海河流域平原區(qū)土壤碳密度分布特征和碳儲(chǔ)量估算

張素榮，張　燕，楊俊泉，賀福清，高學(xué)生

（中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局天津地質(zhì)調(diào)查中心，天津300170）

海河流域平原區(qū)土壤碳密度分布特征和碳儲(chǔ)量估算

張素榮，張燕，楊俊泉，賀福清，高學(xué)生

（中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局天津地質(zhì)調(diào)查中心，天津300170）

基于2003年以來(lái)多目標(biāo)區(qū)域地球化學(xué)調(diào)查積累的大量表、深層土壤有機(jī)碳、全碳分析數(shù)據(jù)，以土壤類型和土地利用類型為基本計(jì)算單元，本文重點(diǎn)對(duì)海河流域平原區(qū)土壤碳密度與碳儲(chǔ)量分布規(guī)律進(jìn)行了研究。結(jié)果表明：海河流域表、深層土壤全碳和有機(jī)碳密度空間分布規(guī)律基本一致，總體均表現(xiàn)為“北東呈帶、區(qū)域連片”，“南部高于北部，山前高于平原，城市高于農(nóng)田”的特征。從土壤類型上看，濕潮土的有機(jī)碳密度最高，為17.92 kg/m2，其次為石灰性褐土，達(dá)到15.49 kg/m2，草甸風(fēng)沙土的有機(jī)碳密度最低，為7.9 kg/m2；有機(jī)碳密度最大者與最小者相差將近2倍。從土地利用類型來(lái)看，耕地的有機(jī)碳密度最高，這與近年來(lái)推廣的秸稈還田和人工施肥有關(guān)。

土壤碳庫(kù)；有機(jī)碳；碳密度；碳儲(chǔ)量；海河流域；平原區(qū)

以土壤為載體的碳庫(kù)是陸地生態(tài)系統(tǒng)碳庫(kù)中最大的貯庫(kù)，其儲(chǔ)量的微小幅度漲落，會(huì)引起溫室效應(yīng)的變化，從而間接影響地球氣候系統(tǒng)［1］。研究土壤中的碳儲(chǔ)量有助于揭示土壤碳貯藏對(duì)全球變化響應(yīng)的時(shí)間、方式及規(guī)模［2］，同時(shí)，土壤有機(jī)碳的含量及其動(dòng)態(tài)平衡機(jī)制也是反映土壤質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)，并對(duì)土壤肥力的可持續(xù)性有重要影響［3］。因此，土壤中的碳庫(kù)研究已成為全球變化研究的重點(diǎn)和熱點(diǎn)［4］。

我國(guó)對(duì)土壤碳儲(chǔ)量的研究自上世紀(jì)90年代起步，目前已取得大量研究成果。早期研究基礎(chǔ)建立在兩次全國(guó)性土壤普查積累的土壤屬性數(shù)據(jù)，主要對(duì)我國(guó)土壤碳的含量及其空間分布特征進(jìn)行了一些探索性的研究，并著重對(duì)土壤有機(jī)碳庫(kù)進(jìn)行估算，代表性的研究有：方精云等粗略估算中國(guó)陸地土壤碳總儲(chǔ)量為185.7 Gt，約占全球總量的12.5%［5］；王紹強(qiáng)和周成虎［6］根據(jù)中國(guó)第一次土壤普查數(shù)據(jù)估算了中國(guó)陸地土壤的有機(jī)碳總量為1 001.8×108t，平均碳密度為10.83 kgC/m2；王紹強(qiáng)等根據(jù)中國(guó)第二次土壤普查資料計(jì)算出中國(guó)陸地土壤總有機(jī)碳庫(kù)儲(chǔ)量約為92.4 PgC，其空間分布總體上是東部地區(qū)大致隨緯度的增加而遞增，西部地區(qū)則隨緯度減小而增加［7］。自2001年以來(lái)，我國(guó)先后在東、中部平原盆地、湖泊濕地、近海灘涂、丘陵草原及黃土高原等主要農(nóng)業(yè)產(chǎn)區(qū)開展了多目標(biāo)區(qū)域地球化學(xué)調(diào)查工作，獲得了海量表、深層土壤有機(jī)碳及全碳分析數(shù)據(jù)，隨之也掀起一股土壤碳儲(chǔ)量研究的熱潮，如：劉文輝等［4］研究了甘肅省蘭州-白銀地區(qū)的土壤有機(jī)碳庫(kù)空間分布特征，并估算了有機(jī)碳儲(chǔ)量；奚小環(huán)等［8］研究了東北平原土壤有機(jī)碳分布與變化趨勢(shì)；邊維勇等［9］探討了遼河流域表層土壤碳密度與碳儲(chǔ)量分布規(guī)律；于成廣等［10］對(duì)遼河流域土壤碳密度分布特征和碳儲(chǔ)量進(jìn)行了研究；張秀芝等［11］對(duì)河北平原土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量及固碳機(jī)制進(jìn)行了研討；欒文樓等［12］關(guān)注了河北平原土壤有機(jī)碳含量的變化情況，認(rèn)為河北平原土壤有機(jī)碳含量在1979-2004年這25年間是持續(xù)增長(zhǎng)的。從國(guó)內(nèi)目前已發(fā)表的資料來(lái)看，前人已從不同尺度對(duì)不同地域的土壤碳庫(kù)進(jìn)行了研究，但尚沒有學(xué)者對(duì)海河流域平原區(qū)的土壤碳密度的空間分布特征和碳儲(chǔ)量進(jìn)行過(guò)系統(tǒng)的研究和精確的估算。

