长江三角洲地区土壤有机碳库研究

摘 要: 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。基于新近完成的1: 250 000 多目标地球化学调查及相关研究成果, 运用地理信息系统软件ARCGIS 9. 2、统计软件SPSS13. 0, 对长江三角洲地区0~ 20、0~100、0 ~ 180 cm 深度土壤有机碳密度及储量作出实测统计。结果表明: 长江三角洲地区0~ 20 cm 土壤有机碳库储量为238. 65 Tg, 有机碳密度为3. 28? 0. 92 kg/ m2, 各类型土壤有机碳密度均值介于2. 63~ 3. 57 kg / m2 ; 0~ 100cm 土壤有机碳库储量为822. 76 Tg , 有机碳密度为11. 30 ? 3. 48 kg / m2 , 各类型土壤有机碳密度均值介于9. 35~11. 94 kg/ m2; 0~ 180 cm 土壤有机碳库储量为1 245. 72 Tg, 有机碳密度为17. 11? 7. 04 kg / m2 , 各类型土壤有机碳密度均值介于14. 27~ 18. 00 kg / m2 。与第二次土壤普查比较, 全区0~ 20、0 ~ 100cm 土壤有机碳密度均值都表现为上升趋势, 有机碳库储量增加, 土壤表现为碳汇功能。提供了新的土壤碳库实测统计信息, 为研究中国区域土壤碳固定潜力、深入全面理解区域碳循环提供基准数据。

    土壤是陆地生态系统最大的碳库, 土壤碳固定已成为降低大气温室气体浓度、减缓全球温室效应最为简便有效的方法[ 1~ 4] 。作为国际社会控制大气CO2 浓度努力的一部分, 京都议定书的签字国要求建立其碳库清单及评估其碳库变化[ 5] 。土壤碳库储量反映土壤系统的固碳能力, 确定土壤碳库的储量、空间分布, 是建立土壤碳库清单、评估其历史亏缺或盈余、预测土壤碳固定潜力的一项基础工作, 对全面了解全球碳循环、气候变化及制定土地利用管理政策至关重要[ 1, 2, 6~ 8] 。土壤碳循环是土壤氮、硫、磷循环的驱动因子, 土壤中的各种含碳化合物影响黏粒矿物的组合、离子移动性、盐基交换性能、土壤水文特征等各种性质[ 2, 7, 9] 。作为土壤肥力的重要组成部分, 土壤有机碳直接影响了植物的生长, 从而影响陆地的生物碳库。
    土壤碳库由有机碳库和无机碳库两大部分组成。土壤有机碳库是陆地碳库的主要组成部分, 全
球0~ 100 cm 深土壤有机碳库约为1 500~ 2 000Pg C[ 2] ; 土壤有机碳主要集中在土壤的表层, 土壤有机碳库对人类活动及气候变化更为敏感, 农业土壤中有机碳的分解速度是自然土壤中的11 8 ~ 4倍[ 1 0] 。由于土壤有机碳在陆地生态系统中的重要作用和巨大库容, 开展土壤碳库及碳循环研究主要针对土壤有机碳库。
    土壤碳库储量的统计一般按土壤类型、植被类型、生命带或模型法来做统计[ 7, 11, 12] 。国际上开展土壤有机碳库统计研究深度一般为表层0~ 30、0~100 cm 深度, 少部分统计0 ~ 200 cm 深度[ 11~ 14] 。中国土壤有机碳库统计研究从20 世纪90 年代开始, 土壤统计数据来源主要来自于中国第一、二次土壤普查资料, 统计深度一般为表层0~ 20、0~ 100cm 深度[ 4, 15~ 23] , 少部分统计研究深度超过100cm[ 15] 。这些数据反映的是中国20 多a 前的情况,因此有必要切合实际情况继续进行更深入细致的研究。
    中国地质调查局近10a 来在全国实施多目标区域地球化学调查, 截止到2008 年, 调查面积覆盖全国160 @ 104 km2 , 系统地测定土壤有机碳质量分数, 获得了土壤中高密度、大数据量的碳分布数据信息, 为精确计算土壤碳库及其研究提供了新的数据基础。本次研究以新近完成的多目标区域地球化学调查项目与全国土壤现状调查及污染防治项目实测数据为基础, 对长江三角洲地区土壤0~ 20、0 ~100、0~ 180 cm 深度有机碳碳密度及储量实测统计, 以期提供新的区域土壤有机碳库实测统计信息,为利用多目标地球化学调查数据进行土壤碳库研究提供借鉴, 为研究中国区域土壤碳固定潜力提供参考数据。