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土壤碳库研究及碳汇问题是近年来土壤碳循环与全球变化研究的热点领域,土壤是陆地生态系统的核心,研究土壤有机碳储量和碳密度的影响因素对正确评价本区碳循环有重要意义,本文利用土壤类型、土地利用类型、地貌类型、生态系统等影响因素对研究区表层土壤有机碳密度和碳储量进行了评价,分析了兰州—白银地区1987年和2014年土壤有机碳储量、碳密度的变化,其中2014年土壤有机碳储量增加了3.58×106 t,说明这些年土壤固碳效果明显,土地利用方式更合理。认为研究区有机碳碳密度、碳储量在空间上的分布极不均匀,与成土母质、土壤自身理化特性、土地利用方式及自然景观条件、人类活动等因素密切相关,是多因素综合影响的结果。 相似文献
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洞庭湖区土壤实测碳量的分布规律及其对全球变化的响应 总被引：2，自引：1，他引：1
研究区域土壤碳库的分布特征对于全球变化研究、土壤肥力和生态系统的功能评价具有重要意义。在缺乏长期实测资料情况下,国内外多以模型、第二次土壤普查资料或较稀的实测数据进行研究。文中利用洞庭湖区生态地球化学调查实测数据,研究影响该区土壤碳分布的因素认为区域土壤碳量处于全国的中、高级水平;地质地貌条件是影响土壤无机碳量分布的最重要因素;土壤类型对土壤碳量有影响;本区水土流失强度对表层土壤总有机碳量影响不大;经济林、竹林的土地利用方式及防治土壤潜育化有利于土壤的碳储存;从TOC等沉积的时空演化规律说明,本区环境变化是对全球环境变化的响应,为区域土地利用、促进土壤碳固定及全球环境变化研究提供了依据。 相似文献
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本文回顾了近１０年来国内外对土壤碳研究的主要进展,分析了土壤碳的移动性及其影响因素,着重针对陆地系统碳汇饱和问题介绍了土壤碳对大气CO2源汇效应的碳转移过程及其在地球表层系统碳循环中的作用,指出应加强对土壤碳转移及其对全球变化的响应、土壤碳固存对大气CO2调控的机制和动态的研究,以便为缓解陆地系统碳汇饱和提供科学依据。 相似文献
4.
耕作措施对陕西耕作土壤碳储量的影响模拟* 总被引：6，自引：0，他引：6
鉴于农业生态系统土壤有机碳(SOC)平衡对中国农业可持续发展的重要性,文章以陕西农业生态系统为对象,整合农业生物地球化学模型(DNDC)与陕西农业地理信息系统数据库,利用陕西地区气象和作物资料,对陕西省2000年作物生长发育和土壤碳循环进行了模型模拟,实例探讨了耕作管理对土壤碳储量的影响,并由此评价生物地球化学模型在气候变化、土壤性质及农业耕作管理措施对土壤碳含量影响方面的预测能力。敏感性分析表明土壤性状,尤其是初始有机碳含量是影响模型区域尺度模拟的最主要敏感因素。区域模拟使用灵敏系数分析法,分别采用敏感因子的最大、最小值驱动模型在每一模拟单元内的运算,以产生一个土壤有机碳变化的范围值,土壤有机碳变化的真实值应以较大机率包含在这一范围内。分析模拟结果可以得出3点结论: 1)2000年陕西耕作土壤总有机碳储量约为103TgC,是一个大气CO2源,向大气释放碳0.5TgC; 2)提高作物秸秆还田率是提高陕西农田碳库储量的有效可行措施,将作物秸秆还田率从当前的15 ％ 提高到50 ％ 或90 ％ 会使陕西农田土壤从大气CO2源转变为汇,每年分别增加土壤有机碳库储量0.7TgC或2.1TgC; 3)施用有机农肥(500kg/hm2)也会增加土壤碳输入,从而提高土壤碳储量,使陕西农田系统转变为较弱的碳(C)源,每年可多固定0.2TgC。 相似文献
5.
