山東半島藍(lán)色經(jīng)濟(jì)區(qū)土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量及固碳潛力分析

代杰瑞，喻 超，張 杰，寧振國，王增輝，程 鑫

1.山東省地質(zhì)調(diào)查院，濟(jì)南 250013

2.山東省第三地質(zhì)礦產(chǎn)勘察院，山東 煙臺(tái) 264670

0 引言

在陸地生態(tài)系統(tǒng)與大氣交換的CO2中，土壤有機(jī)質(zhì)分解釋放的 CO2約占2/3［1－2］，土壤有機(jī)碳庫可視為大氣CO2的重要源與匯，其較小的變化就會(huì)對(duì)大氣碳量產(chǎn)生較大的影響，繼而影響全球氣候的變化，同時(shí)也能對(duì)陸地生態(tài)系統(tǒng)的分布、組成、結(jié)構(gòu)和功能產(chǎn)生深刻影響［3］。因此，區(qū)域土壤有機(jī)碳（soil organic carbon，SOC）密度分布規(guī)律、影響因素及固碳潛力的研究已成為科學(xué)界研究的熱點(diǎn)問題。長(zhǎng)期以來，系統(tǒng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的缺乏是土壤碳庫及其影響機(jī)制研究的一大障礙。2003年至今，中國地質(zhì)調(diào)查局和山東省政府組織實(shí)施的多目標(biāo)區(qū)域地球化學(xué)調(diào)查，采用雙層網(wǎng)格化立體調(diào)查，獲得了山東半島藍(lán)色經(jīng)濟(jì)區(qū)陸域范圍內(nèi)表層（0～20cm）土壤和深層（120 cm以下）土壤海量高精度土壤地球化學(xué)數(shù)據(jù)，為準(zhǔn)確系統(tǒng)地計(jì)算不同層位土壤碳密度、碳庫儲(chǔ)量和變化研究奠定了基礎(chǔ)。

山東半島藍(lán)色經(jīng)濟(jì)區(qū)位于山東省東部，陸域范圍包括青島、東營(yíng)、煙臺(tái)、濰坊、威海、日照6市及濱州市的無棣、沾化2個(gè)沿?？h，面積6.4萬km2。筆者以這批調(diào)查數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，對(duì)區(qū)內(nèi)土壤有機(jī)碳密度變化規(guī)律和碳庫構(gòu)成進(jìn)行了研究，同時(shí)結(jié)合第二次土壤普查（以下簡(jiǎn)稱為“二普”）數(shù)據(jù)，對(duì)未來固碳潛力進(jìn)行了分析，以期對(duì)經(jīng)濟(jì)區(qū)增加土壤碳儲(chǔ)量、提高土壤肥力、保障農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及我國CO2減排戰(zhàn)略規(guī)劃提供指導(dǎo)。

1 數(shù)據(jù)來源與碳儲(chǔ)量計(jì)算方法

1.1 數(shù)據(jù)來源及數(shù)據(jù)處理

山東半島藍(lán)色經(jīng)濟(jì)區(qū)自2003年開始，實(shí)施了多目標(biāo)區(qū)域地球化學(xué)調(diào)查，樣品采集于2003年和2010年。土壤樣品采用網(wǎng)格布樣法采集，表層土壤采樣密度為1件/km2，在采樣點(diǎn)周圍50m范圍內(nèi)等量采集3～5點(diǎn)土壤組成一件樣品；同時(shí)采集深層土壤樣品，采樣密度為1點(diǎn)/4km2，平原區(qū)采樣深度150～200cm，山地丘陵區(qū)采集的是120cm以下30 cm的土柱，全區(qū)平均采樣深度約為150cm。筆者共采集表層土壤樣品65 124件，深層土壤樣品15 218件。土壤樣品分析由武漢巖礦測(cè)試中心承擔(dān)，按4個(gè)相鄰網(wǎng)格（表層樣4km2，深層樣16km2）的樣品組合為一個(gè)樣品進(jìn)行分析。采用X射線熒光光譜、等離子光譜、氫化物原子熒光光譜、發(fā)射光譜等一整套大型精密儀器分析54項(xiàng)元素（指標(biāo)），其中土壤有機(jī)碳、全碳經(jīng)硫酸、重鉻酸鉀消解后，采用硫酸亞鐵銨容量法進(jìn)行測(cè)定，分析檢出限0.02%，準(zhǔn)確度和精密度合格率均為100%。樣品采集、分析及質(zhì)量監(jiān)控按中國地質(zhì)調(diào)查局《多目標(biāo)區(qū)域地球化學(xué)調(diào)查規(guī)范（DD2005－01）》［4］執(zhí)行。山東省于20世紀(jì)80年代中期（1980—1985年）進(jìn)行了全省第二次土壤普查，從中收集了經(jīng)濟(jì)區(qū)內(nèi)表層不同類型土壤的365個(gè)有機(jī)質(zhì)數(shù)據(jù)。

