SoilOR050428C(shi).ppt

中国土壤有机碳库量的分区特征研究 （Regional Patterns on Soil Organic Carbon Storage of China ）,史学正、于东升、孙维侠 中国科学院南京土壤研究所 Shi X.Z. , Yu D.S., Sun W.X. Institute of Soil Science, CAS, Nanjing, China,土壤碳库的作用（Introduction）,土壤有机碳库(SOC)是陆地生态系统中重要的碳库之一 它对于温室效应与全球气候变化同样具有重要的影响 世界各国对土壤有机碳库储量倍受关注 并积极开展研究(Eswarran et al., 1993; Schlesinger et al., 1990; Lacelle et al., 1997),大气 Atmosphere 750Pg,土壤 Soil 1500Pg,植物 Vegetation 550Pg,Terrestrial system (About is SOC),2 times,About 3 times,全球有机碳存储Global organic carbon storage,土壤有机碳微小的变化就会影响大气中温室气体的浓度进而引起全球气候变化,土壤有机碳库研究进展 Advances in SOC Storage Research,World Bohn 的研究指出土壤有机碳储量约为2949Pg 而Bolin 的研究结果为710Pg China 土壤图比例尺为 1:4,000,000, 土壤属性数据来自于中国土种志(六卷) 2473个土壤剖面,Tropical and subtropical China 10.6Pg (Zhao Q.G. et al. , 1997) China 92.4Pg (Wang S. Q. et al., 2000) China 185.7Pg (some scientists ) China 50.0Pg (other scientists),这些不同研究结果之间相差竟达3倍之多 !,结果存在巨大差异的原因 Reasons of variation,土壤数据存在的最大问题是空间分辨率不高 土壤图的比例尺太小(1:1000万1：400万） 表征土壤分布的空间精度太低 土壤剖面数目太少 在同一研究中从236个到2,473个 有机碳密度估算的方法不同 加权平均值 中值 剖面计算值,利用更为详细的土壤数据库 估计中国土壤有机碳储量 这些结果可作为今后陆地生态系统碳循环研究的基准 中国土壤有机碳存储在不同分区的分布特征 行政大区（华北、东北、西南等） 流域（黄河流域 、长江流域等） 美国土壤系统(Soil Taxonomy)土纲 （淋溶土、干旱土等） 不同生态系统（森林、草地等） 等 这些研究结果可以为区域固碳政策的制定提供科学依据,土壤有机碳库及其分区研究 SOC and its regional pattern of China,土壤数据基础Materials and methods,中国以往的很多研究工作都是基于1:4,000,000土壤图来完成的 在我们的研究工作中采用1:1,000,000土壤数据库来估算中国有机碳储量 更详细的土壤空间数据库 (数字土壤图) 更多的土壤剖面数据 中国土壤参比系统 (中国土壤发生分类GSCC（Genetic Soil Classification of China - 美国土壤系统分类ST(Soil Taxonomy) GSCC-WRB),中国1:100万土壤数字化图 1:1,000,000 Soil Database of China,美国土壤调查和数据库建设方面的权威杂志“Soil Survey Horizons” 作为封面文章刊出。称“中国的土壤图迈向数字化”。,中国数据库建设进展引起 美国有关方面的高度重视,1:4M与1:1M的对比 Comparison of 1:4 M with 1:1 M,Soil Map of Taihu Lake Region at Scale of 1:4M,Soil Map of Taihu Lake Region at Scale of 1:1 M,1:4M与1:1M的对比 Comparison of 1:4 M with 1:1 M,Soil Profile Data of 2,473 at Scale of 1:4M,Soil Profile Data of 7,300 at Scale of 1:1M,土壤剖面数增加了约2倍 整个中国1:100万土壤数据库要比前人广泛使用的1:400万 数据库要详细100倍，二个数量级,土壤剖面有机碳的估算方法（Materials and methods）,中国土壤7300个剖面（0100cm）和表层（020cm）的有机碳密度 土壤剖面有机碳密度的计算模型如下 :,SOCD: 土壤剖面有机碳密度（kg/m2） i: 第i层2mm砾石含量（体积%） i: 第i层土壤容重（g/cm3） Ci: 第i层土壤有机碳含量（C g/kg） Ti: Ti为第i层土层厚度（cm） n : 