提高陆地生态系统固碳增汇能力是如期实现“双碳”目标最为经济、绿色的途径之一。土壤颗粒态有机碳与矿物结合态有机碳作为重要的土壤有机碳组分，是精细诊断陆地生态系统碳循环变化的关键。已有研究表明气候变暖改变了陆地生态系统碳循环，同时对植物和微生物源有机碳输入产生影响，但关于土壤有机碳组分对气候变暖响应及其影响因素的研究尚未有统一结论。论文系统介绍了土壤颗粒态和矿物结合态有机质分组框架；阐述两种组分形成、转化和稳定过程；梳理目前学术界关于土壤颗粒态有机碳和矿物结合态有机碳对气候变暖响应及其影响因素的研究进展。在此基础上讨论现有研究的不足和未来面临的挑战，并提出目前亟需解决的关键科学问题及未来研究方向，以期为制定土壤有机碳管理措施和应对气候变化提供一定的理论参考。

【目的】土壤矿物结合态有机碳是土壤有机碳固持的重要机制之一。探讨不同利用方式下土壤有机碳及矿物结合态有机碳(

在黑龙江省伊春市带岭区凉水国家自然保护区原始红松针阔混交林内,选择3个代表林隙作为试验样地,运用网格法布设采样点,在生长季(6—10月)对表层土壤(0~20 cm)颗粒有机碳(POC)和矿物结合有机碳(MOC)含量进行连续测定,采用经典统计学和地统计学相结合的方法,分析土壤POC和MOC的时空异质性。结果表明:土壤POC和MOC含量随月份变化显著,大体呈现出先升后降然后又明显升高的趋势,但MOC变化滞后于POC;土壤POC(CV:50.5%~94.4%)和MOC(CV:31.5%~50.5%)含量均存在空间异质性,其变异均为中等程度变异;方差分析表明,月份对土壤POC和MOC含量均具有极显著影...

[目的]探究人工林恢复过程中的土壤颗粒态碳氮含量变化特征,为研究土壤碳氮动态对人工林恢复的响应机制提供依据。[方法]选择金沙江元谋干热河谷天然灌草丛(对照样地,CK)和不同林龄阶段的新银合欢林地(新银合欢幼龄林(SL)、中龄林(ML)和成龄林(LL))为研究对象,研究天然灌草丛和不同阶段新银合欢林地土壤颗粒态碳氮含量的变化特征。[结果]与天然灌草丛相比,新银合欢林分显著影响土壤有机碳(SOC)、总氮(TN)、颗粒态有机碳(POC)、颗粒态有机氮(PON)、POC/SOC、POC/PON和颗粒态质量比例;SOC和TN含量在成龄林阶段最高,而POC、PON、POC/SOC、POC/PON均在中龄林阶段最高。[结论]新银合欢入侵干热河谷灌草丛会显著改变土壤碳氮动态及其稳定性,成龄林阶段的土壤养分含量最高,而中龄林阶段土壤稳定性最低。该研究为综合评价新银合欢人工林在提升干热河谷土壤生态功能方面提供科学依据和数据支撑。

为了探讨土地利用方式对土壤有机碳固定的影响,论文以乔木、灌木、草地和农田等不同植被类型,纯林和混交两种栽培模式的黄土台塬为研究对象,进行了土壤有机碳(SOC)和颗粒有机碳(POC)分析。结果表明:不同土地利用方式土壤SOC和POC在0~100 cm土体中均存在差异,尤以0~40 cm深度突出,其中灌木林地和天然草地在整个剖面上可积累更多的SOC和POC;不同土地利用方式土壤细颗粒有机碳(FPOC)含量、分配比例及其在剖面上的分布变化均小于粗颗粒有机碳(CPOC),在0~100 cm土体中,CPOC敏感性指标分别为SOC、FPOC和POC总量的2.66~13.56、3.75~5.99和2.58~...