海河流域平原區(qū)作為我國(guó)政治經(jīng)濟(jì)文化的中心區(qū)域，也是我國(guó)城市和人口最密集的區(qū)域之一，自2003年開展多目標(biāo)區(qū)域地球化學(xué)調(diào)查工作以來(lái)積累了大量表、深層土壤有機(jī)碳、全碳分析數(shù)據(jù)，為準(zhǔn)確的計(jì)算研究區(qū)的土壤碳庫(kù)和研究碳密度的分布特征及時(shí)空演變化提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。研究此區(qū)域內(nèi)土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量分布，可為流域內(nèi)土地合理規(guī)劃利用、大氣循環(huán)研究及生態(tài)環(huán)境保護(hù)等方面提供重要的理論基礎(chǔ)，同時(shí)對(duì)未來(lái)開展流域內(nèi)及流域間不同時(shí)間、空間尺度上的碳循環(huán)動(dòng)態(tài)對(duì)比研究提供科學(xué)依據(jù)。

1　研究區(qū)概況

海河流域平原區(qū)以華北平原區(qū)為主，北倚燕山，西靠太行，東臨渤海，南界黃河，總面積約140 000 km2，是我國(guó)最主要的糧食產(chǎn)區(qū)之一。平原區(qū)總的地勢(shì)由西北向東傾斜，西部為山西高原和太行山區(qū)，北部為燕山山區(qū)，中部和東南部為廣闊的平原，東部為海洋。地貌具有類型多樣、高差較大、排列有序的特征。根據(jù)成因類型，海河流域平原區(qū)可劃分為沖積洪積平原、洪積沖積平原、沖積平原、海積沖積低平原、海積低平原、沖積湖積平原和洪積平原等七種類型，其中主體為沖積平原。研究區(qū)氣候?qū)贉貛Т箨懶约撅L(fēng)氣候。自然條件復(fù)雜，植被受地貌所控制。平原區(qū)發(fā)育的地帶性植被是落葉闊葉林，多數(shù)已被開辟為農(nóng)田，現(xiàn)只殘存在部分山地。本區(qū)氣候、植被、土壤適合多種經(jīng)濟(jì)作物生長(zhǎng)。