碳同位素技术在土壤碳循环研究中的应用 总被引：19，自引：0，他引：19
碳在土壤中的储量和存储时间是陆地生态系统碳库中最大和最长的,而土地利用方式会影响到土壤碳储量及其循环周期,因此有效的土地利用管理可使土壤成为一个碳汇。土壤储存碳的过程就是土壤有机碳动态平衡的变化,因此认识土壤有机碳的动态变化是揭示土壤碳循环过程及其调控机制的重要方面。首先介绍了碳的一种稳定性同位素(13C)和放射性同位素(14C)在生态系统长期动态过程的重建(如C3/C4植被的历史格局)、土壤有机碳周转周期等方面的应用,探讨了同位素示踪技术在土壤有机碳来源、周转周期、土壤CO2通量的变化和组分区分、同位素富集等研究领域的应用,归纳了土壤碳循环研究中的基本问题,提出了未来土壤碳循环同位素示踪的主要研究方向。 相似文献
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土壤有机碳的主导影响因子及其研究进展 总被引：61，自引：0，他引：61
土壤有机碳库是全球碳循环的重要组成部分，其积累和分解的变化直接影响全球的碳平衡。理解土壤有机碳蓄积过程对生物、物理和人为因素的响应，把握关键的控制因子是准确预测土壤有机碳在全球变化情景下对大气CO 2的源／汇方向及准确评估碳收支的关键。综述了土壤有机碳主导影响因子的研究进展，并针对陆地碳循环特点，提出未来土壤有机碳研究应加强土壤有机碳过程与状态的定量化、土壤有机碳分解对环境因子的敏感性、氮沉降对土壤有机碳的影响、土壤有机碳对气候变率的响应及其反馈作用，以及土壤有机碳动态的综合模拟 5个方面的研究，为准确评估陆地碳收支提供依据。 相似文献
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江西省鄱阳湖及周边经济区土壤有机碳储量分布特征 总被引：3，自引：2，他引：1
土壤是陆地生态系统的重要组成部分,土壤碳储量研究在碳循环和全球变化中具有重要意义。本文利用江西省鄱阳湖及周边经济区多目标区域地球化学调查取得的土壤碳数据,计算了研究区表层、中层、深层土壤的全碳储量和有机碳储量,分析其有机碳储量和有机碳密度的分布特征。结果表明：研究区总体碳储量是以有机碳储量为主;表层土壤（0~0.2 m）的有机碳密度为3512 t/km2,有机碳储量为1.38亿吨;中层土壤（0~1.0 m）的有机碳密度为11156 t/km2,有机碳储量为4.39亿吨;深层土壤（0~1.8 m）的有机碳密度为15617 t/km2,有机碳储量为6.14亿吨。与全国农业地质调查数据进行对比,研究区表层土壤的有机碳密度高于全国农业地质调查区内表层土壤有机碳密度的10.86%,中层及深层土壤的有机碳密度与全国农业地质调查区平均水平接近,显示研究区土壤的有机碳储量巨大。进一步分析研究区不同土壤类型、不同土地利用类型、不同地貌单元、不同行政单元的土壤有机碳密度及有机碳储量,系统查明了土壤有机碳的分布和分配特征。研究认为,区域内各层土壤有机碳密度空间分布具有同一性特征,与所处区域的成土地质背景和植被覆盖率密切相关。土壤有机碳密度高值区均分布在山地和丘陵区,包括江西丰城市北部、高安市南部、乐平市周边地区等古生代炭质岩和煤系地层区,其中乐平市表层土壤的有机碳密度最高;低值区均分布在湖区和水系河谷地区。该成果可为江西省的碳循环和碳排放研究提供可靠的数据基础。 相似文献
8.