参与计算的土壤层次总数,中国土壤参比系统 (GSCC-ST, GSCC-WRB) 中国绝大多数土壤数据使用的是土壤发生分类 (GSCC) 红壤( Red soils ) 黄壤(Yellow soils) 暗棕壤（dark brown soil） （国际上不通用） 国际上还没有一个统一的土壤分类系统 现在国际上广泛使用二个主流分类 美国土壤系统分类ST (Soil Taxonomy） 国际土壤参比基础WRB (World Reference Base for Soil Resources ）,土壤参比基础Materials and methods,中国土壤参比系统（Chinese Soil Reference System）,2006年第一期 在国际土壤学权威杂志 SSSAJ （Soil Science Society of American J.) 上刊出了我们有关 土壤参比的封面文章 这是该杂志首次刊出 中国土壤学家的 封面文章,主导了国际土壤 参比研究的方向,不同分区的基础（Materials and methods）,1:1,000,000 行政区划图 （Map of Administrative Regions） 流域图 （ Map of River Watersheds） 中国土地覆盖分类图 （ Map of Land Cover of China） DEM数据(1:1,000,000) 通过土壤类型名称由土壤发生分类（GSCC）到美国土壤系统分类（ST）的参比转换后制作而成的1:1,000,000 土壤图（Shi et al, 2004, Chinese Science Bulletin；Shi et al., 2006, Soil Science Society of American J. ),中国土地覆盖图Map of land covers of China,主要流域分布图Map of main watersheds of China,中国土壤有机碳储量SOC Storage of China,对 1:1,000,000 有机碳密度图的85,000个多边形的统计结果表明 中国土壤面积共有 9.281106 km2 总有机碳储量为 89.14 Pg 平均有机碳密度为 96.0 t C/ha 有机碳密度和储量在不同的多边形中变化很大 最低的有机碳密度为 1.43 t C/ha 最高的为 4463 t C/ha 相差 3000多倍,中国有机碳密度分布图 （Map of SOC Density of China）,各行政大区土壤有机碳储量及密度 （SOC Density and Storage in Great Administrative Regions of China）,各流域土壤有机碳储量及密度 （SOC Density and Storage in Different River Watersheds in China）,ST土纲的中国土壤有机碳储量和密度 （SOC Density and Storage in Various ST Soil Orders of China）,不同类型生态系统的土壤有机碳储量及密度 （SOC Density and Storage in Various Ecosystem Regions of China）,*仅表明城市生态系统、水体生态系统从80年代中期到本世纪初扩展占用土壤的有机碳库状况,不同海拔高度地区的土壤有机碳储量及密度（SOC Density and Storage of Altitude Zone in China ）,土壤有机碳密度与海拔高度的关系 （Relationship between Altitude and SOC Density ）,SOCD = 2E-18H 6 - 2E-14H 5 + 3E-11 H 4 + 1E-07 H 3 - 0.0003 H 2 + 0.1591 H + 90.626 (H 2750 m，R 2 = 0.8862） SOCD = 4E-18 H 6 - 1E-13 H 5 + 1E-09 H 4 - 9E-06 H 3 + 0.0308 H 2 - 56.211 H + 41361 (7000 m H 2750 m，R 2 = 0.9834）,土壤有机碳密度与大气温度的关系（Relationship between air temperature and SOC density ）,SOCD = 8E-06 T 6 - 0.0002 T 5 - 0.0037 T 4 + 0.1673 T 3 - 0.5219 T 2 - 14.621 T + 150.29 (R 2 = 0.8579）,土壤有机碳密度与土壤干旱指数的关系（Relationship between Soil Aridity Index and SOC Density）,SOCD = -2E-07 AI 5 + 5E-05 AI 4 - 0.0061 AI 3 + 0.3232 AI 2 - 8.4309 AI + 133.31（R 2 = 0.9671）,结论（Conclusions),中国土