2　數(shù)據(jù)來(lái)源與研究方法

2.1數(shù)據(jù)來(lái)源

2003至2005年國(guó)土資源部中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局先后與山東省、河南省、河北省和北京市、天津市人民政府簽訂合作協(xié)議，開展了1/25萬(wàn)多目標(biāo)區(qū)域地球化學(xué)調(diào)查工作，該調(diào)查系統(tǒng)地測(cè)定了有機(jī)碳與全碳含量，為海河流域平原區(qū)土壤碳密度及有機(jī)碳儲(chǔ)量研究提供了高密度和高精度數(shù)據(jù)資料，為精確計(jì)算土壤碳儲(chǔ)量和估算土壤碳庫(kù)提供了新的途徑，具有重要的科學(xué)價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。目前海河流域平原區(qū)多目標(biāo)區(qū)域地球化學(xué)調(diào)查面積達(dá)14萬(wàn)km2，基本覆蓋廣闊的平原地區(qū)。多目標(biāo)區(qū)域地球化學(xué)調(diào)查采用雙層網(wǎng)格化土壤測(cè)量方法［13］，表層（0～20 cm）土壤樣品（包括沿海灘涂樣品），采樣密度為1個(gè)點(diǎn)/km2，深層土壤樣品采樣密度為1個(gè)點(diǎn)/4 km2，采樣深度為1.8 m。土壤的分析樣品由4個(gè)表層單點(diǎn)樣組合而成，即表層土壤分析單元為1個(gè)點(diǎn)/4 km2，深層土壤分析單元為1個(gè)點(diǎn)/16 km2。

2.2樣品測(cè)試方法

樣品由河南省巖石礦物測(cè)試中心、安徽省地質(zhì)試驗(yàn)研究所、湖北省地質(zhì)實(shí)驗(yàn)測(cè)度中心、福建省地質(zhì)測(cè)試中心負(fù)責(zé)分析測(cè)試。土壤有機(jī)碳和全碳分析采用X-射線熒光光譜法和重鉻酸鉀容量法，分析準(zhǔn)確度（ΔlgC）控制在±0.10～0.12，精密度（RSD）控制在±10%～20%，報(bào)出率達(dá)到98%以上。

2.3土壤碳密度和碳儲(chǔ)量的計(jì)算方法

土壤碳密度指單位面積（km2）中一定厚度的土層中碳儲(chǔ)量（質(zhì)量），是土壤含量值在垂直方向上一定厚度內(nèi)的積分（或累加）結(jié)果。土壤碳儲(chǔ)量指一定面積內(nèi)一定深度土壤的碳儲(chǔ)量（質(zhì)量），是土壤碳密度在水平二維空間內(nèi)積分（或累加）的結(jié)果［14］。多目標(biāo)區(qū)域地球化學(xué)調(diào)查表層樣是4 km2網(wǎng)格一個(gè)分析數(shù)據(jù)點(diǎn)，本文引用單元土壤碳量的概念，即以多目標(biāo)區(qū)域地球化學(xué)調(diào)查確定的土壤表層樣品分析單元為計(jì)算單元，土壤表層樣碳含量及其對(duì)應(yīng)的深層樣碳含量（分析單元為16 km2），分別代表計(jì)算單元表層土壤與深層土壤碳含量，依據(jù)土壤碳含量分布模式計(jì)算得到單元土壤碳量，對(duì)單元土壤碳量進(jìn)行加和計(jì)算取得土壤碳儲(chǔ)量。土壤碳含量由表層至深層主要存在兩類分布模式，即指數(shù)分布模式和線性分布模式。其中有機(jī)碳含量分布為指數(shù)模式，無(wú)機(jī)碳含量分布為直線模式［15］。海河流域平原區(qū)土壤容重?cái)?shù)據(jù)采用了中國(guó)科學(xué)院南京土壤研究所［16-18］的2×2公里網(wǎng)格的10～20 cm和大于70 cm的土壤容重分布圖。

2.3.1有機(jī)碳（TOC）單元土壤碳量（USCA）計(jì)算方法

（1）深層有機(jī)碳單元土壤碳量計(jì)算。計(jì)算公式：

USCATOC，0～1.8m表示0～1.8m深度單元土壤有機(jī)碳量（t）。式中為有機(jī)碳含量（%），D表示采樣深度（1.8m），4為單元土壤面積（km2），104為單元土壤面積換算系數(shù)，ρ為土壤容重（t/m3）。

TOC是根據(jù)大量的土壤柱狀剖面樣品碳實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的擬合函數(shù)模型按深度求取積分的結(jié)果，計(jì)算公式為：

式中TOC表為表層土壤有機(jī)碳含量，TOC深為深層土壤有機(jī)碳含量，單位均為%。取表層土壤中間深度0.1m，d2取1.8m（或?qū)嶋H采樣深度）。中間層的公式同理。

