土壤有机碳库及其研究进展综述
201128006514041 中科院地球化学研究所 张永佳
大气CO2 浓度增加引起的全球变化是目前人们共同关注的一个全球问题。土壤是陆地生态系统中最大的有机碳库，其较小的变幅即能导致大气CO2 浓度较大的波动，因而在全球碳循环过程中起着极其重要的作用。当前,对土壤碳库的动态过程与影响因素的认识仍有许多不清楚的地方,因为土壤有机质是由各种有机物组成的复杂系统，通常根据有机碳的不同周转时间，将土壤有机碳库划分为活性碳库（Ca）、缓效性碳库（Cs）和惰效性碳库（Cr）。
土壤有机碳的空间分布包含两方面的内容，一是指其随土壤深度的变化，即在垂直方向上的分布；另一是指其随不同地理位置上的变化，即水平方向上的分布。土壤有机碳在空间分布的研究对模拟农业耕作土壤有机碳影响、评估土壤侵蚀对有机碳的影响以及营养元素的生物地球化学循环的模型模拟等方面的研究具有重要意义。在不同的土壤深度，由于其物理性质和有机碳含量不同，其对全球碳循环的贡献也有差异。一些研究表明，土壤有机碳的年龄随着土壤深度的增加而增加，可见深层土壤有机碳的惰性相应更大。因此，研究土壤有机碳随土壤深度分布对于进一步了解不同深度曾中碳的动态变化及其对全球碳循环和温室
气体浓度的影响具有重要意义。而土壤有机碳的水平分布格局则可为区域土地利用和管理以及如何维持区域有机碳提供理论依据。
土壤有机碳库的影响因素较多。受气候、土壤理化特性以及人类活动等诸多物理、生物和人为因素的影响，尤其是这些因子间的相互作用对土壤有机碳的动态变化至关重要。在土壤有机碳的储蓄过程中，气候因子起着重要的作用。一方面，气候条件制约植被类型、影响植被的生产力，从而决定输入土壤的有机碳量；另一方面，从土壤有机碳的输出过程来说，微生物是其分解和周转的主要驱动力，气候通过土壤水分和温度条件的变化，影响微生物对有机碳的分解和转化。土壤理化特性在局部范围内影响土壤有机碳的含量，一般认为，土壤中的有机碳量随粉粒和粘粒含量的增加而增加。但也有研究表明土壤质地与土壤有机碳量之间没有明显关系，说明质地对土壤有机碳的影响在不同的地区有明显差异，也体现了当前研究的不足。除自然因素之外，人类活动作为有机碳库的重要影响因素之一，在土地利用方式、耕作和管理方式方面改变着土壤有机碳库的储量。
建立一个综合气候、土壤、生物和人类活动影响因素的生态系统模型并用以研究陆地生态系统碳循环尤为重要，这也是客观估计中国陆地生态系统碳循环过程中CO2 源汇强度的时空分布特征及对全球碳循环作用的一条有效途径，但关于完整的陆地生态系统碳循环的模型尚未问世。国外有关土壤碳循环方面的模型
开发较多，针对不同研究的目的和内容、要求，模型的类型从相关关系模型到机理过程模型。模型方法最大的特点是能够根据大量的实测数据和气候变化模拟数据，预测和反推土壤碳蓄积量的大小及变化，给出不同情境下的土壤碳蓄积量动态变化趋势，探讨土壤有机碳蓄积和固定潜力，分析气候变化对土壤碳蓄积的不同综合影响。国内土壤有机碳循环模型研究始于80 年代，但主要是静态模型,关于动态模型的研究国内进展缓慢，目前国内用于全球变化研究的动态模型大多是根据生态系统的特点对国外有关模型的改进。静态模型主要是有关土壤有机碳库估算的模型。
土壤是气候变化的记录者, 土壤碳循环研究是确定陆地生态系统与全球变化相互关系的有效方法, 是认识农、林生态系统生产潜力的重要手段。 我国面临着严峻的人口、资源和环境问题, 在人口急剧增长的情况下, 人为地改变土壤利用类型和不合理利用, 加之自然环境变化的影响, 使得土地生产力发生严重的退化现象. 这也势必影响到土壤碳的贮存和循环。今后, 在科学研究上, 需要我们研究者共同努力与更加密切的合作, 对于土壤有机碳库的动态变化过程和数量等方面的研究, 在定性与定量上向着更加准确的方向发展, 为探讨减少人为碳素排放、增加土壤碳储存、延长碳的驻留时间等问题打下坚实的理论基础。
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