土壤碳密度及储量

一、不同深度土壤碳密度及储量特征

根据式（6-1）～（6-4），鲁东地区表层（0～20cm深）、中上层（0～100cm深）和全层（0～160cm深）土壤碳密度和储量见表6-2。

表6-2 不同深度土壤碳密度与碳含量表

从表6-2可以看出，土壤中TOC，TIC，TC储量和密度均随土壤深度的增加而增大，3种土壤层位的SIC密度分别为0.23kg/m2，1.62kg/m2，2.78kg/m2；SOC密度分别为2.12kg/m2，7.30kg/m2，9.63kg/m2。同全国典型地区SOC密度（表层3.19kg/m2、中上层11.64kg/m2、全层15.34kg/m2）相比，本区各层SOC密度均处于偏低水平。研究区陆域面积占国土面积的0.64%，而中层SOC储量（399.47mt）却仅占全国中层储量（185.7 Pg）的0.22%，说明研究区土壤还有很大的固碳潜力。

从土壤层次来看，表层 SOC储量占全层 SOC储量的 22.05%，这个比例与吉林（23.74%）、四川（17.01%）、湖南（21.84）、河北（21.30%）等多数省份相当，但与西藏（57%）、内蒙古（35.56%）等表层SOC含量丰富的地区相比偏低；中上层SOC储量占全层的75.80%，SOC主要集中在1m深度内，1m以下SOC储量有限；而表层SIC储量仅占全层的8.28%，中上层SIC储量占全层58.25%，这说明SIC主要分布在中层或深层土壤中，而表层土壤储量有限。

图6-1为SOC，SIC储量在不同土壤层次中占土壤TC储量的比例，表层SOC储量占到TC储量的90.21%，但随土壤深度的增加，SOC所占比例逐渐减小，SIC所占比例逐渐增大。这反映了不同深度土壤层TOC受地质背景（母岩、地形地貌等）的影响程度不同，接受外界输入的有机质量也有很大差别。

图6-1 TOC，TIC储量占TC储量的比例随深度的变化图

二、不同统计单元的土壤碳密度及储量

土壤中有机碳是直接与陆地生态系统碳循环动态耦合的，它的变化将直接影响环境变化，且表层土壤有机碳与农业种植及人类活动密切相关，故以下将重点对土壤有机碳在不同土壤类型、地貌类型和土地利用方式中的密度及储量进行研究。

（一）不同土壤类型有机碳密度及储量

研究区不同土壤类型SOC密度和储量见表6-3。由表6-3 可见，不同土壤类型间SOC密度存在明显差异，其中表层SOC密度较高的土壤类型有褐土（2.45kg/m2）、砂礓黑土（2.57kg/m2）、石质土（2.53kg/m2）、水稻土（2.90kg/m2），是山东省表层SOC密度（2.22kg/m2）的 1.10～1.31倍。石质土、褐土是主要的森林土壤，林木（草）凋落物和动物残体富足，土壤有机质含量高；水稻土和砂礓黑土是优质农业土壤，在生产中需合理使用，使有机质含量保持较高水平。棕壤作为本区主要的土壤资源和重要的粮食生产基地，经长期耕种后有机质含量已明显下降，其表层SOC密度（2.04kg/m2）在各土壤类型中偏低，且低于全区表层SOC平均密度（2.12kg/m2）。表层SOC密度较低的土壤类型主要为滨海盐土（1.70kg/m2）、风沙土（0.91kg/m2），风沙土由于其物质组成和成土历史等原因，生物活动相对少，抑制了土壤中有机质的积累，是农业发展的不利因素；滨海盐土有机质含量低，土壤盐化或碱化对作物生长造成影响，需进行盐渍化治理。

表6-3 不同土壤类型TOC密度及储量表

从表层SOC储量来看，全区总储量为116.19mt，其中储量最丰富的为粗骨土（26.71mt）和棕壤（39.99mt），二者累计占总储量的一半以上，潮土（16.70mt）和褐土（12.33mt）储量也较丰富。潮土的SOC密度偏低，但由于分布面积广，约占全区面积的2/5，故储量丰富；褐土的SOC密度仅次于水稻土、砂礓黑土和石质土居第4位，分布面积也较为广泛，SOC储量也较高。值得重视的是水稻土，其面积仅占全省面积的0.49%，而表层SOC储量却占全区的0.67%，碳效应明显，与水稻土相类似的还有砂礓黑土、褐土、石质土，也具有较好的固碳效应。

由图6-2可见，不同土壤类型的中上层、全层SOC密度大小顺序基本一致，但与表层土壤的排序规律不尽相同，如砂礓黑土表层SOC密度＞褐土，而在中上层和全层中褐土SOC密度＞砂礓黑土；不同层次的各类型土壤的SOC密度存在明显差别，其中表层水稻土SOC密度是滨海盐土的1.71倍，中上层石质土SOC密度是潮土的1.29倍，全层褐土SOC密度是潮土的1.21倍。