土壤碳循环研究进展 总被引：82，自引：4，他引：82
土壤碳是陆地碳库的主要组成部分,全球土壤有机碳总量达1270 Gt。气候变化影响植物生长、植物碎屑分解速率以及土壤—大气碳通量,这对大气CO2含量有重要影响。土壤有机质模型是研究生态系统尺度土壤碳循环的唯一可用工具,目前已开发出多种。大量研究表明,14Ｃ测试是研究土壤有机碳组成及驻留时间的重要手段,土壤有机碳由一系列具不同更新时间的组分构成。土壤粒级组成、矿物特征及土体结构等内在因素制约土壤有机碳存量及状态,对于长时间尺度碳的更新具有重要意义。研究不同气候带土壤有机碳储量及动态变化特征,可为预测未来农、林生态系统变化提供理论依据。 相似文献
9.
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 总被引：5，自引：0，他引：5
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. 相似文献
10.
河流是连接陆地和海洋两大碳库的“重要管道”和“生物反应器”,深入理解河流碳循环过程并建立河流碳循环模型是估算区域尺度河流碳通量的重要手段。当前,对河流碳循环模型构建与应用的探讨还较为缺乏。通过文献调研对河流碳循环机理和已有模型研究进行回顾和总结,首先归纳了河流中颗粒有机碳、溶解有机碳和溶解无机碳的主要来源及相关迁移转化过程,然后对经验统计和机理过程两大类河流碳循环模型的模拟方法、应用现状和优缺点进行了综述。经验统计模型采用统计或机器学习方法建立河流碳通量与环境因子的关系,建模较为简单,但普适性和外推性较差;机理过程模型在陆面模式或水文模型中耦合河流碳循环相关过程,物理性和可靠性较强,但较为复杂。不同模型的侧重点和对河流碳循环过程的表达各不相同,适用场景也不相同。河流碳循环模拟研究目前尚处于起步阶段,现有模型对陆地和水体碳循环过程以及人类活动影响的表达普遍不足,无法准确模拟和预测河流碳循环过程的长期变化。今后应加强对河流碳循环过程的观测,提高对陆地和水体碳循环机理的认识,进而完善其在模型中的表达,提高河流碳循环模拟的精度,为中国实现“双碳”目标提供科学支撑。 相似文献
11.
全球变化条件下的土壤呼吸效应 总被引：52，自引：7，他引：52
土壤呼吸是陆地植物固定CO2尔后又释放CO2返回大气的主要途径，是与全球变化有关的一个重要过程。综述了全球变化下CO2浓度上升、全球增温、耕作方式的改变及氮沉降增加的土壤呼吸效应。大气CO2浓度的上升将增加土壤中CO2的释放通量，同时将促进土壤的碳吸存；在全球增温的情形下，土壤可能向大气中释放更多的CO2，传统的土地利用方式可能是引发温室气体CO2产生的重要原因，所有这些全球变化对土壤呼吸的作用具有不确定性。认为土壤碳库的碳储量增加并不能减缓21世纪大气CO2浓度的上升。据此讨论了该问题的对策并提出了今后土壤呼吸的一些研究方向。其中强调，尽管森林土壤碳固定能力有限，但植树造林、森林保护是一项缓解大气CO2上升的可行性对策；基于现有田间尺度CO2通量测定在不确定性方面的进展，今后应继续朝大尺度田间和模拟程序方面努力；着重回答全球变化条件下的土壤呼吸过程机理；区分土壤呼吸的不同来源以及弄清土壤呼吸黑箱系统中土壤微生物及土壤动物的功能。当然，土壤呼吸的测定方法尚有待改善。 相似文献
12.