利用MapGIS軟件對(duì)多目標(biāo)調(diào)查有機(jī)碳數(shù)據(jù)進(jìn)行空間加密插值成圖，生成具有47個(gè)質(zhì)量分?jǐn)?shù)區(qū)間的有機(jī)碳等值線圖；將所收集的二普有機(jī)質(zhì)數(shù)據(jù)除以Bemmelen系數(shù)（1.724）得到二普時(shí)期的有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)數(shù)據(jù)，利用MapGIS空間分析功能把二普分析點(diǎn)位與“新圖”進(jìn)行相交分析，提取二普時(shí)期與多目標(biāo)調(diào)查同點(diǎn)位的有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)數(shù)據(jù)，進(jìn)行固碳潛力研究。

1.2 土壤碳儲(chǔ)量計(jì)算方法

單位面積一定深度的土體中碳儲(chǔ)量為土壤碳密度（soil carbon density，SCD）；4km2范圍內(nèi)，一定深度土體中碳的儲(chǔ)量為單位土壤碳量（unit soil carbon amount，USCA）；一定面積和深度土體中碳的總量為土壤碳儲(chǔ)量（soil carbon reserve，SCR）。本研究采用了0～20cm，0～100cm和0～160cm 3種不同的土層深度分別代表表層、中上層和全層土壤。

根據(jù)文獻(xiàn)［5］中的方法計(jì)算土壤有機(jī)碳和無機(jī)碳密度及儲(chǔ)量。這一方法認(rèn)為土壤有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)符合從表層到深層逐漸遞減的指數(shù)曲線模型（y＝aebx）空間變化規(guī)律，其計(jì)算土壤碳密度的本質(zhì)是對(duì)土壤剖面在垂直（z）方向上的積分，結(jié)果相當(dāng)于土壤碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)曲線與坐標(biāo)軸圍成的面積，采用該方法計(jì)算的有機(jī)碳密度誤差最小；土壤無機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)剖面接近直線模型（y＝ax＋b），從表層到深層質(zhì)量分?jǐn)?shù)均勻遞減，故采用直線模型法計(jì)算無機(jī)碳在任意深度（0～200cm）內(nèi)的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)，進(jìn)而求取土壤無機(jī)碳密度。

土壤有機(jī)碳密度（soil organic carbon density，SOCD）計(jì)算公式為

其中，

土壤無機(jī)碳密度（soil inorganic carbon density，SICD）計(jì)算公式為

其中，

式（1）—（4）中：SOCD和SICD分別為土壤有機(jī)碳和無機(jī)碳密度（kg/m2）；TOC和TIC分別為一定深度內(nèi)土壤有機(jī)碳和無機(jī)碳平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)（10－2）；TOC1和TOC2分別為表層土壤和深層土壤有機(jī)碳實(shí)測(cè)質(zhì)量分?jǐn)?shù)（10－2），TIC1和TIC2分別為表層土壤和深層土壤無機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)（10－2），即全碳實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)與有機(jī)碳數(shù)據(jù)之差；d1取表層土壤取樣中間深度（10cm）；d2為深層土壤取樣實(shí)際深度（范圍120～180cm，平均為160cm）；D為所要計(jì)算碳量的深度（分別取20、100和160cm）；ρ為土壤容重（g/cm3）；10為單位換算系數(shù)。土壤容重?cái)?shù)據(jù)見文獻(xiàn)［6］。

