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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
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土壤有机碳(SOC)是评价土壤肥力和固碳能力的重要指标。因此,研究土壤有机碳的变化,对准确评价区域土壤固碳潜力,实现土壤资源的可持续利用具有重要的意义。利用黑龙江省第二次土壤普查数据和2019年实测土壤数据,运用GIS空间分析方法,分析了1986—2019年黑龙江省松嫩平原表层(0~20 cm)土壤有机碳密度(SOCD)的时空变化特征,运用土壤类型法估算了土壤有机碳储量,运用平衡法估算了土壤固碳潜力。结果表明:30多年来表层SOCD平均减少1.06 kg/m2,SOCD减少的地区主要分布在黑龙江省松嫩平原中部和东南部地区;表层SOC储量减少约143.99 Tg,SOC储量减少较多的土壤类型是草甸土、黑钙土和黑土,三者减少量占总SOC储量减少量的84.55%;当前黑龙江省松嫩平原表层土壤固碳潜力为-2.08 Tg,其中暗棕壤、白浆土、黑土为正潜力,其余土壤类型为负潜力。建议通过增施有机化肥、秸秆还田、推广免耕少耕等方法措施,以提高松嫩平原土壤固碳潜力。 相似文献
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土壤碳固定与生物活性:面向可持续土壤管理的新前沿 总被引：11，自引：1，他引：10
Pan Genxing Lu Haifei Li Lianqing Zheng Jufeng Zhang Xuhui Cheng Kun Liu Xiaoyu BianRongjun Zheng Jinwei 《地球科学进展》2015,30(8):940-951
土壤碳固定研究是近10年土壤学研究的重要前沿,而可持续管理的土壤固碳是当前应对气候变化和全球土壤退化的重大需求。从土壤有机碳的生态系统功能及服务出发,分析了土壤碳固定与土壤功能及生物活性的关联,评述了当前土壤碳固定与微生物活性变化的认识,探讨了土壤团聚体尺度土壤固碳与生物活性的关系,并以水稻土为例讨论了土壤碳固定中团聚体过程及其有机碳—微生物—生物活性的演进关系,提出了土壤碳库稳定性与生物活性的协同关系及其表征问题,特别是如何通过有机质—微生物—酶活性的团聚体分布揭示土壤碳固定的本质,以及良好管理下土壤固碳与生态系统功能的协同特征及其管理途径等优先科学问题。借助非破坏团聚体分组技术和现代微域原位观察分析技术,土壤学已经能从团聚体尺度深入研究土壤固碳与生物活性的土壤机制,这将全面地揭示土壤固碳对于生态系统过程、功能及服务的影响特质,进而为可持续土壤固碳和农田有机质提升,为固碳减排与农田生产力提升及土壤环境服务改善协同发展提供科学依据和管理的政策依据。 相似文献
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全球变化下土壤功能演变的响应和反馈 总被引：8，自引：0，他引：8
土壤过程是陆地生态系统过程的重要组成部分,对全球变化有响应和反馈作用。概述了国内外全球变化下的土壤功能演变过程的研究进展。样带的生态学对比结合长期试验的联网研究成为区域尺度的重要研究方法,同时广泛应用稳定性碳氮同位素分析和区域模型方法,对土壤碳氮循环的人文和自然元素综合驱动进行定量研究。未来对全球变化下土壤过程的研究重点是集成社会经济和生物物理过程的研究,加强土地利用变化驱动的定量描述,综合研究土壤碳氮循环和水循环交互作用,建立区域尺度的土壤碳氮循环模型,预测全球变化下土壤功能的演变和反馈,提出调控策略和措施。 相似文献
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碳中和愿景下,加强森林的固碳增汇功能是抵消和吸纳碳排放最经济和最有效的途径。精准评估森林碳汇和预估森林固碳潜力,有助于量化森林在应对气候变化和实现碳中和愿景中的贡献。然而,森林分布的广泛性、森林生态系统结构的复杂性以及评估数据的代表性不够和方法学的差异性,造成森林碳汇评估的结果普遍存在精度低、不确定性高的问题。在界定森林碳储量、碳汇和固碳潜力等基本概念后,从森林定义、评估时空尺度、碳库选择及其基本方法等方面阐述了森林碳汇评估的方法,分析各类方法的主要特征、主要问题、优势和不足; 基于面积和生长假设情景,回顾了森林固碳潜力预估方法,重点分析了近10 a中国森林固碳潜力研究成果,预估到2030年和2060年,中国森林植被的年固碳潜力分别可达1.69亿t/a和1.48亿t/a左右的水平。最后,探讨了森林碳汇评估方法和固碳潜力预估的未来发展趋势,为不同时空尺度下森林碳汇评估和固碳潜力预估提供参考。 相似文献
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基于改进的CASA模型测算祁连山地区植被净初级生产力（NPP）物质量, 并进一步基于光合作用方程式、 碳循环过程模型估算了研究区2005年、 2010年、 2015年植被、 土壤固碳量及价值, 旨在定量分析该区域不同植被生态系统植被、 土壤固碳价值时空演变情况, 为制定更科学合理的碳管理措施提供科学依据。研究表明： 祁连山地区2005 - 2015年植被、 土壤固碳价值呈递增趋势, 2005年、 2010年、 2015年植被、 土壤固碳价值分别为515.95、 356.56亿元; 491.05、 404.36亿元; 581.55、 465.65亿元, 土地类型的改变使得植被、 土壤固碳分别增长12.72%、 30.39%。从空间分布上看, 东部植被、 土壤固碳量明显高于西部, 林地固碳能力最高, 单位面积固碳量为10.19 t·hm-2。草地是研究区分布最广的植被, 且其对该地区植被、 土壤固碳贡献比为51.13%、 49.34%。 相似文献
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《现代地质》2021,(4)
