,进而影响到全球表面的生态平衡。

全球约有1500Gt碳是以有机质形态储存于地球土壤中[3],土壤有机碳的积累和分解的速率决定着土壤碳库储量。

土壤碳库储量约是大气碳库的2倍,因此土壤有机碳库储量较小幅度的变动,都可通过向大气排放温室气体直接导致大气层二氧化碳浓度升高,从而以温室效应影响全球气候变化。

虽然对于全球性气候变暖的预报证据以及气候变暖对生态圈总体效果是利是弊还尚有争论,但一个世纪以来Arrhenius的温室效应理论已是无可争辩的事实[4]。

土壤固碳的研究进展综述第一章：前言近年来气候变化引起了世界各国的广泛关注，土壤碳固定作为重要的碳汇成为了研究热点，也成为了应对气候变化的有力武器。

本文将从土壤碳固定的概念、影响因素以及其研究进展等三个方面进行综述，为有关研究提供参考。

第二章：土壤固碳的概念土壤碳固定，指的是土壤系统在地球大气中的二氧化碳循环中，通过增加土壤有机质的储存，从而减少大气中的二氧化碳浓度的过程。

土壤固碳有利于改善土壤质量，提高土壤肥力和生产力，减轻大气中二氧化碳的浓度，缓解温室气体的危害，有益于环境保护和生态建设。

第三章：土壤固碳的影响因素1. 土壤类型土壤类型对土壤固碳有重要影响，不同类型的土壤固碳能力不同。

研究表明，深厚、肥沃、有机质含量高的土壤可以固定更多的碳。

2. 土壤湿度土壤湿度是影响土壤固碳的重要因素之一。

通常情况下，土壤湿度较高时，土壤固碳能力会增加，所以在管理土壤水分时需要考虑其对土壤固碳的影响。

3. 土壤通气性土壤通气性对土壤固碳也有一定的影响。

当土壤通气性不良时，会导致土壤有机质分解缓慢，进而影响土壤固碳能力。

4. 土壤温度土壤温度是影响土壤固碳的主要因素之一。

土壤温度升高会促进有机质分解，从而减少土壤固碳能力。

因此，要想增加土壤固碳能力，需要控制好土壤温度。

第四章：土壤固碳的研究进展1. 秸秆还田秸秆还田是利用农作物秸秆等残留物还田，通过增加土壤有机质含量来提高土壤固碳能力的方法，具有简单易行和效果显著等优点。

2. 绿肥覆盖绿肥是指在农业轮作中，利用豆科等植物进行间作和翻耕，增加土壤有机质含量并提高土壤肥力的一种方法。

研究表明，绿肥覆盖可以显著增加土壤有机质含量，提高土壤固碳能力。

3. 植树造林植树造林是增加土壤有机质含量的有效途径之一。

通过植树造林和草地建设等活动，可以增加土壤有机质含量，促进土壤固碳。

4. 微生物处理技术近年来，微生物处理技术逐渐成为一种重要的土壤固碳措施。

采用微生物处理技术可以增加土壤中有机质的含量，提高土壤固碳能力。

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。

有机碳在土壤中的作用及转化机制研究进展摘要：对土壤有机碳作用的综述研究显示：直至20世纪末，对于土壤有机碳的研究主要集中于阐明具不同化学结构有机物质在土壤中的功能，如胡敏酸、富里酸、黄腐酸的化学结构特征及在土壤肥力中的作用。

土壤有机碳含量主要取决于气候条件、土壤质地与土地利用类型。

在人为因素中，土地利用方式的变化对土壤有机碳含量的影响最大，而施肥、秸秆还田、耕作等农作措施对土壤有机碳含量的影响比较小。

耕地土壤上，作物类型不同，其典型的耕作和收获方式不同，收获后存留地表和土壤中的根系残留物数量和质量不同，有机质生成能力不同。

在种植有机质消耗性作物时，需要注意在轮作制度中引入有机质增加型作物或施用有机肥料，以保持土壤肥力。

关键词：土壤有机碳；土壤肥力；土壤有机碳转化机制；轮作0引言土壤有机碳指土壤中含碳有机物质的总和。

土壤有机碳对土壤肥力和地球碳循环具有极其重要意义。

土壤有机碳是大气碳的两倍，是地球植被总碳量的3倍，参与地球陆域碳循环总碳量中80%的碳量以土壤有机碳形式存在于土壤中。

土壤有机碳的主要组成为土壤中动植物残体、土壤腐殖质以及土壤微生物体碳量。

以动植物残体形式进入土壤的有机碳成为土壤生物的粮食，促进土壤生物活动及生物多样性，而在土壤生物，特别是土壤微生物作用下生成的土壤腐殖质促进土壤团粒结构形成，提高土壤保水、保肥、供水、供肥性能，提高土壤肥力，并大幅度提高耕地土壤高产、稳产性能。

与此同时，由土壤有机碳供养的土壤微生物活动促成了地球生态系统中的碳、养分及其他物质的分解、转化与循环。

土壤有机碳与土壤有机质两个概念涵义相同，量纲有区别，前者以纯碳量计，后者以有机物质量计。

1土壤中的稳定性与营养性有机碳1.1稳定性有机碳近年间，对土壤有机碳分组最重要的研究进展之一是根据其在土壤中的转化速率将土壤有机碳分为稳定性有机碳与营养性有机碳两大部分。

研究发现，土壤稳定性有机碳主要存在于第四纪冰川期成土过程产生的土壤黏粒和细粉粒中。