（2）中層（計(jì)算深度為1m）有機(jī)碳單元土壤碳量（USCATOC，0～1.0m）計(jì)算。計(jì)算公式：

USCATOC，0～1.0m表示采樣深度1.8m時(shí)計(jì)算1.0m深度有機(jī)碳量［15］。式中計(jì)算公式為：

式中d3=1.0m，其他參數(shù)同前。

（3）表層有機(jī)碳單元土壤碳量計(jì)算。計(jì)算公式：

式中TOC取表層土壤實(shí)測(cè)含量值。

2.3.2無(wú)機(jī)碳（TIC）單元土壤碳量（USCA）計(jì)算方法

（1）深層無(wú)機(jī)碳單元土壤碳量計(jì)算。計(jì)算公式：

TIC表與TIC深分別由全碳實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)減有機(jī)碳取得，單位為%，其他參數(shù)同前。

（2）中層無(wú)機(jī)碳單元土壤碳量（USCATOC，0～1.0m）計(jì)算。計(jì)算公式：

USCATIC，0～1.0m（深1.8m）表示采樣深度1.8m時(shí)計(jì)算1.0m深度無(wú)機(jī)碳量［15］，D為1.0m，TIC1.0m采用內(nèi)插法確定。

（3）表層無(wú)機(jī)碳單元土壤碳量計(jì)算。計(jì)算公式：

TIC表由全碳實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)減有機(jī)碳取得。

2.3.3全碳（TC）單元土壤碳量（USCA）計(jì)算方法

（1）深層全碳單元土壤碳量計(jì)算。計(jì)算公式：

當(dāng)實(shí)際采樣深度達(dá)不到1.8m時(shí)，取實(shí)際采樣深度值。

（2）中層全碳單元土壤碳量（USCATC，0～1.0m）計(jì)算。計(jì)算公式：

當(dāng)實(shí)際采樣深度達(dá)不到1.8m時(shí)，取實(shí)際采樣深度值。

（3）表層全碳單元土壤碳量計(jì)算計(jì)算公式：

3　結(jié)果與分析

3.1海河流域平原區(qū)土壤碳總量分布特征

海河流域平原區(qū)表層（0～0.2m）土壤碳總量為623M t，土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量為317M t；中層（0～1.0m）土壤碳總量為2 893.8 M t，土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量為1 150.4M t；深層（0～1.8m）土壤碳總量為4 891.3M t，土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量為1 544.7M t。結(jié)果表明，海河流域平原區(qū)的碳總量是較大的，且與第二次土壤普查計(jì)算的結(jié)果對(duì)比［19］，在2000～2010年期間平原區(qū)整體是一個(gè)小的土壤碳匯，農(nóng)業(yè)施肥、水分管理及秸桿還田等對(duì)土壤碳儲(chǔ)量尤其是有機(jī)碳發(fā)揮土壤碳匯效應(yīng)的效果顯著［20，21］。海河流域平原區(qū)全碳和有機(jī)碳量的計(jì)算為認(rèn)識(shí)研究區(qū)的農(nóng)田土壤碳匯現(xiàn)狀及變化趨勢(shì)，評(píng)價(jià)該區(qū)的農(nóng)田土壤碳匯能力提供了依據(jù)。

3.2海河流域平原區(qū)土壤碳密度分布特征

海河流域平原區(qū)土壤表層（0～0.2m）土壤碳密度含量變化范圍為0.16～38.08 kg/m2，平均為4.46 kg/m2，有機(jī)碳密度含量變化范圍為0.08～25.13 kg/ m2，平均為2.27 kg/m2；海河流域平原區(qū)中層（0～1.0 m）土壤碳密度含量變化范圍為0.87～130.4 kg/m2，平均為20.2 kg/m2，有機(jī)碳密度含量變化范圍為0.42～74.27 kg/m2，平均為8.02 kg/m2；海河流域平原區(qū)深層（0～1.8m）土壤碳密度含量變化范圍為1.47～173.08 kg/m2，平均為34.08 kg/m2，有機(jī)碳密度含量變化范圍為0.77～91.31 kg/m2，平均為11.55 kg/m2。

