近40年甘肃省耕层土壤有机碳时空分异及影响因素

doi:10.7522/j.issn.1000-694X.2022.00089

摘要/Abstract

摘要：

区域耕层土壤有机碳（Soil Organic Carbon， SOC）调查是明确全球土壤碳储量和认识土壤碳循环的重要任务。利用甘肃省1980s、2000s、2020s等3个时期的耕层土壤调查数据，通过计算耕层土壤有机碳密度（Soil Organic Carbon Density，SOCD），估算了甘肃省耕层有机碳储量。结果显示：（1）1980s、2000s、2020s甘肃省耕层SOC储量分别为97.68、109.14、123.13 Tg，近40年固碳总量约为25.45 Tg，固碳速率为0.012±0.01 kg·m^-2·a^-1，说明当前的农田管理措施有利于研究区耕地土壤长期固碳；40年间河西绿洲灌区、黄土高原区和陇南山地区耕层SOC储量呈增加趋势，甘南高原呈下降趋势。（2）从不同土壤类型来看，黄棕壤固碳速率最大，栗钙土最小。（3）近40年间甘肃省耕层SOC储量总体呈递增趋势，化肥、有机肥施用量以及秸秆还田量的持续增加，提高了作物归还量，进而增加了耕层有机物质含量，最终促进了耕层SOC的累积。

关键词: 土壤有机碳密度, 储量, 时空分异, 甘肃省

Abstract:

Regional soil organic carbon （SOC） in the cultivated layer surveys are important in building an understanding of the global soil carbon cycle. In this paper， we estimated the organic carbon storage in Gansu Province by calculating the soil organic carbon density （SOCD） cultivated layer using soil survey data from three periods： 1980s， 2000s and 2020s in Gansu Province. The results show that：（1） the SOC storage in the cultivated layer of Gansu Province in the 1980s， 2000s and 2020s were 97.68 Tg， 109.14 Tg and 123.13 Tg， respectively， with a total carbon sequestration rate of 0.012±0.01 kg·m^-2·yr^-1 for a total of about 25.45 Tg in the last 40 years， which indicates that the current farm management measures are beneficial to the cultivated soil in the study area for long-term carbon sequestration. During the 40-year period， the SOC storage in the cultivated layer in the Hexi oasis irrigation area， Loess Plateau area and Longnan Hilly area showed an increasing trend， while the Gannan Plateau showed a decreasing trend. （2） From the perspective of different soil types， the rate of carbon sequestration of yellow-brown loam is the largest and that of chestnut-calcium soil is the smallest. （3） In the past 40 years， the SOC storage in the cultivated layer of Gansu Province has generally shown an overall increasing trend. The main influencing factor is the continuous increase in the amount of fertilizer application， the application of organic fertilizer and the return of straw to the field， which has increased the amount of crop return， which in turn increases the content of soil organic matter， and eventually promotes the accumulation of SOC in the cultivated layer.

Key words: soil organic carbon density, carbon storage, spatial-temporal variance characteristic, Gausu Province

中图分类号:

张美兰, 崔增团, 顿志恒, 贾蕊鸿, 张玉霞, 郭世乾, 崔倩怡, 葛承暄, 蔡立群, 董博. 近40年甘肃省耕层土壤有机碳时空分异及影响因素[J]. 中国沙漠, 2022, 42(6): 295-303.

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图/表 5

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区域	SOCD/(kg·m^-2)			碳储量/Tg			固碳总量/Tg 1980s—2020s	固碳率 /(kg·m^-2·a^-1)
区域	1980s	2000s	2020s	1980s	2000s	2020s	固碳总量/Tg 1980s—2020s	固碳率 /(kg·m^-2·a^-1)
河西平原绿洲灌区	2.01	2.19	2.39	22.89	24.41	26.75	3.86	0.010
陇中陇东黄土高原区	1.71	1.88	2.15	59.94	65.97	75.48	15.54	0.011
陇南山地区	1.64	2.23	2.55	11.26	15.27	17.49	6.23	0.023
甘南高原区	3.68	3.58	3.5	3.59	3.49	3.41	-0.18	-0.005