以上求出的“土壤碳密度”與單元格面積（4 km2）的乘積即為USCA，并進(jìn)一步換算為以t計(jì)單位。土壤有機(jī)碳量（soil organic carbon reserve，SOCR）與無機(jī)碳量（soil inorganic carbon reserve，SICR）之和即為SCR，單位為t。

2 土壤有機(jī)碳密度及儲(chǔ)量

2.1 不同層次土壤有機(jī)碳密度及儲(chǔ)量特征

根據(jù)公式（1）—（4），山東半島藍(lán)色經(jīng)濟(jì)區(qū)內(nèi)表層（0～20cm）、中上層（0～100cm）和全層（0～160 cm）的土壤碳密度和儲(chǔ)量見表1。

表1 不同深度土壤碳密度與儲(chǔ)量Table 1 Statistics of SOC density and carbon storage in different depth of soil

從表1可以看出，3種土壤層位的SOC密度分別為2.06、7.11、9.61kg/m2。同全國典型地區(qū)SOC密度（表層3.19kg/m2、中上層11.64kg/m2、全層15.34kg/m2）［7］相比，各層 SOC密度均處于偏低水平。經(jīng)濟(jì)區(qū)陸域面積占國土面積的0.67%，而中上層SOC儲(chǔ)量（458.27Mt）卻僅占全國中上層儲(chǔ)量（1.857×105Mt）［7］的0.25%，說明本區(qū)土壤還有很大的固碳潛力。

從土壤層次來看，表層SOC儲(chǔ)量占全層SOC儲(chǔ)量的21.39%，這個(gè)比率與吉林（23.74%）、四川（17.01%）、湖南（21.84）、河北（21.30%）［7］等多數(shù)省 份 相 當(dāng)，但 與 西 藏（57.00%）［8］、內(nèi) 蒙 古（35.56%）［9］等表層SOC質(zhì)量分?jǐn)?shù)豐富的地區(qū)相比偏低；中上層SOC儲(chǔ)量占全層的73.91%，SOC主要集中在100cm深度內(nèi)，100cm以下（100～160 cm）SOC儲(chǔ)量有限。

圖1為土壤有機(jī)碳、土壤無機(jī)碳（soil inorganic carbon，SIC）儲(chǔ)量在不同土壤層次中占全碳（total carbon，TC）儲(chǔ)量的比率，表層SOC儲(chǔ)量幾乎占到TC儲(chǔ)量的3/4；但隨土壤深度的增加，SOC所占比率逐漸減小，相應(yīng)SIC所占比率逐漸增大，從土壤全層看，二者所占比率差異已非常接近。這反映了不同深度土壤層TOC受地質(zhì)背景（母巖、地形地貌等）、土地利用和氣候等的影響程度不同，接受外界輸入的有機(jī)質(zhì)量也有很大差別。

2.2 不同統(tǒng)計(jì)單元的土壤有機(jī)碳密度及儲(chǔ)量

2.2.1 不同土壤類型有機(jī)碳密度及儲(chǔ)量

山東省不同土壤類型SOC密度和儲(chǔ)量見表2。由表2可見：各土壤類型的中上層和全層的SOC密度大小順序一致；與表層土壤相比，中上層和全層土壤的SOC密度差異顯著，如中上層褐土SOC密度是新積土的1.71倍，全層石質(zhì)土SOC密度是風(fēng)沙土的2.48倍，是鹽土的1.47倍。

圖1 SOC、SIC儲(chǔ)量占TC儲(chǔ)量的比率隨深度的變化Fig.1 Ratio of TOC and TIC storage accounted for TC storage varies with depth