海河流域表、深層土壤碳密度空間分布規(guī)律基本一致，全碳和有機(jī)碳密度空間分布不均勻，變異性較強(qiáng)，但總體呈現(xiàn)“北東呈帶、區(qū)域連片”，“東部高于西部、山前高于平原、城市高于農(nóng)田”的分布特征（圖1、2）。在漕河-大清河流域、馬頰河流域呈北東向帶狀分布，在太行山山前沖洪積扇區(qū)呈北北東向帶狀分布；在北京、天津、唐山、秦皇島等人類活動(dòng)頻繁的城市區(qū)域連片分布。該分布特征與華北平原沖洪積平原的第四紀(jì)沉積相、沉積環(huán)境有關(guān)，也反映了成土母質(zhì)、土壤質(zhì)地的差異與土壤碳庫(kù)之間有密切的聯(lián)系。

3.3不同土壤類型土壤有機(jī)碳密度變化和碳儲(chǔ)量

海河流域平原區(qū)土壤類型包括11個(gè)土綱，18種土類，44種土壤亞類，其中以潮土為主，面積9.86萬(wàn)km2，占70.85%；其次為褐土，面積0.84萬(wàn)km2，占5.99%。土壤有機(jī)碳也主要分布于潮土與褐土中，各土壤中有機(jī)碳儲(chǔ)量與其土壤的面積比例基本一致。估算結(jié)果表明，海河流域平原區(qū)1.8m土壤厚度范圍固定的有機(jī)碳儲(chǔ)量近1 544.7M t，土壤平均有機(jī)碳密度為11.55 kg/m2（表1）。土壤有機(jī)碳主要儲(chǔ)存于11種土壤類型中，分別為潮土、褐土、沖積土、鹽化潮土、脫潮土、潮褐土、濱海鹽土、石灰性褐土、濕潮土、草甸風(fēng)沙土和鹽土，土壤面積占總積的93.94%，有機(jī)碳儲(chǔ)量占總儲(chǔ)量的96.22%。其中濕潮土的有機(jī)碳密度最高，為17.92 kg/m2，其次為石灰性褐土，達(dá)到15.49 kg/m2，草甸風(fēng)沙土的有機(jī)碳密度最低，為7.9 kg/m2，有機(jī)碳密度最大者與最小者相差將近2倍。

圖1　海河流域平原區(qū)表層土壤有機(jī)碳密度分布圖Fig.1 Distribution o f density o f organic carbon intopsoil（0.0～0.2m）in the Haiheriver basin

表1　海河流域平原區(qū)土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量（土壤類型）Tab le 1 Soilorganic carbon reserve in the p lain areas o f Haihe river basin（soil type）

圖2　海河流域平原區(qū)深層土壤有機(jī)碳密度分布圖Fig.2 Distribution o f density o f organic carbon in deep soil（0.0～1.8m）in the Haiheriver basin

從不同土壤類型的平均有機(jī)碳密度變化可以看出，濕潮土、水稻土、沼澤土、砂姜黑土、石灰性褐土的有機(jī)碳密度較高。海河流域平原區(qū)的濕潮土主要分布于天津市周邊的洼地、河流周圍，土壤母質(zhì)為河流洪積物；水稻土分布于濱海平原區(qū)、中部的沖洪積平原、交接洼地、湖泊周圍及河流階地，土壤母質(zhì)為海相沉積物和河流洪積物；沼澤土零星分布于研究區(qū)內(nèi)各地的內(nèi)陸封閉洼地、湖泊周圍和濱海低平原洼地，土壤母質(zhì)為湖相沉積物和海相沉積物；砂姜黑土主要分布于唐山、廊坊、保定、邢臺(tái)等地山麓沖積平原的扇形洼地；石灰性褐土主要分布于房山區(qū)、淶水、邢臺(tái)等地山麓沖積平原的扇形洼地。以上幾種土壤均有含水量較大，地下水位埋深較淺的特點(diǎn)。平均有機(jī)碳密度較低的土壤類型如沖積土、草甸風(fēng)沙土、石質(zhì)土、濱海風(fēng)沙土等含水量普遍較低?？梢姡趾恐苯佑绊懲寥捞假A存能力，含水量高的土壤類型碳儲(chǔ)能力強(qiáng)，反之含水量低的土壤類型碳儲(chǔ)能力較弱。