区域	SOCD/(kg·m^-2)			碳储量/Tg			固碳总量/Tg 1980s—2020s	固碳率 /(kg·m^-2·a^-1)
区域	1980s	2000s	2020s	1980s	2000s	2020s	固碳总量/Tg 1980s—2020s	固碳率 /(kg·m^-2·a^-1)
河西平原绿洲灌区	2.01	2.19	2.39	22.89	24.41	26.75	3.86	0.010
陇中陇东黄土高原区	1.71	1.88	2.15	59.94	65.97	75.48	15.54	0.011
陇南山地区	1.64	2.23	2.55	11.26	15.27	17.49	6.23	0.023
甘南高原区	3.68	3.58	3.5	3.59	3.49	3.41	-0.18	-0.005

土类名称	耕层SOCD/（kg·m^-2）			变化 /（kg·m^-2）	固碳率 /(kg·m^-2·a^-1)
土类名称	1980s	2000s	2020s	变化 /（kg·m^-2）	固碳率 /(kg·m^-2·a^-1)
平均	1.81±0.57^c	2.02±0.55^b	2.27±0.49^a	0.46	0.012
黄棕壤	1.17±0.18^c	1.91±0.23^b	2.37±0.27^a	1.20	0.030
棕壤	1.50±0.37^c	2.11±0.44^b	2.66±0.53^a	1.16	0.029
暗棕壤	2.71±0.88^c	3.24±0.78^b	3.29±0.67^a	0.58	0.015
褐土	1.37±0.31^c	1.89±0.32^b	2.29±0.38^a	0.92	0.023
灰褐土	2.07±0.73^c	2.49±0.72^b	2.65±0.50^a	0.58	0.015
黑土	2.64±0.56^c	3.23±0.80a	3.01±0.51^b	0.37	0.009
黑钙土	2.77±0.77^b	3.01±0.59^a	3.13±0.66^a	0.36	0.009
栗钙土	2.87±0.68^a	2.70±0.66^a	2.90±0.71^a	0.03	0.001
黑垆土	1.82±0.39^c	2.01±0.47^b	2.22±0.35^a	0.40	0.010
棕钙土	2.18±0.29^b	2.21±0.44^b	2.59±0.39^a	0.41	0.010
灰钙土	1.88±0.43^b	1.89±0.37^b	2.19±0.39^a	0.31	0.008
灰漠土	1.76±0.34^c	1.92±0.36^b	2.33±0.24^a	0.57	0.014
灰棕漠土	1.77±0.33^c	2.15±0.45^b	2.24±0.36^a	0.47	0.012
棕漠土	1.31±0.21^c	1.62±0.35^b	1.71±0.15^a	0.40	0.010
黄绵土	1.58±0.22^c	1.72±0.31^b	2.03±0.25^a	0.45	0.011
红黏土	1.66±0.50^c	2.06±0.44^b	2.22±0.34^a	0.56	0.014
新积土	1.60±0.36^c	1.84±0.37^b	2.11±0.29^a	0.51	0.013
龟裂土	1.40±0.19^c	1.90±0.25^a	1.67±0.05^b	0.27	0.007
风沙土	1.50±0.17^c	1.71±0.35^b	1.98±0.26^a	0.48	0.012
石质土	1.81±0.37^c	2.08±0.42^b	2.34±0.33^a	0.53	0.013
粗骨土	1.31±0.24^c	1.96±0.14^b	2.22±0.16^a	0.91	0.023
草甸土	1.50±0.23^c	1.71±0.42^b	1.99±0.30^a	0.49	0.012
山地草甸土	2.54±0.82^c	2.90±0.79^b	3.41±0.68^a	0.87	0.022
林灌草甸土	1.67±0.29^c	2.06±0.39^b	2.31±0.44^a	0.64	0.016
潮土	1.57±0.33^c	1.93±0.^51b	2.13±0.38^a	0.56	0.014
沼泽土	1.86±1.26^b	2.33±0.54^a	1.99±0.90^b	0.13	0.003
盐土	1.47±0.23^c	1.71±0.43^b	1.93±0.32^a	0.46	0.012
水稻土	1.47±0.20^c	1.90±0.41^b	2.19±0.29^a	0.72	0.018
灌淤土	1.62±0.32^c	1.78±0.29^b	2.08±0.26^a	0.46	0.012
灌漠土	2.00±0.62^c	2.22±0.51^b	2.40±0.47^a	0.40	0.010
高山草甸土	3.88±0.77^a	3.58±0.61^b	3.87±0.57^a	-0.01	0.000
亚高山草甸土	3.95±0.96^a	3.49±0.55^b	3.61±0.57^b	-0.34	-0.009
高山草原土	2.08±0.09^b	1.99±0.08^b	2.41±0.14^a	0.33	0.008
高山寒漠土	2.70±0.99^a	2.67±1.01^a	2.97±0.88^a	0.27	0.007

