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)。
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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.。