表層SOC密度較高的土壤類型有砂漿黑土（2.52kg/m2）、石質(zhì)土（2.51kg/m2）、褐土（2.48 kg/m2）、水稻土（2.47kg/m2），是全區(qū)表層SOC密度（2.06kg/m2）的1.19～1.22倍。石質(zhì)土和褐土是主要的森林土壤，林木（草）凋落物和動(dòng)物殘?bào)w富足，土壤有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)高；水稻土和砂漿黑土是優(yōu)質(zhì)農(nóng)業(yè)土壤，在生產(chǎn)中需合理使用使有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)保持較高水平；潮土作為經(jīng)濟(jì)區(qū)主要的土壤資源，經(jīng)長(zhǎng)期耕種后局部有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)下降明顯，其表層SOC密度（1.97kg/m2）在各土壤類型中偏低，且低于全區(qū)表層SOC平均密度。表層SOC密度較低的土 壤 類 型 主 要 為 新 積 土（1.49kg/m2）、鹽 土（1.49kg/m2）、風(fēng)沙土（0.91kg/m2）。新積土和風(fēng)沙土由于其物質(zhì)組成和成土歷史等原因，生物活動(dòng)相對(duì)較低，抑制了土壤中有機(jī)質(zhì)的積累，是農(nóng)業(yè)發(fā)展的不利因素；濱海鹽土有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)低，土壤鹽化或堿化對(duì)作物生長(zhǎng)造成影響，需進(jìn)行鹽漬化治理。

從表層SOC儲(chǔ)量來看，全區(qū)總儲(chǔ)量為132.64 Mt，其中儲(chǔ)量最豐富的為棕壤（35.40Mt），其次為潮土（26.46Mt）和粗骨土（26.11Mt），三者累計(jì)占總儲(chǔ)量的一半以上。值得重視的是砂漿黑土，其面積占全區(qū)面積的6.43%，而表層SOC儲(chǔ)量卻占全區(qū)的7.89%，土壤固碳效應(yīng)明顯，與砂漿褐土相類似的石質(zhì)土、水稻土、褐土，也具有較好的固碳效應(yīng)。

2.2.2 不同地貌類型土壤有機(jī)碳密度及儲(chǔ)量

經(jīng)濟(jì)區(qū)不同地貌類型表層SOC密度和儲(chǔ)量見表3。由表3可知：不同地貌景觀下，表層SOC密度以中山（3.36kg/m2）最高；其次是低山（2.46kg/m2）、山前傾斜平原（2.42kg/m2）、山間平原（2.25 kg/m2）和島嶼（2.10kg/m2），它們高于全省表層SOC密度的平均值；往下為丘陵（2.01kg/m2）和微傾斜低平原（1.91kg/m2）；三角洲平原（1.56kg/m2）最低。就儲(chǔ)量來看：山間平原表層SOC儲(chǔ)量最高，與丘陵一起，二者儲(chǔ)量共有73.88Mt，占到表層SOC總儲(chǔ)量的一半以上；再往下依次是微傾斜低平原、三角洲平原、山前傾斜平原、低山、中山、島嶼。SOC儲(chǔ)量的這種分布特征同各地貌類型的分布面積比率基本一致。

表2 不同土壤類型SOC密度及儲(chǔ)量Table 2 SOC density and storage of different soil types in Shandong Province

表3 不同地貌類型表層（0～20cm）SOC密度和儲(chǔ)量Table 3 Statistics of SOC density and storage in surface soil（0－20cm）of different landforms in Shandong Province

地貌類型SOC密度主要與土地利用方式有關(guān)。山區(qū)土地利用類型以林地為主，山前傾斜平原則以園地或草地為主。山區(qū)雨量充沛，林被覆蓋率高，植物光合作用將大氣中的CO2轉(zhuǎn)化為有機(jī)碳最終釋放固定在山區(qū)土壤中；園地經(jīng)長(zhǎng)期熟化，土壤有機(jī)質(zhì)高，同樣有利于有機(jī)碳的積累。相比而言，微傾斜低平原區(qū)和丘陵區(qū)是主要的農(nóng)業(yè)耕作區(qū)，受人類活動(dòng)影響較大，農(nóng)作物收割、秸稈焚燒均會(huì)使碳從土壤中流失；丘陵區(qū)土層薄，植被覆蓋率低，水土流失導(dǎo)致碳的流失也最為嚴(yán)重。

