The Spatial-temporal variance characteristic of soil organic carbon in cultivited land of Gansu Province and its influencing factors in the 40 years from 1980 to 2020

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

Journal of Desert Research ›› 2022, Vol. 42 ›› Issue (6): 295-303.DOI: 10.7522/j.issn.1000-694X.2022.00089

The Spatial-temporal variance characteristic of soil organic carbon in cultivited land of Gansu Province and its influencing factors in the 40 years from 1980 to 2020

Meilan Zhang¹^,²(), Zengtuan Cui¹(), Zhiheng Dun¹, Ruihong Jia¹, Yuxia Zhang¹, Shiqian Guo¹, Qianyi Cui³, Chenxuan Ge¹, Liqun Cai⁴, Bo Dong⁵

^1.General Station of Gansu Cultivited Land Quality Construction and Protection，Lanzhou 730020，China
^2.Northwest Institute of Eco-Environment and Resources，Chinese Academy of Sciences，Lanzhou 730000，China
^3.Shenzhen Campus of Jinan University，Shenzhen 518053，Guangdong，China
^4.College of Resources and Environment，Gansu Agricultural University，Lanzhou 730070，China
^5.Institute of Dryland Agriculture，Gansu Academy of Agricultural Sciences，Lanzhou 730070，China

Received:2022-01-29 Revised:2022-06-01 Online:2022-11-20 Published:2023-01-09
Contact: Zengtuan Cui

Abstract

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

CLC Number:

Meilan Zhang, Zengtuan Cui, Zhiheng Dun, Ruihong Jia, Yuxia Zhang, Shiqian Guo, Qianyi Cui, Chenxuan Ge, Liqun Cai, Bo Dong. The Spatial-temporal variance characteristic of soil organic carbon in cultivited land of Gansu Province and its influencing factors in the 40 years from 1980 to 2020[J]. Journal of Desert Research, 2022, 42(6): 295-303.

Figures/Tables 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

[1]	Mengzhu Liu, Yanfang Wang, Hongwei Pei. The changes of land use and carbon storage in the northern farming-pastoral ecotone under the background of returning farmland to forest （grass） [J]. Journal of Desert Research, 2021, 41(1): 174-182.
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The Spatial-temporal variance characteristic of soil organic carbon in cultivited land of Gansu Province and its influencing factors in the 40 years from 1980 to 2020

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