土壤有机碳(SOC)是评价土壤肥力和固碳能力的重要指标。因此,研究土壤有机碳的变化,对准确评价区域土壤固碳潜力,实现土壤资源的可持续利用具有重要的意义。利用黑龙江省第二次土壤普查数据和2019年实测土壤数据,运用GIS空间分析方法,分析了1986—2019年黑龙江省松嫩平原表层(0～20 cm)土壤有机碳密度(SOCD)的时空变化特征,运用土壤类型法估算了土壤有机碳储量,运用平衡法估算了土壤固碳潜力。结果表明:30多年来表层SOCD平均减少1.06 kg/m~2,SOCD减少的地区主要分布在黑龙江省松嫩平原中部和东南部地区;表层SOC储量减少约143.99 Tg, SOC储量减少较多的土壤类型是草甸土、黑钙土和黑土,三者减少量占总SOC储量减少量的84.55%;当前黑龙江省松嫩平原表层土壤固碳潜力为-2.08 Tg,其中暗棕壤、白浆土、黑土为正潜力,其余土壤类型为负潜力。建议通过增施有机化肥、秸秆还田、推广免耕少耕等方法措施,以提高松嫩平原土壤固碳潜力。 相似文献
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探究中国农业碳效应研究的现状、热点与趋势,可以为后续研究者提供参考,有助于提高该研究领域的广度与深度。以2009—2021年中国知网收录的708篇高水平期刊论文为基础数据,使用CiteSpace软件对作者、机构和关键词等信息进行可视化分析。结果表明：(1)研究现状方面,年发文量经历快速增长和稳定发展2个阶段,发文作者呈现“大体分散、局部集中”状态,大部分发文机构独立开展研究;(2)研究热点方面,发现了农业碳排放、碳排放、低碳农业、温室气体、农田生态系统和碳汇等核心关键词,识别出农业碳排放、土壤固碳、碳足迹、低碳农业、农业碳排放效率和碳减排6个聚类,找到了土壤固碳、土壤有机碳、低碳农业、温室气体减排、低碳经济、固碳减排、温室气体、对策、碳汇、lmdi模型、固碳速率和农业碳排放效率12个突现词,当前研究热点可以归纳为农业碳源/碳汇研究、农业固碳研究、农业碳减排研究、农业碳足迹研究和低碳农业研究五大类;(3)研究趋势方面,初现关键词集中在2009—2014年出现,农业碳效应研究呈现研究热度阶梯式上升、研究主题断崖式减少和研究方法逐渐多样化等趋势。最后,从中小区域、综合视角、全产业链、农户行为... 相似文献
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我国农田土壤碳库演变研究:全球变化和国家粮食安全 总被引：99，自引：0，他引：99
《京都议定书》已于2005年生效,我国面临着CO2减排的巨大压力。分析了我国农业土壤有机碳库及其演变研究的现状,认为当前我国农业在耕地资源严重短缺、耕地地力趋于下降的背景下面临着2个巨大挑战：提高和稳定粮食生产能力与补偿日益增加的工业CO2排放。有机碳贫乏作为我国耕地土壤的基本特点,这一方面提供了我国较大的固碳空间,另一方面也体现了我国实施固碳农业的必要性和紧迫性。目前迫切需要了解我国农业土壤在最近20年来的碳库演变态势与规模,明确我国农业土壤的固碳潜力与容量,在国家层面上实施农业固碳稳产工程,以在农业可持续发展和争取国家CO2排放的较大配额上实现双嬴。 相似文献
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东北平原土壤有机碳分布与变化趋势研究 总被引：9，自引：3，他引：6
在多目标区域地球化学调查基础上,采用"单位土壤碳量"方法计算土壤碳储量,显示东北平原(约23万km2)土壤有机碳总体分布:表层(0～0.2m)土壤有机碳为768.07Mt,碳密度为3327.8t/km2;中层(0～1.0m)为2978.41Mt,碳密度为12904.7t/km2;深层(0～1.8m)为3729.16Mt,碳密度为16157.5t/km2。东北平原土壤碳密度处于全国平均水平。土壤碳密度由东北平原南部(辽宁)、中部(吉林)到北部(黑龙江)从暖温带、温带向寒温带过渡呈现增高趋势,其中表层土壤碳密度由2284.2、3436.7增加到3861.5t/km2。与第二次土壤普查比较,20年期间东北平原表层土壤有机碳总体减少320.59Mt,占29.4%,年均减少16.03Mt,年均递减率1.73%。表层土壤碳密度由南向北依次减少1060.6、1646.4、1300.2t/km2,平均减少1389.0t/km2。不同生态系统和土地利用类型土壤有机碳减少程度不同。采用土壤碳密度比方法研究生态系统之间土壤碳密度动态平衡关系,研究土壤有机碳储量及其变化趋势,为进一步探讨土壤有机碳分布分配特征及土壤固碳潜力等提供科学依据。 相似文献
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提高土壤碳收集能力对减缓全球温室效应具有重要意义。利用松嫩平原南部第二次土壤普查及多目标区域地球化学调查获取的两期表层土壤有机碳数据,根据近20年来各土壤类型不同土地利用方式土壤有机碳量变化趋势,估算了松嫩平原南部各土壤类型、各用地方式下土壤碳源、汇潜力。由估算得出,如果目前的土地利用方式、气候条件、耕作方式、种植技术不变,松嫩平原耕地土壤0~20 cm土层的固碳潜力为-1.229Tg碳,各土壤类型的林地土壤固碳潜力绝大多数为正值,说明林业用地为碳汇区,固碳潜力合计为3.169Tg碳,而天然牧草地绝大多数的固碳潜力为负值,固碳潜力合计为-2.235Tg碳,为碳源区,本次研究估算得出,松嫩平原总体的固碳潜力为-0.917Tg碳。 相似文献
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中国土壤有机碳库量与农业土壤碳固定动态的若干问题 总被引：108，自引：3，他引：108