2.2.3 不同土地利用方式下的土壤有機(jī)碳密度及儲(chǔ)量

土地利用變化是陸地生物圈碳循環(huán)最主要的驅(qū)動(dòng)力之一［10－11］，即土壤有機(jī)碳密度及儲(chǔ)量變化將受到不同土地利用方式的影響。表4列出了經(jīng)濟(jì)區(qū)內(nèi)旱地、水澆地、菜地、園地、林地、草地等10種主要土地利用方式下的表層SOC密度及儲(chǔ)量。由表4可見：在耕地利用類型中，灌溉水田是表層SOC密度最高的土地利用類型，平均值為3.45kg/m2，是旱地（2.19kg/m2）的1.58倍，且高于全國水田（3.21 kg/m2）和旱田（2.84kg/m2）SOC密度［12］；水澆地（2.21kg/m2）和旱地（2.19kg/m2）SOC密度相當(dāng)且接近全區(qū)表層SOC密度（2.06kg/m2），菜地最低，僅為1.61kg/m2。其他用地類型中：表層SOC密度按林地（2.45kg/m2）、草地（2.36kg/m2）、園地（2.26kg/m2）依次降低，且均大于全區(qū)表層SOC密度；而居民及工礦用地（2.01kg/m2）、未利用地（沙地和鹽堿地）（1.77kg/m2）表層SOC密度偏低。由于多目標(biāo)區(qū)域地球化學(xué)調(diào)查獲取的介質(zhì)為土壤樣品，水域類型統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可理解為河渠、湖泊、水庫坑塘等周邊土壤的TOC密度，而非水域本身，從表4可知，該用地類型的SOC密度最低，僅為1.60kg/m2。由以上可知，植樹造林?jǐn)U大林地、草地和綠化地面積以及旱地在現(xiàn)有條件下轉(zhuǎn)為園地，可以起到土壤碳匯作用，保護(hù)灌溉水田不被破壞，同時(shí)也是保護(hù)土壤碳庫。

從儲(chǔ)量來看：旱地面積接近全區(qū)面積的一半，表層SOC儲(chǔ)量最高；其次為水澆地。二者儲(chǔ)量累計(jì)105.14Mt，占表層SOC總儲(chǔ)量的76.45%，成為本區(qū)表層SOC的主要儲(chǔ)庫；盡管灌溉水田的SOC密度最高，但由于分布面積小，其儲(chǔ)量?jī)H占全區(qū)的0.86%。

3 表層土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量空間分布特征

半島藍(lán)色經(jīng)濟(jì)區(qū)表層SOC密度空間分布見圖2。濰坊和東營(yíng)以水澆地為主，土壤類型主要為潮土和砂漿黑土，SOC密度整體處于中等偏低水平；經(jīng)濟(jì)區(qū)北部沿海地帶鹽堿地和沙地占優(yōu)勢(shì)，土壤類型為濱海鹽土和新積土，SOC密度最低；山地丘陵區(qū)以及魯東中低山區(qū)，土地利用以林地和園地為主，SOC密度較高，另外日照分布一定面積的灌溉水田（水稻土），也具有較高的土壤碳密度；其他地區(qū)土地利用以旱地為主，SOC密度處于中等水平。

表4 土地利用類型下表層（0～20cm）土壤有機(jī)碳密度和儲(chǔ)量Table 4 Statistics of SOC density and storage in surface soil（0－20cm）of different land uses in Shandong Province

圖2 山東半島藍(lán)色經(jīng)濟(jì)區(qū)表層（0～20cm）SOC密度空間分布圖Fig.3 Distribution of SOC density in surface soil（0－20cm）of Blue Economic Zone of Shandong Peninsula

4 土壤固碳潛力分析

增加土壤有機(jī)碳的固定不僅可減少大氣CO2含量，而且對(duì)保障國家糧食安全具有重要作用。近年來評(píng)估土壤固碳潛力已成為國際科學(xué)界研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。但由于不同研究者對(duì)潛力范疇的界定不同，區(qū)域尺度土壤固碳潛力的估算還存在很大的不確定性。區(qū)域土壤固碳潛力受區(qū)域氣候、土壤類型、農(nóng)業(yè)管理措施等綜合影響；因此，合理地評(píng)價(jià)固碳潛力，應(yīng)綜合考慮氣候、土壤類型和農(nóng)業(yè)措施等諸多因素。

