土壤碳和氮的空间及深度分布与农业管理、气候以及土壤质地对碳封存潜力的影响

《Communications in Soil Science and Plant Analysis》：Spatial and Depth Distribution of Soil Carbon and Nitrogen in Relation to Agricultural Management, Climate and Textural Control on Carbon Sequestration Potential

土壤碳氮时空分布及预测模型研究：在恒河平原524个均质土壤单元中，分析了总碳（TC）、有机碳（SOC）、无机碳（SIC）及总氮（TN）至100cm深度的空间分布。表层15cm有46%土壤SOC介于5.5-8.0g/kg，深层储存贡献显著（72% SIC和60% SOC/TN）。豆科牧草和甘蔗比谷物更能提升碳储量，模型显示碳饱和亏缺均值15.1g/kg，潜在增碳量达945Tg C。

　　

摘要

了解土壤中碳和氮的空间及深度分布对实现气候智能型农业至关重要。以参考土壤组作为采样标准，我们在印度-恒河平原的一个集约耕作区域选取了524个样点（每个样点在气候、植被、母质、地形和土壤特性方面均具有代表性），并对这些地区的农业土壤进行了采样和分析。研究结果以空间地图的形式展示了100厘米深度内的总碳（TC）、土壤有机碳（SOC）、无机碳（SIC）和总氮（TN）的含量，并阐述了这些成分与影响土壤、作物和气候因素之间的关系。我们还提出了一个用于预测区域土壤有机碳储量的模型。结果显示，约46%的土壤在表层15厘米内的有机碳浓度介于5.5至8.0克/千克之间，且整个100厘米深度内的有机碳总量达231太克（Tg）。通过分位数回归分析得出，这些土壤的平均碳饱和度亏损为15.1克/千克，具有储存945太克碳的潜力。虽然无机碳含量与降雨量呈负相关，但其对有机碳含量的影响并不明显。大约60%的有机碳和总氮以及72%的无机碳储存在表层以下的土壤中，这表明深层有机碳的储存对土壤碳平衡起着重要作用。不同的作物系统显著影响了表层及深层土壤中的有机碳含量，其中豆科饲料作物和高生物量产量的甘蔗作物在增加土壤碳储量方面优于谷物作物。整合土壤质地、细粒土壤部分的碳含量、有机碳的深度分布信息以及碳饱和度亏损的估算数据，有助于政策制定者制定针对特定区域的有机碳恢复计划。