土壤碳储量计算方法
土壤碳储量计算方法?
一、数据来源及处理
本研究数据一是本次多目标区域地球化学调查数据。样品采集于2007年，土壤样品采用网格布样法采集，表层土壤采样密度为1件/km2；同时采集深层土壤样品，采样密度为1点/4km2，平原区采样深度1.5～2.0m，山地丘陵区采集的是1.2m以下土柱；共采集表层土壤样品55 370件，深层土壤样品12 540件。按4个相邻网格（表层样4km2，深层样16km2）的样品组合为一个样品进行分析。采用X射线荧光光谱、等离子光谱、氢化物原子荧光光谱、发射光谱等大型精密仪器分析54项元素（指标），其中土壤有机碳、全碳采用经硫酸、重铬酸钾消解后，硫酸亚铁铵容量法进行测定，分析检出限0.02%，准确度和精密度合格率均为100%。样品采集、分析及质量监控按中国地质调查局《多目标区域地球化学调查规范（DD2005—01）》执行。二是山东省第二次土壤普查数据，山东省于20世纪80年代中期（1985～1986年）进行了全省第二次土壤普查，从中收集了表层不同类型土壤的879个有机质数据。
将山东省第二次土壤普查获得的1：50万土壤有机质含量分布图矢量化。利用MapGIS软件对所收集的879个有机质数据进行空间加密插值重新成图，利用MapGIS空间分析功能把多目标调查分析点位与“新图”进行相交分析，提取山东省第二次土壤普查时期与多目标调查同点位的有机质含量数据，再除以Bemmelen系数1.724得到山东省第二次土壤普查有机碳含量数据。
二、插值数据误差统计
多目标区域地球化学调查获得的土壤地球化学数据，使计算的土壤碳密度及储量可以客观地反映研究区土壤中碳的分布现状。但是，在用山东省第二次土壤普查土壤有机质数据来估算1985年土壤有机碳储量的过程中，运用了人为加密插值方法，插值过程不可避免的产生误差，只有误差较小的情况下，插值数据才有意义。本研究以山东省第二次土壤普查实测数据为参照，对插值后提取的879个数据所产生的误差进行了分析。
利用MapGIS软件提取插值后879个实测点位在山东省第二次土壤普查时期的土壤有机碳含量数据，并与实测含量数据比较（表6-1）。实测土壤有机碳含量范围为0.023%～2.129%，均值为0.533%；插值后所提取的879个点位的土壤有机碳含量范围为0.141%～1.336%，均值为0.534%。虽然提取的插值数据极值较实测值极值有很大变化，插值极差值是实测的56.74%，但含量均值仅变化了0.19%，中位数仅变化了0.59%。可认为，插值过程中产生一定的误差，运用插值获得的表层土壤有机碳数据在一定程度上能反映1985年的土壤有机碳含量状况，在没有更准确的资料情况下，利用这些数据也使研究土壤有机碳时空变化得以实现。
表6-1 山东省第二次土壤普查实测与插值有机碳数据特征参数对比表
三、土壤碳储量计算方法
单位面积一定深度的土体中碳（包括有机碳和无机碳）储量为土壤碳密度（soil carbondensity，简称为SCD），4km2范围内，一定深度土体中碳的储量为单位土壤碳量（unit soil carbon amount，简称为USCA）；一定面积和深度土体中碳的总量为土壤碳储量（soil carbon reserve，简称为SCR）。本研究采用了0～0.2m，0～1.0m和0～1.5m 3种不同的土层深度分别代表表层、中上层和全层土壤。
根据中国地质调查局《基于多目标调查的土壤碳储量估算方法》，土壤有机碳和无机碳密度计算应采用不同的计算公式，这一方法认为土壤有机碳含量符合从表层到深层逐渐递减的指数曲线模型（y=αebx）空间变化规律，其计算土壤碳密度的本质是对土壤剖面在垂直（z）方向上的积分，结果相当于土壤碳含量曲线与坐标轴围成的面积，采用该方法计算的有机碳密度误差最小。而土壤无机碳含量剖面接近直线模型（y=αx＋b），从表层到深层含量均匀递减，故采用直线模型法计算无机碳在任意深度（0～1.5m）内的平均含量，进而求取土壤无机碳密度。
土壤有机碳密度（soil organic carbon density，简称为SOCD）计算公式为
SOCD=D×ρ×TOC×10 （6-1）
鲁东地区农业生态地球化学研究
土壤无机碳密度（soil inorganic carbon density，简称为SICD）计算公式为
SICD=D×ρ×TIC×10 （6-3）
鲁东地区农业生态地球化学研究
式中：SOCD和 SICD分别为土壤有机碳和无机碳密度，kg/m2；TOC 和 TIC 分别为一定深度内土壤有机碳和无机碳平均含量，%；TOC1和 TOC2分别为表层土壤和深层土壤有机碳实测含量，%；TIC1和 TIC2分别为表层土壤和深层土壤无机碳含量，%；由全碳实测数据减有机碳取得；d1取表层土壤取样中间深度，数值为0.1m；d2为深层土壤取样实际深度，范围为1.2～1.8m，平均为 1.6m；D 为所要计算碳量的深度，分别取0.2m，1.0m和1.6m；ρ为土壤容重，g/cm3；10 为单位换算系数。土壤容重数据取自闫鹏等（1994）。
使用以上求出的“土壤碳密度”乘4×103，即为单位土壤碳量（USCA），单位为t；对统计范围内的所有单位土壤碳量求和，即为土壤碳储量（SCR），单位为 t。土壤有机碳量（SOCR）与无机碳量（SICR）之和为土壤全碳量（USCR）。