4.1 土壤固碳潛力分析

由于資料匱乏，本文固碳潛力分析僅從實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)出發(fā)，采用多目標(biāo)和二普SOC質(zhì)量分?jǐn)?shù)差值（ΔTOC）與二普SOC質(zhì)量分?jǐn)?shù)做回歸分析（圖3），并將求解的方程（y＝－0.583 8x＋0.640 3）作為“碳源匯”潛力的回歸方程。從圖3可見，當(dāng)ΔTOC為0時(shí)，求得二普SOC質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.097%，即二普時(shí)期SOC質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于1.097%的區(qū)域在到多目標(biāo)調(diào)查時(shí)期內(nèi)其質(zhì)量分?jǐn)?shù)總體表現(xiàn)為增加（碳匯），而質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于1.097%的區(qū)域表現(xiàn)為減小（碳源），按照同等因素條件影響下，多目標(biāo)調(diào)查獲得的SOC質(zhì)量分?jǐn)?shù)在今后一定時(shí)期內(nèi)也理應(yīng)按這一規(guī)律進(jìn)行變化。

圖3 多目標(biāo)和二普SOC質(zhì)量分?jǐn)?shù)差值（ΔTOC）與二普SOC質(zhì)量分?jǐn)?shù)相關(guān)關(guān)系圖Fig.3 Correlation between SOC differences（ΔTOC，differences between the multi－target regional geochemical survey data and the second soil survey data）and SOC values originating from the second soil survey

根據(jù)該方法對(duì)區(qū)內(nèi)表層（0～20cm）不同土壤類型的未來碳匯（源）潛力進(jìn)行預(yù)測(cè)（表5）。由表5可知，所有土壤類型SOC儲(chǔ)量均不同程度升高，SOC儲(chǔ)量雖然局部地區(qū)減小，但整體呈增加的趨勢(shì)，尤其風(fēng)沙土、濱海鹽土和鹽土，增加量遠(yuǎn)大于減小量，總體將分別增加186.67%、128.45%和100.00%。這說明在今后一定時(shí)期內(nèi)，研究區(qū)表層土壤將不斷地從環(huán)境中吸收碳，總體表現(xiàn)為“碳匯”效應(yīng)。未來SOC儲(chǔ)量可由132.64Mt增加至193.58Mt，凈增60.94Mt，主要集中在濱海鹽土中，占總固碳潛力的28.37%，其次集中在潮土和棕壤中，二者累積占總固碳潛力的44.90%。利用MapGIS空間分析功能，計(jì)算得出總“碳源”值為5.07Mt，總“碳匯”值為65.97Mt。

4.2 未來時(shí)期內(nèi)SOC密度空間變化特征

圖4為山東半島藍(lán)色經(jīng)濟(jì)區(qū)“SOC源匯”分布圖。由圖4可見，研究區(qū)90.44%的區(qū)域SOC密度增加，SOC增加的“碳匯”區(qū)分布在東營(yíng)、濰坊市中北部以及經(jīng)濟(jì)區(qū)東部大部分區(qū)域，其中以東營(yíng)和調(diào)查區(qū)東部局部地段最為顯著，SOC密度增加1.0 kg/m2以上。

SOC密度降低的“碳源”區(qū)分布有如下3個(gè)特征：1）出現(xiàn)在濱州無棣—沾化以及濰坊西部灰?guī)r分布區(qū)，SOC密度將大幅度降低，一般降低0.71kg/m2以上，初步分析與SOC質(zhì)量分?jǐn)?shù)高、且處在高鈣高鹽的堿性環(huán)境中有關(guān)，未來將不利于有機(jī)碳增加［13－14］；2）經(jīng)濟(jì)區(qū)中北部中低山區(qū)，繼續(xù)毀林（草）開荒，林地、草地向旱地轉(zhuǎn)化將是導(dǎo)致未來形成“碳源區(qū)”的主要原因；3）礦集區(qū)以及城鎮(zhèn)所在地，城鎮(zhèn)用地及礦山用地的擴(kuò)大將是導(dǎo)致未來SOC密度降低的主要因素，但由于面積有限，由此造成的土壤“碳源”效應(yīng)相對(duì)較小。

