河北省南部平原区土壤有机碳储量估算

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1、第37卷第2期2010年4月中国地质GEoLoGYINCHINAV01．37，No．2Apr．，2010河北省南部平原区土壤有机碳储量估算李随民1栾文楼1宋泽峰1崔邢涛1马忠社2(1．石家庄经济学院资源学院，河北石家庄050031；2．河北省地质调查院，河北石家庄050052)提要：土壤中碳储量的估算是当前研究全球大气碳循环和变化的基本问题。本文以河北省多目标地球化学调查所获大量土壤数据为基础，在GIS平台中采用中国地质调查局提出的“单位土壤碳含量”概念．按土壤类型和土地利用分类两种划分方式计算了河北省南部平原区土壤有机碳储量。结果表明，河北省南部平原区土壤有机碳储量为8194024

2、98t．平均有机碳储量为13206．1t／km2。关键词：有机碳：土壤碳储量：河北省南部平原中图分类号：P59文献标志吗：A文章编号：1000—3657(2010)02—0525—05大气CO，浓度急剧升高与全球变暖是当今最令人关心的环境问题。工业自身减低CO，排放是一个很复杂的问题，会影响到国计民生。在这种情况下，自然科学工作者提出农业土壤作为大气CO：(主要的温室效应气体)库的构想。北美土壤科学家在调查和分析土壤和农业现状后．认为只要农民持续采用他们称之的有利土壤固定CO，的农业措施．美国和加拿大两国土壤将在今后20年内储存11亿t有机碳素。另一方面。增加土壤有机碳含量也是提高土

3、壤肥力、增加农业资源持续利用的主要途径之一。土壤碳分为有机碳(SOC)和无机碳(SIC)两大部分。其中无机碳相对稳定，且所占的比例较小，与大气碳交换量少：而有机碳则与大气进行着频繁地CO：交换，其交换的有机碳储量大约占陆地表层生态系统碳储量的2／3。因此．精确估计土壤有机碳储量是当前全球陆地表层碳循环研究的重点内容。中国地质调查局自1999年以来在全国实施多目标区域地球化学调查．该调查系统地测定有机碳与全碳含量．获得了土壤中高密度和大数据量的碳分布数据信息．为精确计算土壤碳储量和估算土壤碳库提供了新的途径，具有重要的科学价值和现实意义。本文以河北省多目标区域地球化学调查所取得的数据为

4、基础．按土壤类型和土地利用方式分别计算了1．8nl土壤厚度内有机碳的储量．为河北省土地合理规划利用及研究大气碳循环提供了基础数据。1样品采集与分析样品数据来源于河北省地质调查院承担的“河北省农业地质调查”项目。土壤数据分表层(毗0cm)和深层(150"--200cm)两部分。其中表层样品采样密度为1~2个点／km2。采样深度为0~0．2m：深层样品采样密度为1个点／4km2．采样深度为1．5m以下。连续采样至2．0m。土壤测量表层样品按1个点／4km2组合分析．深部样品按1个点／16km2组合分析。依据中国地质调查局《多目标区域地球化学调查规范(1：257Y)DD2005—01》的规

5、定，样品分析了有机碳、全碳等54项元素指标。其中有机碳采用重铬酸钾容量法分析，分析检出限为0．1％。为有效控制系统误差。测试精度实行全国质量监控制度。2土壤有机碳储量计算方法本文以中国地质调查局奚小环等人提出的土壤有机碳储量计算方法，即以4km2为计算单位(土壤收稿日期：2009-07-03；改回日期：2009-09-28基金项目：中国地质调查局“河北省农业地质调查”项目(200414200007)资助。作者简介：李随民，男，1971年生，博士，副教授，主要从事地球化学和地学信息处理的教学和研究工作；E-mail：smli71@163．c嘟。526中国地质2010钲表层样品分析单元)

6、。按1．8m土壤深度来估算河北南部平原区土壤有机碳储量。具体计算方法及实现过程如下：表层和深层土壤碳含量平均值．代表该计算单位内土壤层平均碳含量，称为单位土壤层平均碳含量。单位土壤层平均碳含量与采样深度乘积代表计算单位内一定深度土壤的平均碳含量．称为单位土壤深度平均碳含量。即：单位土壤深度平均碳含量=ffoc表+TOC深)÷2x1．8式中TOC表为表层土壤碳含量，TOC深为深层土壤碳含量；1．8为土壤采样深度(柚。单位土壤深度平均碳含量惭)与单位土壤面积(4k确、土壤容重(t／m3)的乘积，称为单位土壤碳含量(t)。即：单位土壤碳含量=[ffoc裹+TOC探)+2x1．83×4x10

7、6x土壤容重一定区域内土壤碳储量为该地区所有单位土壤碳含量之和，即：土壤碳储量=∑单位土壤碳含量3土壤有机碳储量估算实现过程将表层、深层组合样品按2km和4km网格单元大小进行插值。分别形成表层、深层土壤有机碳含量分布图。利用ArcGIS软件空间分析模块中CellStatistics功能．完成4km2网格大小的单位土壤层平均碳含量计算。由于样品有机碳分析检出限为0．1％。因此可按0．1间隔对上述平均碳含量图层进行重分类(Reclassify)。使结果图层为