根据 1993年 11月至 1994年 10月间 9个航次的调查结果 ,讨论了桑沟湾养殖海域POC的分布与特征。结果表明 ,受海水养殖生产及风搅动等因素的影响 ,该湾的POC有显著的平面分布和季节变化。但其POC的垂直分布无显著性差异 ;该湾的POC与Chl a之间呈正相关关系 ;与其它海域的估算结果相符 ,POC与POCB比值的较高值出现在有利于浮游植物生长的季节 ,反之 ,因温度降低或营养物质缺乏使浮游植物生长受限时 ,该比值降至最低点。该湾单位水柱下真光层中POC的τ值为 2 9d。

[目的]量化长白山原始阔叶红松林和杨桦次生林土壤颗粒有机碳和黑碳含量及分布特征,为研究东北森林土壤有机碳分布和积累提供依据。[方法]采用粒径分组方法测定原始阔叶红松林和杨桦次生林土壤表层(A_(11))和亚表层(A_(12))颗粒有机碳(POC)和黑碳(BC)含量,分析其与土壤基本性质(有机质、含水量、p H值、粘粒和团聚体等)的关系。[结果]表明:(1)两种森林类型土壤A_(11)和A_(12)POC含量分别为31.89 88.00、5.25 19.45 g·kg(-1),BC含量分别为8.43 22.

选取湘东丘陵区4种典型母质发育的林地土壤(花岗岩红壤、板岩红壤、第四纪红土红壤、酸性紫色土),分层次采集土壤剖面样品,采用物理分组方法,研究深层土壤颗粒有机碳(POC)及其组分(粗颗粒有机碳CPOC、细颗粒有机碳FPOC)的数量分布和分配比例,探讨POC及其组分与土壤有机碳、质地的关系。结果表明,4种土壤剖面POC储量介于2.63-11.59 t/hm2,以花岗岩红壤最高,其次为板岩红壤,第四纪红土红壤和酸性紫色土相对最低。4种土壤POC占SOC的比例(POC/SOC)介于1.5%-13.9%,花岗岩红壤POC/SOC随剖面加深而升高,板岩红壤和第四纪红土红壤则降低,紫色土POC/SOC在40...

对土壤有机碳作用的综述研究显示:直至20世纪末,对于土壤有机碳的研究主要集中于阐明具不同化学结构有机物质在土壤中的功能,如胡敏酸、富里酸、黄腐酸的化学结构特征及在土壤肥力中的作用。中欧近年的研究则更关注按照有机碳在土壤中的转化特征进行分组,尝试建立这一分组与土壤有机碳功能的关联。按照转化特征,土壤有机碳可分为稳定性有机碳和营养性有机碳两大类型。前者主要指封存于土壤黏粒中的有机碳,很难被土壤微生物分解和矿化。后者主要指通过作物收获后地表及根系残留物、还田秸秆、有机肥施肥进入土壤的有机碳,是土壤有机碳中易于转化的、活跃的组分,也是形成土壤腐殖质和团聚体的主要前体物质。对土壤肥力具有重要意义。多点长期定位试验研究结果显示:土壤有机碳含量实际上表达了土壤中有机碳输入与分解两个过程的动态平衡。当输入量小于矿化量,将导致土壤有机碳含量和土壤肥力下降。当每年输入的有机碳量大于矿化量,土壤有机碳含量会持续上升;直至每年输入量与矿化量相等,土壤有机碳含量不再增加,此时,土壤有机碳含量达到平衡点。在一般农业生产条件下,达到平衡点的时间周期为20—30年。在营养性有机碳投入量过高情况下,这一动态平衡系统也会导致入多出多,达到新的平衡点后,每年会有高量土壤有机物质的矿化,从而引起农田土壤中矿质养分,特别是矿质氮的流失,进入水体及大气环境中。为实现土壤培肥和环境保护双重目标,农田土壤营养性有机碳的投入量应以有机碳的矿化流失不致产生环境风险为宜。新的研究还证实:营养性有机碳进入农田后,在土壤生物作用下分解为一系列短链化合物,再通过生物构建作用与土壤矿物颗粒形成土壤团聚体,并以此对多项土壤肥力性状发挥积极作用。受土壤中腐殖化、有机碳分解等不同过程影响,土壤团聚体持续发生着聚合和崩解,只有持续而丰富的营养性有机碳输入,才能维持土壤中总有机-无机团聚体的稳定度。多点长期定位试验结果揭示:土壤有机碳含量主要取决于气候条件、土壤质地与土地利用类型。在人为因素中,土地利用方式的变化对土壤有机碳含量的影响最大,而施肥、秸秆还田、耕作等农作措施对土壤有机碳含量的影响比较小。耕地土壤上,作物类型不同,其典型的耕作和收获方式不同,收获后存留地表和土壤中的根系残留物数量和质量不同,有机质生成能力不同。在种植有机质消耗性作物时,需要注意在轮作制度中引入有机质增加型作物或施用有机肥料,以保持土壤肥力。