圖4 經(jīng)濟(jì)區(qū)表層（0～20cm）土壤碳匯（源）潛力預(yù)測(cè)分布圖Fig.4 Spatial distribution of surface soil（0－20cm）carbon sinks and sources potential prediction in the economic zone

表5 經(jīng)濟(jì)區(qū)表層（0～20cm）土壤碳匯（源）潛力預(yù)測(cè)Table 5 Surface soil（0－20cm）carbon sinks and sources potential prediction in the economic zone

5 結(jié)論

1）利用山東省多目標(biāo)區(qū)域地球化學(xué)調(diào)查數(shù)據(jù)，對(duì)山東半島藍(lán)色經(jīng)濟(jì)區(qū)表層（0～20cm）、中上層（0～100cm）和全層（0～160cm）3種土壤層位的SOC密度和儲(chǔ)量進(jìn)行了估算。結(jié)果表明，同全國典型地區(qū)SOC密度相比，各層SOC密度處于偏低水平，固碳潛力巨大。SOC主要集中在100cm深度內(nèi)，占全層儲(chǔ)量的73.91%，100cm以下（100～160 cm）SOC儲(chǔ)量有限。

2）不同土壤類型、地貌類型和土地利用類型的SOC密度有一定差異。從土壤類型看，表層SOC密度較高的有砂漿黑土、石質(zhì)土和褐土等；不同地貌景觀區(qū)表層SOC密度以中山最高，其次是低山、山前傾斜平原、山間平原和島嶼，而三角洲平原最低；就土地利用類型而言，灌溉水田的表層SOC密度最高，林業(yè)用地和草地的SOC密度較高，而旱地和水澆地儲(chǔ)量最高，二者累計(jì)占表層SOC總儲(chǔ)量的79.27%，成為本區(qū)表層SOC的主要儲(chǔ)庫。

3）SOC質(zhì)量分?jǐn)?shù)在氣候、地貌、土壤類型、農(nóng)耕管理措施以及土地利用方式等多種自然和人為作用下，區(qū)內(nèi)表層SOC密度分布總體上呈現(xiàn)為黃河三角洲平原和魯東沿海地帶最低、膠萊盆地和魯北平原中等、山地丘陵區(qū)以及中低山區(qū)偏高的分布格局。從20世紀(jì)80年代第二次土壤普查和本次多目標(biāo)區(qū)域地球化學(xué)調(diào)查數(shù)據(jù)所建立的回歸方程分析，發(fā)現(xiàn)未來本區(qū)表層土壤在區(qū)域碳循環(huán)中整體表現(xiàn)為“碳匯”效應(yīng)，尚有60.94Mt的固碳潛力，其中“碳源”量5.07Mt，“碳匯”量65.97Mt。

（References）：

［1］Schlesinger W H.Evidence from Chronosequence Studies for Alow Carbon－Storage Potential of Soils［J］.Nature，1990，348：232－234.

［2］Post W M，Emanuel W R，Zinke P J，et al.Soil Carbon Pools and World Life Zones［J］.Nature，1982，298：156－159.

［3］金峰，楊浩，蔡祖聰，等.土壤有機(jī)碳密度及儲(chǔ)量的統(tǒng)計(jì)研究［J］.土壤學(xué)報(bào)，2001，38（4）：523－528.Jin Feng，Yang Hao，Cai Zucong，et al.Calculation of Density and Reserve of Organic Carbon Insoils［J］.Acta Pedolgica Sinica，2001，38（4）：523－528.

［4］DD2005－01中國地質(zhì)調(diào)查局地質(zhì)調(diào)查技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)［S］.北京：中國地質(zhì)調(diào)查局，2006.DD2005－01Geological Survey Technical Standards［S］.Beijing：China Geological Survey，2006.

［5］閆鵬，徐世良.山東土壤［M］.北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，1994：231－232.Yan Peng，Xu Shiliang.Shandong Soil［M］.Beijing：China Agricultural Press，1994：231－232.

