内陆盐碱土碳储量时空变化及其增汇技术研究--以松嫩平原西部通榆县为例.pdf

摘要

土壤碳储量的微小变化将导致生态系统发生碳“源—汇”或“汇—源”的转变，

二氧化碳（CO）是主要的温室气体，近代以来，人类生产生活使其在大气中的浓度

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不断增加，迫切需要降低其在大气中的含量，从而缓解气候变暖带来的系列影响。因

此准确估算土壤有机碳储量（SOCS）、揭示其分布格局及动态变化将有助于预测陆

地生态系统对气候变化的反馈关系。松嫩平原是我国重要的粮食产区，其西部地区受

自然条件和长期人类活动的影响，面临着严重的土壤盐碱化问题。近年来，盐碱地土

壤有机碳（SOC）作为粮食生产的物质基础和减缓气候变化的潜力逐渐得到广泛关注。

然而，有机碳储量时空变化的驱动机制仍不清楚，专注于无机增汇技术的研究也比较

缺乏。本文运用遥感和GIS技术，结合地统计学方法，估算通榆县1982年和2022年

SOCS，确定土壤有机碳密度（SOCD）的控制因素，分析其动态变化原因及影响因素，

并利用矿物改良剂（火山灰）对通榆县典型盐碱土农田土壤改良，通过植物生长和土

壤性能变化来判断盐碱土的增汇效果。研究成果有助于人们对内陆盐碱土SOC的源

/汇特征认识，为盐碱地土地管理和土壤改良提供科学依据。主要结论如下：

（1）时空动态变化：从1982年到2022年，表层、亚表层和底层土壤的平均

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SOCD分别减少了0.65kg·m、0.34kg·m和0.46kg·m，总碳储量减少了12.93

TgC。1982年，SOCD的垂直分布在表层和底层较高，亚表层较低；2022年，SOCD

呈逐层下降趋势。1982年通榆县不同土地覆被类型SOCS中耕地最高，林地最低。

研究发现40年来通榆县土壤碳储量的减少主要是由于未发生土地利用类型变化的耕

地造成的，目前该地区土壤属于碳源。在1982年和2022年SOCD表现出较大的空

间变异，表层SOCD高的区域主要分布在西北部，SOCD最低的地方分布在县域东

南部（亚表层）和西部地区（底层）。

（2）驱动机制：1982年通榆县的SOCD的主要影响因素为土壤粘粒、土地利用

类型、土壤pH、阳离子交换量、归一化植被指数、容重、年平均降水和年平均温度。

而2022年主要影响因素为土壤阳离子交换量，归一化植被指数、土壤pH、年平均降

水、年平均温度和土地利用类型。阳离子交换量和归一化植被指数对SOCD的变化

有积极影响，而土壤pH、年均降水量和土地利用类型则有消极影响。

（3）增汇技术：通过盆栽实验，发现绿豆的植株高度在添加10%的火山灰后

显著增加了0.4倍。在所有测试剂量中，高粱的株高、地上和地下生物量干重都随着

火山灰的施用量的增加而增加。在最佳施加量（20%）下，高粱的CO2固存率达到

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0.14kgCO·m·month。X射线衍射和电镜能谱分析证实，添加了火山灰的土壤中增

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加的无机碳主要来自方解石的积累。添加适量火山灰能够提高盐碱土的碳汇能力。

关键词：土壤有机碳，盐碱土，二氧化碳封存，火山灰，增强风化

SpatialandTemporalChangesofCarbonStocksinInlandSaline

SoilsanditsSinkEnhancementTechniques——ACaseStudyof

TongyuCountyintheWesternPartofSongnenPlain

Abstract

Minoralterationsinsoilcarbonstockscantriggeratransitionbetweenasource-sink

orsink-sourcestatusofcarbonwithintheecosystem.Carbondioxide(CO),aprimary