（二）不同地貌类型土壤有机碳密度及储量

由表 6-4 可见，不同地貌景观下，表层SOC密度以岛屿（3.26kg/m2）和中山（3.19kg/m2）最高，其次是山前倾斜平原（2.46kg/m2）低山（2.38kg/m2）和山间平原（2.26kg/m2），它们均高于全区表层SOC 平均值（2.12kg/m2），往下为丘陵（2.00kg/m2）、微倾斜低平原（1.85kg/m2）。就储量来看，山间平原面积占全区面积的35.60%，表层SOC储量最大，与丘陵一起，二者储量共有87.03mt，占到表层SOC总储量的71.46%；其次是中山和微倾斜低平原，SOC储量比例分别为7.21%，10.29%。SOC储量的这种分布特征同各地貌类型的分布面积比例基本一致。

图6-2 不同土壤类型及层位的SOC密度图

表6-4 不同地貌类型表层（0～20cm深）SOC密度和储量表

地貌类型SOC密度主要与土地利用方式有关。山区土地利用类型以林地为主，山前倾斜平原则以园地或草地为主，山区雨量充沛，林被覆盖率高，植物光合作用将大气中的CO2转化为有机碳最终释放固定在山区土壤中；园地经长期熟化，土壤有机质高，同样有利于有机碳的积累。相比而言，微倾斜低平原区和丘陵区是主要的农业耕作区，受人类活动影响较大，农作物收割、秸秆焚烧均会使碳从土壤中流失；丘陵区土层薄，植被覆盖率低，水土流失导致碳的流失也最为严重。此外与成土母质也关系密切，较高 SOC密度分布区成土母质多为片麻岩类和花岗岩类风化物，如中低山区和局部丘陵区；而在风积物、河流冲积物和海相沉积物母质上发育的土壤碳密度则较低，如微倾斜低平原。

（三）不同土地利用方式下的土壤有机碳密度及储量

土地利用变化是陆地生物圈碳循环最主要驱动力之一，即土壤有机碳密度及储量变化将受到不同土地利用方式的影响。由表 6-5 可见，在耕地利用类型中，灌溉水田是表层 SOC密度最高的土地利用类型，平均值为 3.40kg/m2，是旱地（2.06kg/m2）的1.65倍，且高于全国水田（3.21kg/m2）和旱田（2.84kg/m2）SOC 密度，水浇地（2.27kg/m2）SOC密度接近全省表层SOC密度（2.22kg/m2），旱地最低，为2.06kg/m2；其他用地类型表层SOC密度按林地（2.26kg/m2）、草地（2.22kg/m2）、园地（2.16kg/m2）依次降低，且均＞全区表层SOC密度；而居民及工矿用地（1.94kg/m2）SOC密度偏低，未利用地（沙地和盐碱地）最低，仅为 1.27kg/m2。由于多目标区域地球化学调查获取的介质为土壤样品，水域类型统计数据可理解为河渠、湖泊、水库坑塘等周边土壤的TOC密度，而非水域本身，由表6-5 可知，该用地类型的SOC密度偏低，仅为 1.63kg/m2。由以上可见，植树造林扩大林地、草地和绿化地面积及旱地在现有条件下转为园地，可以起到土壤碳汇作用，保护灌溉水田不被破坏，同时也是保护土壤碳库。

表6-5 不同土地利用类型下表层（0～20cm）土壤有机碳密度和储量表

从储量来看，旱地面积占全区面积的一半以上，表层SOC储量最高，其次为水浇地，二者储量累计 92.51mt，占表层SOC总储量的 79.62%，成为本区表层 SOC的主要储库；尽管灌溉水田的SOC密度最高，但由于分布面积小，其储量仅占山东省的0.74%。

三、表层土壤有机碳储量空间分布特征

由研究区表层SOC密度空间分布图（图6-3）可知，昌邑市北部和东部沿海地带盐碱地和沙地占优势，土壤类型为滨海盐土和新积土，SOC密度最低，＜0.73kg/m2；胶莱盆地以水浇地为主，土壤类型主要为砂礓黑土，SOC密度整体处于中等或偏高水平，在1.70～3.73kg/m2之间，鲁东中低山区，包括崂山、牙山、伟德山、沂山等，土地利用以林地和园地为主，SOC密度较高，＞3.73kg/m2；其他地区土地利用以旱地为主，SOC密度整体处于偏低水平，在0.73～1.70kg/m2之间。

图6-3 表层（0～20cm）SOC密度空间分布图

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