Release of CO2 from surface ocean water owing to precipitation of CaCO3 and the imbalance between biological production of organic matter and its respiration, and their net removal from surface
water to sedimentary storage was studied by means of a quotient θ = (CO2 flux to the atmosphere)/(CaCO3 precipitated). θ depends not only on water temperature and atmospheric CO2 concentration but also on the CaCO3 and organic carbon masses formed. In CO2 generation by CaCO3 precipitation, θ varies from a fraction of 0.44 to 0.79, increasing with decreasing temperature (25 to 5°C), increasing atmospheric
CO2 concentration (195–375 ppmv), and increasing CaCO3 precipitated mass (up to 45% of the initial DIC concentration in surface water). Primary production and net storage of organic
carbon counteracts the CO2 production by carbonate precipitation and it results in lower CO2 emissions from the surface layer. When atmospheric CO2 increases due to the ocean-to-atmosphere flux rather than remaining constant, the amount of CO2 transferred is a non-linear function of the surface layer thickness because of the back-pressure of the rising atmospheric
CO2. For a surface ocean layer approximated by a 50-m-thick euphotic zone that receives input of inorganic and organic carbon
from land, the calculated CO2 flux to the atmosphere is a function of the CaCO3 and Corg net storage rates. In general, the carbonate storage rate has been greater than that of organic carbon. The CO2 flux near the Last Glacial Maximum is 17 to 7×1012 mol/yr (0.2–0.08 Gt C/yr), reflecting the range of organic carbon storage rates in sediments, and for pre-industrial time
it is 38–42×1012 mol/yr (0.46–0.50 Gt C/yr). Within the imbalanced global carbon cycle, our estimates indicate that prior to anthropogenic
emissions of CO2 to the atmosphere the land organic reservoir was gaining carbon and the surface ocean was losing carbon, calcium, and total
alkalinity owing to the CaCO3 storage and consequent emission of CO2. These results are in agreement with the conclusions of a number of other investigators. As the CO2 uptake in mineral weathering is a major flux in the global carbon cycle, the CO2 weathering pathway that originates in the CO2 produced by remineralization of soil humus rather than by direct uptake from the atmosphere may reduce the relatively large
imbalances of the atmosphere and land organic reservoir at 102–104-year time scales. 相似文献
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土地利用变化对中国土壤碳储量变化的间接影响 总被引：31，自引：0，他引：31
中国土壤有机碳储量及其在全球变暖背景下的变化趋势是影响全球碳循环的一个重要因素。土地利用变化对土壤有机碳储量既有直接影响,也有间接影响。一方面,土地利用变化直接改变了生态系统的类型,从而改变了生态系统的净初级生产力（NPP）及相应的土壤有机碳的输入。另一方面,土地利用变化潜在地改变了土壤的理化属性,从而改变了土壤呼吸对温度变化的敏感性系数（常用Q10表示）。在全球变暖背景下,Q10值的改变显著影响着土壤有机碳释放的强度。利用生态系统碳循环过程模型（CASA模型）反演了不同土地利用类型下的Q10值,并评价了土地利用类型的改变对土壤有机碳储量变化的间接影响。研究结果表明,林地与草地转换成耕地后将增大土壤呼吸的Q10值,此外,人类通过灌溉、氮肥的施用也能增大土壤呼吸的Q10值,从而使得全球变暖背景下土壤呼吸的碳通量有所增强。 相似文献