在土壤有机碳库中,土壤活性有机碳对物理、化学等干扰因素响应最为敏感,在养分循环中起着重要的作用,土地利用方式的变化是引起土壤活性有机碳的变化最主要原因之一。研究不同土地利用方式下土壤活性有机碳不同组分的动态变化,对调控土壤养分流、维持土壤肥力和完善碳循环的动态平衡机制具有十分重要的意义。综述了土壤活性有机碳的定义、组分及不同土地利用方式对土壤活性有机碳多种组分影响的研究进展,并提出今后应加强的研究方向,以期为土壤养分管理和土地合理开发利用提供科学依据,为进一步开展土壤有机质退化机理研究奠定基础。

河流中的泥沙是河流向河口和近海水域输送营养盐的重要载体,N、P、C、Si等营养盐是组成生命的最基本生源要素。按照形态组成,可将营养盐划分为溶解态和颗粒态两类,因此,从方法学上,对河流输送泥沙通量的估算是研究河流输送颗粒态营养盐通量的基本前提。本文从元素生物地球化学循环的角度,对国内外河流输送泥沙和颗粒态营养盐通量的研究进展进行了综述。国内外的研究表明:20世纪50-90年代,估算的全球河流入海泥沙通量变化范围为8.8～64Pg/yr(1Pg=1012kg),这一时期的研究重点是探讨自然因素对于河流输送颗粒态物质通量的影响;20世纪末-21世纪初,估算的全球河流的入海泥沙通量变化范围在11～27Pg/yr之间,这一时期除重视自然因素外,还特别关注人类活动对于河流输送物质通量及其未来趋势变化的影响。很多研究报道了基于全球尺度上的河流输送泥沙通量和颗粒态营养盐通量模型,并据此估算出全球河流每年向海洋输送的POC、PN和PP总量分别达170～210Tg、21～30Tg和9～20Tg(1Tg=109kg)。但将这些模型应用于某个特定流域还要进行进一步校正和检验。

[目的]本文旨在探究厌氧过程中猪场废水组成与性质的变化,从微观变化分析沼液难于生化处理的深度原因,对猪场废水处理工艺的优化提供针对性的指导意见。[方法]采集猪场实际废水,利用全混式厌氧反应器(CSTR)对其进行厌氧发酵,探究猪场废水厌氧消化过程中的溶解性和颗粒态有机物组成与性质的变化,以评价厌氧消化对猪场废水可生化性的影响。[结果]随着猪场废水厌氧消化时间的延长,沼液水相的比紫外吸光度从初始值0.057提高到0.104 L·mg~(-1)·cm~(-1)。同时,亲水性有机物比例从初始的69.8%下降到16.2%。三维荧光光谱显示,随着厌氧消化的进行,可溶性有机物中腐殖酸等难降解有机物的特征峰增强,而易降解的蛋白类有机物特征峰明显减弱。不同厌氧时间的猪场沼液无论稀释与否,其颗粒态有机物(以化学需氧量衡量)水解率或溶解率(经12 h曝气处理)均较低,仅为-33.3%～28.6%。沼液中颗粒态有机物通过活性污泥吸附絮凝共沉降去除率也较低(-22.5%～19.4%)。[结论]猪场沼液中颗粒态有机物难于降解或靠活性污泥颗粒吸附絮凝共沉降而去除,且沼液中溶解性有机物结构随消化时间的延长趋于稳定,这2种因素是除猪场废水厌氧消化后氨氮含量较高、C/N严重失衡外,导致猪场沼液难以生化处理的另外重要原因。因此,适当缩短厌氧消化时间并在生化单元前端增加深度去除悬浮物(SS)单元是提高沼液后期生化处理效果的重要手段。