［6］奚小環(huán)，楊忠芳，夏學(xué)齊，等.基于多目標(biāo)區(qū)域地球化學(xué)調(diào)查的中國土壤碳儲(chǔ)量計(jì)算方法研究［J］.地學(xué)前緣，2009，16（1）：194－205.Xi Xiaohuan，Yang Zhongfang，Xia Xueqi，et al.Calculation Techniques for Soil Carbon Storage of China Based on Multi－Purpose Geochemical Survey［J］.Earth Science Frontiers，2009，16（1）：194－205.

［7］奚小環(huán)，楊忠芳，廖啟林，等.中國典型地區(qū)土壤碳儲(chǔ)量研究［J］.第四紀(jì)研究，2010，30（3）：573－583.Xi Xiaohuan，Yang Zhongfang，Liao Qilin，et al.Soil Organic Carbon Storage in Typical Regions of China［J］.Quaternary Sciences，2010，30（3）：573－583.

［8］廖艷，孫淑梅，楊忠芳，等.吉林中西部地區(qū)土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量及其時(shí)空變化特征［J］.第四紀(jì)研究，2011，31（1）：189－198.Liao Yan，Sun Shumei，Yang Zhongfang，et al.Soil Organic Carbon Storage and Its Spatial－Temporal Variation in the Central and Western Area of Jilin［J］.Quaternary Sciences，2011，31（1）：189－198.

［9］傅野思，夏學(xué)齊，楊忠芳，等.內(nèi)蒙古自治區(qū)土壤有機(jī)碳庫儲(chǔ)量及分布特征［J］.現(xiàn)代地質(zhì)，2012，26（5）：886－895.Fu Yesi，Xia Xueqi，Yang Zhongfang，et al.Storage and Distribution of Soil Organic Carbon in Inner Mongolia［J］.Geoscience，2012，26（5）：886－895.

［10］楊玉盛，謝錦升，盛浩，等.中亞熱帶山區(qū)土地利用變化對(duì)土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量和質(zhì)量的影響［J］.地理學(xué)報(bào)，2007，62（11）：1123－1131.Yang Yusheng，Xie Jinsheng，Sheng Hao，et al.The Impact of Land Use Change on Soil Organic Carbon Stocks and Quality in Mid－Subtropical Mountainous Area of Southern China［J］.Acta Geographica Sinica，2007，62（11）：1123－1131.

［11］許泉，芮雯奕，何航，等.不同利用方式下中國農(nóng)田土壤有機(jī)碳密度特征及區(qū)域差異［J］.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2006，39（12）：2505－2510.Xu Quan， Rui Wenyi， He Hang， et al.Characteristics and Regional Differences of Soil Organic Carbon Density in Farmland Under Different Land Use Patterns in China［J］.Scientia Agricultura Sinica，2006，39（12）：2505－2510.

［12］Song G H，Li L Q，Pan G X，et al.Topsoil Organic Carbon Storage of China and Its Loss by Cultivation［J］.Biogeochemistry，2005，74：47－62.

［13］成杭新，楊曉波，李括，等.遼河流域土壤酸化與作物籽實(shí)鎘生物效應(yīng)的地球化學(xué)預(yù)警［J］.吉林大學(xué)學(xué)報(bào)：地球科學(xué)版，2012，42（6）：1889－1895.Cheng Hangxin，Yang Xiaobo，Li Kuo，et al.Geochemical Early Warning for Soil Acidification and Its Adverse Biological Effect of Cd in Rice and Maize Seeds in the Catchment Area of Liaohe，Liaoning Province［J］.Journal of Jilin University：Earth Science Edition，2012，42（6）：1889－1895.

［14］張秀芝，趙相雷，李宏亮，等.河北平原土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量及固碳機(jī)制研究［J］.地學(xué)前緣，2011，18（6）：41－55.Zhang Xiuzhi，Zhao Xianglei，Li Hongliang，et al.Research on Organic Carbon Storage and Sequestration Mechanism of Soils in the Hebei Plain［J］.Earth Science Frontiers，2011，18（6）：41－55.