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中国黄土分布广、厚度大,是古气候变化的良好记录载体,然而黄土在大气CO2循环中到底是源还是汇一直是困扰人们的一个问题.本文利用陆相生态系统中的生物地球化学模型,通过敏感性试验,模拟了土壤有机碳对气候变化的响应.结果表明:1)在各种稳定的气候条件下黄土的土壤有机质都是持续增加的,因此可以认为自然条件下黄土是大气CO2的一个汇;2)温度和降水对黄土中土壤有机质含量的影响正好相反,表明湿度是影响黄土地区生态环境的主要因素,温度和降水都是通过对湿度的影响来影响植被生态的;3)地表植被和土壤有机质是黄土碳库与大气CO2之间的重要媒介.黄土表层的生物地球化学过程是影响黄土碳汇效应的主要过程;4)黄土碳库的主要存在形式以次生碳酸盐为主,其次是土壤有机质,气态CO2只占很小比例. 相似文献
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Reshmi Sarkar 《Environmental Earth Sciences》2018,77(14):530
Increasing CO2 levels and its consequent effects have been prominent with climate change. Three out of ten transgressed planetary boundaries reflect our planet’s status at tipping point. Soil Organic Carbon (SOC) which helps soil supply water and nutrients to plants through roots is inherently related to various ecological systems and needs urgent attention. Although the total SOC globally is more than the total carbon in biosphere and atmosphere, the vulnerability of SOC due to anthropogenic activities is unavoidable. The environmental factors affecting sequestration of SOC, soil fertility, crop production, accelerated SOC removal with rising temperatures, green-house gases emissions and climate change are interrelated. Thus, it is impossible to understand and estimate the various scenarios of impacts on SOC pool with ever-changing ecosystems and related processes in soil environment completely. Based on currently predicted climate change scenarios, if deforestation is controlled and reestablishment is achieved, tropical forests can trap atmospheric CO2 in the cheapest way and function as the largest sink on earth. The agricultural management practices (AMPs), which have been practiced in the last two decades and found helpful are suitable. However, some innovative adaptations such as crop modelling, selecting types of residue to change microbial communities, practices of grassland-grazing and low-C-emission AMPs are also necessary. To achieve the millennium development goals, we must accomplish food security, which relates all 17 sustainable development goals (SDGs) also relays agricultural systems, soil systems, ecosystem services, soil fertility and how best we nurture SOC pool with supportive AMPs. 相似文献
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中国陆地生态系统近 2 0年碳空间动态的初步研究(英文) 总被引：4，自引：0，他引：4
陆地生态系统的净生产力 (NEP)是生态系统净初级生产力 (NPP)和异氧呼吸 (Rh)之差。在全球尺度上 ,反映NPP和Rh之差的NEP直接揭示陆地生态系统与大气系统之间的二氧化碳交换 ,即碳平衡 ,因此 ,意义重大。文章简短回顾了关于中国陆地生态系统碳平衡的研究状况。由于植物根部呼吸很难从土壤表面总二氧化碳 (CO2 )通量中分开 ,因此直接从野外测量土壤异氧呼吸几乎是不可能的。虽然由于像诸如火灾、森林砍伐、土地利用变化及气候和大气变化等干扰因素 ,全球陆地生态系统很大程度上处于非平衡态 ,利用生态系统在平衡态时NPP等于Rh这一事实 ,我们估算了全球和中国森林生态系统的土壤异氧呼吸。利用遥感和地面的NPP观测数据 ,我们也估算了中国森林生态系统逐月的净生产力 (1982— 1998)。NPP的估算主要采用NOAA卫星AVHRR 8km的NDVI数据 ,结合地面气候数据完成。土壤呼吸是通过地面观测数据与温度和降水的关系得到的。在此基础上我们得到了中国陆地生态系统在过去近 2 0年中碳的动态变化 ,并给出了初步结果。 相似文献
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土壤呼吸作用和全球碳循环 总被引：70，自引：1，他引：70
土壤呼吸作用是全球碳循环中一个主要的流通途径 ,导致土壤碳以CO2 形式流向大气圈。全球土壤中碳贮存量的增加有助于缓和人为CO2 的进一步释放 ,而土壤CO2 的流失则显著地加剧大气CO2 的升高和增强温室效应。文章简单评述了土壤呼吸作用、大气CO2 升高、全球温度升高三者之间的关系 ,并提出 :改进的管理实践能减少农业土壤中CO2 净流失 ,增加有机碳贮存。减缓土壤呼吸作用的一项简单措施是减少土壤耕作。土壤扰动最小的耕作实践称为免耕作。实践证明 ,当实施免耕作时 ,土壤有机质的流失明显降低。 相似文献