【2017年整理】《土壤碳库及其研究进展》.docxVIP

土壤碳库及其研究进展 【摘要】土 是气候变化的记录者, 是陆地生态系统的核心，研究土壤碳库对正确评价土壤在陆地生态系统碳循环以及全球变化中的作用有重要意义. 土壤碳循环研究是确定陆地生态系统对全球变化响应时间、方式及规模的有效方法, 是认识农、林生态系统生产潜力的重要手段。【键词】壤; 碳库; 全球变化、生态系统 碳素是植物光合作用过程中，将大量太阳辐射能转化为化学能的重要载体之一，碳素循环是指自然界中的碳素在各类生物的作用下，在有机态和无机态之间不断发生转化和循环，借以保持自然界中生态平衡的过程，土壤碳库是土壤碳循环中最重要的组成部分，研究土壤碳库对全球气候变化、生态系统都有重要的意义。1、土壤碳库以及其储量和分布土壤碳库包括土壤有机碳库和无机碳库两部分，全球土壤有机物质（腐殖质及土壤生物量）所包含的碳素大约是陆地植物体盐类矿物），土壤圈中的这些碳源都是全球碳循环的重要组成部分。这些碳素在陆地表面易遭受侵蚀和分解损失。有机物质矿化过程会释放CO2，土壤有机物质以多种形式存在，包括陆地表面新鲜的、不能完全分解的有机物质，和分部在土壤整个剖面中的腐殖质，这种碳源极易受人类活动的影响而变化。如在 温带地区，近50年农业活动已经导致了土壤有机质含量降低20%~40%，其中绝大部分是CO2 的形式进入大气圈，也有少部分碳素随土壤侵蚀沉积于水圈之中。土壤无机碳库包括土壤溶液中 HCO-3、土壤空气中 CO2 及土壤中淀积的 CaCO3, 后者多以结核状、菌丝状存在于土壤剖面. 就量而言, 土壤无机碳以 CaCO3 占绝对优势. 目前尽管已经对土壤有机碳库在全球碳循环中的地位及其随环境变化的动态演变有所认识, 但对土壤无机碳, 尤其是呈土壤发生性次生碳酸盐形式存在的无机碳研究相对较少[ 4]. 发生性碳酸盐累积的土壤主要分布在荒漠和半荒漠地区, 全球土壤碳酸盐碳库为 780P gC～930PgC[ 5]1．1全球土壤碳库的储量和分布全球土壤有机物质（腐殖质及土壤生物量）所包含的碳素大约是陆地植物体盐类矿物），土壤圈中的这些碳源都是全球碳循环的重要组成部分。这些碳素在陆地表面易遭受侵蚀和分解损失。土壤有机碳主要分布于上层1 m 深度以内, 一些主要的热带土壤, 如变性土、铁铝土和淋溶土上层1m 内的有机碳含量, 分别占 2 m 深度范围总有机碳量的 53%、69%和 82%172, 全球土壤上层 1m 内的有机碳含量为 1 220 Gt C, 相当于总现存生物量( 自然植被和作物) 的 1. 5 倍; 在热带广泛分布的厚层土壤中, 1m 以下有机碳的储量达 50 Gt, 故全球土壤有机碳总量可达 1 270 Gt172。碳酸盐碳很少变动, 在碳循环研究中并不为人们所重视172, 发生碳酸盐累积的土壤主要在荒漠和半荒漠区, 全球土壤碳酸盐碳库为 780~ 930 Gt C182。1.2土壤碳库与全球气候变化气候变化对土壤碳库有影响，土壤碳库也会反作用于气候变化。气候变化对土壤有机质存量的影响有两种方式: 影响植物生长, 从而改变每年回归土壤的植物碎屑量; 改变植物碎屑的分解速率。前一过程中, 大气 CO2含量增加, 其施肥效应及抗蒸腾效应有利于植物生产量的提高172, 植物碎屑量增加, 从而使土壤集聚更多碳, 若大气 CO2浓度加倍, 这两种效应的提高可达 30%或更多, 而且温度升高还会加强这两种效应; 后一过程, 则因气温升高, 降水增加, 加速植物碎屑分解, 使土壤有机碳以 CO2形式重新回到大气, 假定每年回归土壤的植物碎屑量不变, 未来 60 年中,全球气温升高( 0. 03 e/ a112) 将使土壤有机质释放 1015g C 的 CO2, 这相当于保持目前化石燃料年利用量不变, 未来60 年化石燃料燃烧释放 CO2量的 19%。近50年农业活动已经导致了土壤有机质含量降低20%~40%，其中绝大部分是CO2 的形式进入大气圈，也有少部分碳素随土壤侵蚀沉积于水圈之中。人类大规模开垦沼泽地也促进了土壤碳向大气的释放，同时大规模地砍伐森林、破坏植被导致植物性有机质向土壤圈输入的速率加快。过度农业生产活动在某种程度上已经破坏了生物圈与土壤圈之间的碳素循环。据估计，每年这种失衡引起全球农田土壤CO2净释放量大约相当于每年石油燃烧释放CO2的20%。已有人对全球气候变暖过程中冰原、泥碳生态系统土壤碳素的损失进行了模拟观测，即在冰沼土置于温湿条件下，土壤就有碳素的净损失。土壤碳库变化对于全球温室效应、全球碳循环有重大的影响, 土地利用方式变化而致的土壤碳库亏缺是大气 CO2浓度升高的主要原因之一, 发挥土壤碳汇效应已成为降低大气温室气体浓度、减缓全球温室效应的简便有效方法2007年12月在印尼巴厘岛召