维普资讯 http://www.cqvip.com 第３卷 第４期 ２００４年１２月 太原师范学院学报（自然科学版） Ｖｏ１．３ Ｎｏ．４。 Ｄｅｃ． ２００４ ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＴＡＩＹＵＡＮ ＴＥＡＣＨＥＲＳ ＣＯＬＩ ＥＧＥ（Ｎａｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｅｄｉｔｉｏｎ） 土壤碳库分布与储量研究进展 贾宇平 （太原师范学院地理系，山西太原０３００１２） ［摘要］ 土壤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－Ｐｃ意义．文章介绍了国内外有关土壤碳库分布与储量研究的进展情况． 总结了土壤碳库研究中存在的问题，并对有关研究未来的发展提出了自己的看法． ［关键词］ 土壤；碳库；分布与储量；全球变化 ［文章编号］ １６７２－２０２７（２００４）０４—００６２—０３［中图分类号］Ｓ１５１．９ ［文献标识码］ Ａ 碳是自然界中与人类生存密切相关的最重要的物质之一，它在水圈、气圈、岩石圈和生物圈中动态循环． 近代以来，大气ＣＯ：浓度持续增高，使全球气候发生了显著变化，这种变化对生态环境产生了重要影响，从 而引起了科学界对陆地生态系统中碳平衡以及碳分布和储量的关注．土壤是陆地生态系统的核心，是连接大 气圈、水圈、生物圈与岩石圈的纽带．土壤碳库是陆地生态系统中最大的碳库，陆地土壤碳库量是植被碳库的 ２～３倍，是全球大气碳库的２倍，土壤呼吸释放的ＣＯ：大约占陆地生态系统与大气间碳交换总量的２／３： ， 因此，土壤碳库较小幅度的变化，都可以通过向大气排放温室气体直接导致大气层二氧化碳浓度升高，进而 以温室效应影响全球气候变化．了解土壤碳循环是研究陆地生态系统碳循环的重要前提，而土壤碳库的分 布、储量和更新是土壤碳循环研究的核心内容，准确估算土壤碳库储量及收支状况，对正确评价土壤在陆地 生态系统碳循环、全球碳循环以及全球环境变化中的作用有重要意义． １ 土壤碳库研究现状 １．１ 国外研究现状 土壤碳库包括土壤有机碳库和无机碳库两部分．国外对土壤有机碳库的估算开始较早，自２０世纪５Ｏ年 代以来，国际上就有学者开始对全球土壤有机碳库储量进行估算．其估算结果大都是根据１ ｍ深度以内有 机碳的含量得出的，这是因为土壤有机碳主要分布在土壤上层１ ｍ深度以内ｌ２ｊ．２Ｏ世纪６Ｏ年代以前的统计 结果可能普遍偏低，如Ｒｕｂｅｙ估算全球土壤有机碳库为７１０ ＰｇＣ ．７Ｏ～８０年代的结果也由于所用资料来 源不同，存在较大差异（约７００ ＰｇＣ～３０００ ＰｇＣ），９０年代以来各研究结果相对较为接近，全球土壤有机碳储 量约为１ ４００ ＰｇＣ～１ ５００ ＰｇＣ之间 ］．在研究方法上，６Ｏ年代以前对土壤有机碳的估计是根据少数几个土 壤剖面资料进行的；到８Ｏ年代，统计方法开始应用于土壤碳库的估计；９０年代以来，陆地土壤有机碳库研究 开始利用地理信息系统技术，描述土壤碳库不同层次的属性及空间分布 １］． 土壤无机碳库包括土壤溶液中ＨＣＯ 、土壤空气中ＣＯ：及土壤中淀积的ＣａＣＯ。，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ＣａＣＯ。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 ．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７８０ ＰｇＣ～９３０ ＰｇＣ ． １．