土类名称	耕层SOCD/（kg·m^-2）			变化 /（kg·m^-2）	固碳率 /(kg·m^-2·a^-1)
土类名称	1980s	2000s	2020s	变化 /（kg·m^-2）	固碳率 /(kg·m^-2·a^-1)
平均	1.81±0.57^c	2.02±0.55^b	2.27±0.49^a	0.46	0.012
黄棕壤	1.17±0.18^c	1.91±0.23^b	2.37±0.27^a	1.20	0.030
棕壤	1.50±0.37^c	2.11±0.44^b	2.66±0.53^a	1.16	0.029
暗棕壤	2.71±0.88^c	3.24±0.78^b	3.29±0.67^a	0.58	0.015
褐土	1.37±0.31^c	1.89±0.32^b	2.29±0.38^a	0.92	0.023
灰褐土	2.07±0.73^c	2.49±0.72^b	2.65±0.50^a	0.58	0.015
黑土	2.64±0.56^c	3.23±0.80a	3.01±0.51^b	0.37	0.009
黑钙土	2.77±0.77^b	3.01±0.59^a	3.13±0.66^a	0.36	0.009
栗钙土	2.87±0.68^a	2.70±0.66^a	2.90±0.71^a	0.03	0.001
黑垆土	1.82±0.39^c	2.01±0.47^b	2.22±0.35^a	0.40	0.010
棕钙土	2.18±0.29^b	2.21±0.44^b	2.59±0.39^a	0.41	0.010
灰钙土	1.88±0.43^b	1.89±0.37^b	2.19±0.39^a	0.31	0.008
灰漠土	1.76±0.34^c	1.92±0.36^b	2.33±0.24^a	0.57	0.014
灰棕漠土	1.77±0.33^c	2.15±0.45^b	2.24±0.36^a	0.47	0.012
棕漠土	1.31±0.21^c	1.62±0.35^b	1.71±0.15^a	0.40	0.010
黄绵土	1.58±0.22^c	1.72±0.31^b	2.03±0.25^a	0.45	0.011
红黏土	1.66±0.50^c	2.06±0.44^b	2.22±0.34^a	0.56	0.014
新积土	1.60±0.36^c	1.84±0.37^b	2.11±0.29^a	0.51	0.013
龟裂土	1.40±0.19^c	1.90±0.25^a	1.67±0.05^b	0.27	0.007
风沙土	1.50±0.17^c	1.71±0.35^b	1.98±0.26^a	0.48	0.012
石质土	1.81±0.37^c	2.08±0.42^b	2.34±0.33^a	0.53	0.013
粗骨土	1.31±0.24^c	1.96±0.14^b	2.22±0.16^a	0.91	0.023
草甸土	1.50±0.23^c	1.71±0.42^b	1.99±0.30^a	0.49	0.012
山地草甸土	2.54±0.82^c	2.90±0.79^b	3.41±0.68^a	0.87	0.022
林灌草甸土	1.67±0.29^c	2.06±0.39^b	2.31±0.44^a	0.64	0.016
潮土	1.57±0.33^c	1.93±0.^51b	2.13±0.38^a	0.56	0.014
沼泽土	1.86±1.26^b	2.33±0.54^a	1.99±0.90^b	0.13	0.003
盐土	1.47±0.23^c	1.71±0.43^b	1.93±0.32^a	0.46	0.012
水稻土	1.47±0.20^c	1.90±0.41^b	2.19±0.29^a	0.72	0.018
灌淤土	1.62±0.32^c	1.78±0.29^b	2.08±0.26^a	0.46	0.012
灌漠土	2.00±0.62^c	2.22±0.51^b	2.40±0.47^a	0.40	0.010
高山草甸土	3.88±0.77^a	3.58±0.61^b	3.87±0.57^a	-0.01	0.000
亚高山草甸土	3.95±0.96^a	3.49±0.55^b	3.61±0.57^b	-0.34	-0.009
高山草原土	2.08±0.09^b	1.99±0.08^b	2.41±0.14^a	0.33	0.008
高山寒漠土	2.70±0.99^a	2.67±1.01^a	2.97±0.88^a	0.27	0.007

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