土壤母質(zhì)和質(zhì)地也是影響土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量的重要因素，粘粒含量高，有利于碳儲(chǔ)量的增加。濕潮土、水稻土、沼澤土、砂姜黑土、石灰性褐土等平均碳密度較高土類的一個(gè)共同特點(diǎn)是粘土礦物含量高，為有機(jī)質(zhì)的儲(chǔ)存創(chuàng)造了條件。與之相對(duì)應(yīng)的沖積土、草甸風(fēng)沙土、石質(zhì)土、濱海風(fēng)沙土中土壤有機(jī)碳密度較低。這是由于風(fēng)沙土母質(zhì)為砂質(zhì)風(fēng)積物，在風(fēng)力大于沙粒臨界起動(dòng)的情況下，沙粒以推移、躍移和懸移等方式移動(dòng)。風(fēng)沙土養(yǎng)分含量低，保水保肥力差；而沖積土為各種河流沖積物、洪積物，該類型土質(zhì)汛期易受洪水淹沒，枯水期生長(zhǎng)稀疏草灌。據(jù)此推斷，由生態(tài)環(huán)境惡化造成的土壤類型差異是土壤中有機(jī)碳儲(chǔ)量變化的主要原因。

3.4不同土地利用類型土壤有機(jī)碳密度變化和碳儲(chǔ)量

研究區(qū)土地利用以耕地為主，占75.61%，居民及工礦用地占12.04%，未利用土地占3.35%，水域占3.82%，林地占2.05%，園地占1.69%，交通用地和牧草地極少。平原區(qū)土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量主要分布在耕地和居民及工礦用地范圍內(nèi)，兩種土地利用類型占據(jù)了土壤有機(jī)碳總儲(chǔ)量的90.31%（表2）。

從不同的土地利用類型的有機(jī)碳密度來(lái)看，耕地＞工礦用地＞水域＞園地＞未利用地＞林地＞交通用地＞牧草地，耕地的有機(jī)碳密度為11.42 kg/m2。3種主要農(nóng)用地類型的平均有機(jī)碳密度順序?yàn)楦兀緢@地＞林地，與未利用地相比，林地的土壤有機(jī)碳密度和有機(jī)碳儲(chǔ)量均低。一般而言，自然土壤的碳貯存能力最強(qiáng)，林地的固碳效果最好，但在本研究中林地的平均有機(jī)碳密度較低，這是因?yàn)楹：恿饔蚱皆瓍^(qū)的林地基本上不存在自然林，多是在廢棄土地上的人工再造林，其土壤碳庫(kù)本身較低。但需要肯定的是，盡管在棄耕的土地內(nèi)重新種植作物會(huì)引起碳庫(kù)下降，但林地會(huì)加強(qiáng)土壤對(duì)碳的固定能力，因此植樹造林仍是緩解大氣CO2濃度升高的重要措施。

由人類活動(dòng)引起的土地利用方式和土地覆被的變化，也直接影響土壤中有機(jī)碳量的儲(chǔ)存。近年來(lái)，由于城鎮(zhèn)化建設(shè)速度推進(jìn)，土地利用率加快，不同程度的存在森林被砍伐轉(zhuǎn)化為耕地，同時(shí)，部分耕地轉(zhuǎn)變?yōu)槌鞘薪ㄔO(shè)和工業(yè)用地，以及由人類對(duì)土地的過(guò)度開墾，人類活動(dòng)干擾造成土壤鹽咸化、沙漠化等，都將導(dǎo)致土壤有機(jī)碳的釋放量減少。土地利用方式的轉(zhuǎn)變直接影響土壤碳儲(chǔ)量?jī)?chǔ)存機(jī)制。另外在近年來(lái)推廣秸稈還田，以及耕地和園地內(nèi)人工施肥卻會(huì)引起土壤碳庫(kù)升高［11］。因此，我們應(yīng)盡早采取措施保護(hù)土壤質(zhì)量，繼續(xù)推廣秸稈還田及科學(xué)施肥等措施，因地制宜的實(shí)現(xiàn)農(nóng)林牧協(xié)調(diào)發(fā)展。

表2　海河流域平原區(qū)土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量（土地利用類型）Tab le 2 Soilorganic carbon reserve in the p lain areas o f Haihe river basin（land use type）