２ 国内研究现状 国内关于土壤碳库的研究，起步相对较晚，但已有一些科学家开始着手对此进行探索．文启孝、林心雄等 收稿日期：２００３—１Ｏ一２５ 基金项目：山西省高等学校科技开发项目（２００４１３０８） 作者简介：贾宇平（１９６８一），女，山西长子人，硕士，太原师范学院地理系讲师，主要从事土壤地理和区域国土整治研究， 维普资讯 http://www.cqvip.com 第４期 贾宇平：土壤碳库分布与储量研究进展 ６３ 的研究表明：植被不同，有机物进入土壤的量不同，有机碳的剖面分布状况也有很大差异 ．潘根兴根据《中 国土种志》的２ ５００多个土种的剖面分析资料统计计算得到中国土壤有机碳总量为５０ ＰｇＣ，无机碳库总量为 ６０ ＰｇＣ，主要分布在华北和西北 ．王绍强等根据中国第二次土壤普查资料计算出中国陆地土壤总有机碳库 储量约为９２．４ ＰｇＣ，其空间分布总体上是东部地区大致随纬度的增加而递增，西部地区则随纬度减小而增 加［８３． ‘ 考虑到森林是一个巨大的碳库，吴仲民、李意德等对尖峰岭热带森林土壤碳含量进行了研究，发现热带 森林地区的土壤碳储量高，与植被的生产力、微生物活性、气候条件有较大关系 个相当重要的碳源 ． ．王金叶等研究了祁连 山青海云杉林的土壤碳，认为祁连山森林土壤碳总储量呈增加趋势，森林土壤既是极为重要的碳汇，又是一 人类活动对土壤碳储量影响很大，王艳芬等和李凌浩分别探讨了人类活动对锡林郭勒地区主要草原土 壤有机碳分布和储量的影响，结果显示：由于其特定的气候条件和植被特征，该地区土壤有机碳的储量随草 甸草原一典型草原一荒漠草原逐渐减少，每一个草原类型土壤有机碳含量沿土壤垂直剖面逐渐减低；土地利 用方式不同，土壤有机碳的分布也有所不同＿】 ］．至于中国农业系统对大气ＣＯ 的贡献，有人认为，无论是 现阶段还是气候变化后，我国农业系统对碳的吸收均大于排放，对大气ＣＯ。而言是“汇”＿】 ；也有人持相反观 点，认为中国农业土地每年释放到大气中的碳多于从农作物残留物收回的碳，土壤碳储量减少，已成为中国 农业之隐患Ｅ１ ５ ３． 在无机碳库研究方面，潘根兴以桂林丫吉村岩溶实验场为例，分析了表层带岩溶系统中碳库组成，表明 土壤碳是系统中最大的碳库，揭示了土壤碳对表层岩溶作用的动力机制，认为岩溶土壤系统可能是十分重要 的陆地碳汇口 ．秦小光等应用生物地球化学模型研究了气候变化对黄土碳库效应的影响，结果表明：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；在自然草原生态环境下，黄土是大气ＣＯ 的一个 汇；并估算出中国黄土有机碳量约为１９７ ＰｇＣ，无机碳量约８５０ ＰｇＣ，黄土碳库的主要存在形式是以次生碳酸 盐为主，其次是土壤有机质，气态ＣＯ。只占很小比例ｕ ． ２土壤碳库研究评述 ２．１研究尺度过大 国内外对土壤碳库的研究多在宏观尺度上进行，中观尺度的研究较少．多数研究者或者研究全球和国家 级陆地生态系统中土壤碳库储量，或者探讨某个地带、大区、大地形类型单元、大流域的土壤碳库储量，研究 中小尺度地域单元内土壤碳库的成果尚不多见． ２．２研究方向集中 陆地生态系统土壤碳库由土壤有机碳库和无机碳库两部分组成，目前的研究集中在土壤有机碳．就两大 类碳的更新速度而言，土壤有机碳的更新速度要明显快于无机碳口引，因此有机碳部分对目前碳循环具有显 著影响，这可能是研究者都非常重视土壤有机碳研究的主要原因．但也要看到，在全球范围内还存在有大面 积的干旱、半干旱土壤，迄今为止讨论土壤碳库及其对地球表层生态系统过程中碳转移的贡献及因此对大气 圈ＣＯ。