近年来，众多研究报道了华北平原土壤有机碳具有明确地显著增加的趋势，表现出＂碳汇＂的效应，但是，华北平原土壤有机碳对气候变化的响应尚未明确。基于已有研究结果的基础上，利用河北平原区多目标区域地球化学调查的２０ ０２９个土壤分析数据和河北省各气象站多年年均温度和年降水量资料，采用多元线性回归模型的方法，分析探讨了土壤有机碳密度及其变化量在不同年均温度和年降水量带下对气候变化的响应。结果表明，研究区年均温度变化为０．２９℃／１０ａ，年降水变化为－２５．９９ ｍｍ／１０ａ。河北平原区表层土壤有机碳密度为０．１８－１８．７２ｋｇ／ｍ２，平均为（２．１９±０．７８）ｋｇ／ｍ２，其空间分布呈由西向东递减的趋．．．

河流是连接海洋和陆地两大碳库的纽带,其碳通量是全球碳循环的重要环节。本文以《中国河流泥沙公报》的数据为基础,就中国河流入海颗粒态碳通量及其变化特征进行分析。结果表明:1965-2005年,中国河流入海颗粒态碳通量平均为29.57 TgC.yr-1,占河流入海碳通量的42%,其中有机碳占36.02%,无机碳占63.98%,长江、黄河和珠江的颗粒态碳通量占全国河流入海颗粒态碳通量的96.25%。从2003年开始,河流入海颗粒态碳通量呈逐年递减的趋势,但颗粒态有机碳通量在河流入海颗粒态碳通量中所占的比重有所提高。2009年,全国通过河流泥沙输送到海洋中的碳仅为6.59 TgC,为1965-2005年平均输碳量的22.3%。由此可见,颗粒态碳通量在河流碳通量中占有不可忽视的地位,为了准确评估中国河流及陆地生态系统的碳收支,应对颗粒态碳通量进行细致研究。

为了解土壤有机碳的研究现状和热点动态，基于文献计量分析，在Web of Science核心数据库中以土壤有机碳为主题词进行检索，通过筛选将得到的891篇相关高被引论文作为研究数据，利用VOSviewer和Citespace软件对以土壤有机碳为主题词的文献进行定量分析。结果表明：1）高被引文献在2012—2022年间总体呈上下波动状态。2）环境科学、生态学和多学科科学等学科是土壤有机碳研究涉及的主要学科领域，多学科科学逐渐成为研究的主要趋势，在该领域占有重要地位。3)Yakov Kuzyakov和中国科学院是土壤有机碳研究相关领域的主要贡献作者和机构；中国科学院和Yong Sik Ok分别为该研究领域内与其他科研机构和作者之间合作最为密切的机构和作者。4）通过对关键词和突现词的分析得出，该领域的主要研究热点和发展趋势主要集中在土壤中CO_2含量的变化对大气中温室气体含量与气候变化之间的关系、农业土地利用中土壤有机碳封存与固定和热解温度对生物炭影响的相关研究。总体而言，在全球气候变暖的背景下，土壤有机碳的研究仍然是目前研究的热点主题，今后应更加注重不同环境、不同区域间的协同研究，从而进一步探明全球气候变化对土壤有机碳的影响。