4　結(jié)論

（1）海河流域平原區(qū)表、深層土壤全碳和有機(jī)碳密度空間分布規(guī)律基本一致，總體均表現(xiàn)為“北東呈帶、區(qū)域連片”，“南部高于北部，山前高于平原，城市高于農(nóng)田”的特征。表層（0～0.2m）土壤全碳儲(chǔ)量為623M t，碳密度平均為4.46 kg/m2，有機(jī)碳儲(chǔ)量為317 M t，有機(jī)碳密度平均為2.27 kg/m2；中層（0～1.0m）土壤全碳儲(chǔ)量為2 893.8M t，土壤碳密度平均為20.2 kg/m2，有機(jī)碳儲(chǔ)量為1 150.4M t，有機(jī)碳密度平均為8.02 kg/m2；深層（0～1.8 m）土壤全碳儲(chǔ)量為4891.3 M t，深層土壤碳密度平均為34.08 kg/m2，有機(jī)碳儲(chǔ)量為1 544.7M t，有機(jī)碳密度平均為11.55 kg/m2。

（2）海河流域平原區(qū)土壤有機(jī)碳以潮土、褐土所占比重最大，分別占總積的70.85%、5.99%。其中濕潮土的有機(jī)碳密度最高，為17.92 kg/m2，其次為石灰性褐土，達(dá)到15.49 kg/m2，草甸風(fēng)沙土的有機(jī)碳密度最低，為7.9 kg/m2，有機(jī)碳密度最大者與最小者相差將近2倍。不同土壤類型有機(jī)碳密度的差異，主要與水分含量和粘粒含量有關(guān)。

（3）從土地利用類型來(lái)看，研究區(qū)土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量主要分布在耕地和居民及工礦用地范圍內(nèi)，兩種土地利用類型占據(jù)了土壤有機(jī)碳總儲(chǔ)量的90.31%。耕地的有機(jī)碳密度最高，為11.42 kg/m2，這與近年來(lái)推廣的秸稈還田和人工施肥有關(guān)。平原區(qū)土地合理規(guī)劃利用應(yīng)加以重視這些因素。

（4）區(qū)域內(nèi)土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量分布規(guī)律的研究結(jié)果和數(shù)據(jù)，也可在大氣循環(huán)研究及生態(tài)環(huán)境保護(hù)和不同尺度的碳循環(huán)動(dòng)態(tài)對(duì)比研究利用。

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Distribution Characteristicsof SoilCarbon Density and Carbon
Reserve Estimation in the Plain Areasof Haihe River Basin

ZHANG Su-rong，ZHANGYan，YANG Jun-quan，HEFu-qing，GAO Xue-sheng

（Tianjin InstituteofGeology and M ineral Resources，Tianjin 300170，China）

The soil carbon pool has become the focus and heated pointsof researchon global change，and achieved remarkable results inour country.However，the researchon soil carbon pool in the plain areasof Haihe river basin still remains blank.This research is basedon the abundant analytic dataoforganic carbon and total carbon forboth top soil（0～0.2m）and deep soil（0～1.8m）obtained during Multi-Purpose Regional Geochem ical Survey since 2003.Using soil types and land use types as the basic computing unit，the research dealsw ith soil carbon density and carbon reserve in the plain areasof Haihe river basin.The results show that the spatial density distributionof both total carbon andorganic carbon are basically the same in top soiland deep soil in the Haihe river basin.Generally the values are higher in the south than that in the north，the values in piedmontareas arehigher than that in plain areas，and the values in urban areas arehigher than that in farm land areas.The results basedon the soil types show thatwet soil contains the highestorganic carbon density，up to17.92 kg/m2，followed by the calcareous cinnamon soil，up to15.49 kg/m2，and themeadow aeolian sandy soil contains the lowest，7.9 kg/m2.Themaximum is nearly 2 timesof them inimum，affected by thewaterand clay content in the soil. The results basedon the land use types show that the cultivated land contains the highestorganic carbon density，due topopularizationof straw returning and artificial fertilization in recent years.

soil carbon pool；organic carbon；carbon density；carbon reserve；Haihe river basin

P595

A

1672－4135（2015）04－0305-06

2015-04-19

國(guó)家土壤現(xiàn)狀調(diào)查及污染防治專項(xiàng)“海河流域土地質(zhì)量地球化學(xué)評(píng)估（GZTR20070303）”

張素榮（1981-），女，高級(jí)工程師，碩士，從事地球化學(xué)研究，Email:zhangsurong@126.com。