的影响时，通常没有考虑到碳酸盐碳这类无机碳的行为，而这部分碳在大气、植被、土壤碳库间的长 期动态变化中可能起着重要作用． ２．３统计方法单一 世界各国的土壤碳储量研究一般按植被类型、土壤类型、生命带或模型法来作统计，不同研究者所用的 各种统计方法并无本质上的差别口］，通常都是用各种类型的平均碳密度乘以相应的土地面积并累加获得土 壤碳库储量．实际上，即便在同一植被类型、土壤类型或生命带内，土壤碳密度也可能存在较大差异．用平均 碳密度值代替实际值，过于简单．土壤碳作为土壤的有机组成部分，其含量在空间上是连续渐变的，理论上可 突破类型界限，通过制作土壤碳含量和容重等的空间分布等值线图，利用地理信息系统强大的分析功能获得 土壤碳库储量． ２．４研究结果差异大 从研究现状可以看出，无论是对全球土壤碳库的估算还是对中国土壤碳库的估算，不同研究者的估算结 维普资讯 http://www.cqvip.com ６４ 太原师范学院学报（自然科学版） 第３卷 果存在较大差异．造成这种差异的原因，一是研究区域范围过大，土壤剖面过少；二是所用资料来源不统一， 标准不一致．因此，研究结果之间缺乏可比性． ３ 结束语 土壤碳库研究是全球陆地生态系统碳循环研究的重要组成部分，对研究全球变化有重要意义．为了准确 把握全球土壤碳分布和储量状况，并能进行国际、区际间的对比，各国有必要加强合作，制定统一的土壤剖面 选取标准，建立更趋合理化的土壤碳估算模式，通过加密土壤剖面密度，提高土壤碳库研究的准确度和可比 性．从长远来看，在重视宏观尺度的土壤有机碳研究的同时，要加强中小尺度的区域土壤碳库研究和土壤无 机碳库的研究．通过全球合作，增强全球范围内土壤碳汇功能，减少土壤碳排放量，必将有利于延缓全球环境 变化的进程． 参考文献： ［１］汪业勖，赵士洞，牛栋．陆地土壤碳循环的研究动态［Ｊ］．生态学杂志，１９９９，１８（５）：２９—３５ Ｅ２３陈庆强，沈承德，易惟熙，等．土壤碳循环研究进展［Ｊ］．地球科学进展，１９９８，１３（６）：５５５—５６２ ［３］金峰，杨浩，赵其国．土壤有机碳储量及影响因素研究进展［Ｊ］．土壤，２０００，（１）：１１－１７ ［４３潘根兴．中国干旱性土壤中土壤发生性碳酸盐及其在陆地系统碳转移中的意义［Ｊ］．南京农业大学学报，１９９９，２２（１）：５１—５７ ［５３ Ｓｃｈｌｅｓｉｎｇｅｒ Ｗ Ｈ．Ｃａｒｂｏｎ ｓｔｏｒａｇｅ ｉｎ ｔｈｅ ｃａｌｉｃｈｅ ｏｆ ａｒｉｄ ｓｏｉｌｓ：ａ ｃａｓｅ ｓｔｕｄｙ ｆｒｏｍ Ａｒｉｚｏｎａ［Ｊ］．Ｓｏｉｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ，１９８２，１３３（４）：２４７ ２５５ 张东辉，施明恒，金峰，等．土壤有机碳转化与迁移研究概况＿Ｊ］．土壤，２０００，（６）：３０５—３０９ 潘根兴．中国有机碳、无机碳库量研究［Ｊ］．科技通报，１９９９，１５（５）：３３０—３３２ 王绍强，周成虎，李克让，等．中国土壤有机碳库及空间分布特征分析［Ｊ］．地理学报，２０００，５５（５）：５３３—５４４ 吴仲民，曾庆波，李意德，等．尖峰岭热带森林土壤Ｃ储量和ＣＯ ２排放量的初步研究＿Ｊ］．植物生态学报，１９９７，２１（５）：４１６－４２３ 李意德，吴仲民，曾庆波，等．尖峰岭热带山地雨林生态系统碳平衡的初步研究［Ｊ］．生态学报，１９９８，１８（４）：３７１—３７８ 王金叶，车克钧，蒋志荣．祁连山青海云杉林碳平衡研究［Ｊ］．西北林学院学报，２０００，１５（１）：９－１４ 王艳芬，陈佐忠，Ｌａｒｒｙ Ｔ，ｅｔ ａ１．人类活动对锡林郭勒地区主要草原土壤有机碳分布的影响［Ｊ］．