在整理和统计国内对土壤有机碳及其变化的文献资料基础上,着重讨论中国土壤有机碳库及其分布、不同时期土壤有机碳的变化以及最近时期有机碳的固定趋势,分析我国不同土壤有机碳的保护机制的特点,期望对于我国当前土壤有机碳库与全球变化研究提供参考依据。我国总土壤有机碳库的估计在50—180Pg之间。估计我国表层土壤有机碳库为20Pg,它主要分配于几个与湿地和水成过程有关的土壤类型,且水稻土占有较大比例。因而我国人为土的管理在陆地生态系统碳循环与全球变化上有重要意义。 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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Brian A. Needelman Igino M. Emmer Stephen Emmett-Mattox Stephen Crooks J. Patrick Megonigal Doug Myers Matthew P. J. Oreska Karen McGlathery 《Estuaries and Coasts》2018,41(8):2159-2171
The restoration of tidal wetland and seagrass systems has the potential for significant greenhouse gas benefits, but project-level accounting procedures have not been available at an international scale. In this paper, we describe the Verified Carbon Standard Methodology for Tidal Wetland and Seagrass Restoration, which provides greenhouse gas accounting procedures for marsh, mangrove, tidal forested wetland, and seagrasses systems across a diversity of geomorphic conditions and restoration techniques. We discuss and critique the essential science and policy elements of the methodology and underlying knowledge gaps. We developed a method for estimating mineral-protected (recalcitrant) allochthonous carbon in tidal wetland systems using field-collected soils data and literature-derived default values of the recalcitrant carbon that accompanies mineral deposition. We provided default values for methane emissions from polyhaline soils but did not provide default values for freshwater, oligohaline, and mesohaline soils due to high variability of emissions in these systems. Additional topics covered are soil carbon sequestration default values, soil carbon fate following erosion, avoided losses in organic and mineral soils, nitrous oxide emissions, soil profile sampling methods, sample size, prescribed fire, additionality, and leakage. Knowledge gaps that limit the application of the methodology include the estimation of CH4 emissions from fresh and brackish tidal wetlands, lack of validation of our approach for the estimation of recalcitrant allochthonous carbon, understanding of carbon oxidation rates following drainage of mineral tidal wetland soils, estimation of the effects of prescribed fire on soil carbon stocks, and the analysis of additionality for projects outside of the USA. 相似文献
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青藏高原土壤碳排放研究是评估国家区域碳排放量和预测气候变化所可能导致影响的关键. 首先对青藏高原土壤碳排放的关键性影响因子进行探讨, 并分析了土壤碳排放的时空分布格局变化. 目前青藏高原土壤碳排放研究主要是针对高寒草甸及高寒草地生态系统, 较少涉及高寒荒漠, 研究区域较为分散; 土壤碳排放受到气候环境因素、生物因素及人为因素等多重因素的影响, 其中温度、土壤湿度、土壤区系生物、人为因素及多年冻土退化是最关键的影响因素; 土壤碳排放具有明显的时空变异性, 空间变异性在生物群丛、景观、区域和生物群系四个尺度体现, 时间变异性在日、季、年上体现. 总体而言, 青藏高原土壤碳排放的研究较少, 尤其关于大尺度、长时间序列的研究以及土壤碳排放的机理等方面的研究十分缺乏, 有待于后续加强研究. 相似文献