植物生态学报，１９９８，２２（６）： ５４５—５５１ ［１３３ 李凌浩．土地利用变化对草原生态系统土壤碳储量的影响＿Ｊ］．植物生态学报，１９９８，２２（４）：３００—３０２ ［１４］ 刘允芬．中国农业系统碳汇功能［Ｊ］．农业环境保护，１９９８，１７（５）：１９７—２０２ ［１５３ 潘根兴．曹建华，何师意，等．土壤碳作为湿润亚热带表层岩溶作用的动力机制：系统碳库及碳转移特征［Ｊ］．南京农业大学 学报，１９９９，２２（３）：４９—５２ ［１６］ 秦小光，李长生，蔡炳贵．气候变化对黄土碳库效应影响的敏感性研究［Ｊ］．第四纪研究，２００１，２１（２）：１５３—１６１ ［１７３ 刘全友，孙建中，黄银晓，等．海河流域土壤中碳的库存与通量研究［Ｊ］．环境科学学报，ｉ９９４，１４（２）：１７７—１８３ ［１８３ 吴海斌，郭正堂，彭长辉．末次间冰期以来陆地生态系统的碳储量与气候变化［Ｊ］．第四纪研究，２００１，２１（４）：３６６—３７６ Ｓｔｕｄｙ Ａｄｖａｎｃｅ ｉｎ Ｔｈｅ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ａｎｄ Ｓｔｏｒａｇｅ ｏｆ Ｓｏｉｌ Ｃａｒｂｏｎ Ｊｉａ Ｙｕｐｉｎｇ （Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｇｅｏｇｒａｐｈｙ，Ｔａｉｙｕａｎ Ｔｅａｃｈｅｒｓ Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｔａｉｙｕａｎ ０３００１２，Ｃｈｉｎａ） ［Ａｂｓｔｒａｃｔ］ Ｓｏｉｌ ｉｓ ｔｈｅ ｃｏｒｅ ｏｆ ｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ ｅｃｏｓｙｓｔｅｍ．Ｓｔｕｄｙｉｎｇ ｓｏｉｌ ｃａｒｂｏｎ ｉｓ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｔｏ ｅｖａｌｕａｔｅ ｃｏｒｒｅｃｔｌｙ ｔｈｅ ｒｏｌｅ ｏｆ ｓｏｉｌ ｉｎ ｔｈｅ ｃａｒｂｏｎ ｃｙｃｌｅ ｏｆ ｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ ｅｃｏｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ ｔｈｅ ｇｌｏｂａｌ ｃｈａｎｇｅ．Ｎｏｗ，ｔｈｅ ｓｔｕｄｙ ａｄｖａｎｃｅ ｉｎ ｔｈｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ａｎｄ ｓｔｏｒａｇｅ ｏｆ ｓｏｉｌ ｃａｒｂｏｎ ｉｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｅｘｉｓｔｉｎｇ ｉｎ ｔｈｅ ｓｔｕｄｙ ｏｆ ｓｏｉｌ ｃａｒｂｏｎ ａｒｅ ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ ａｎｄ ｔｈｅ ｖｉｅｗｐｏｉｎｔｓ ｔｏ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｉｎ ｆｕｔｕｒｅ ａｒｅ ｓｕｇｇｕｓｔｅｄ． ［Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ］ｓｏｉｌ；ｐｏｏｌ ｏｆ ｃａｒｂｏｎ；ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ａｎｄ ｓｔｏｒａｇｅ；ｇｌｏｂａｌ ｃｈａｎｇｅ