The Reserve Distribution Characteristics of Organic Carbon in Soil from Poyang Lake and the Surrounding Economic Region
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摘要: 土壤是陆地生态系统的重要组成部分，土壤碳储量研究在碳循环和全球变化中具有重要意义。本文利用江西省鄱阳湖及周边经济区多目标区域地球化学调查取得的土壤碳数据，计算了研究区表层、中层、深层土壤的全碳储量和有机碳储量，分析其有机碳储量和有机碳密度的分布特征。结果表明：研究区总体碳储量是以有机碳储量为主；表层土壤(0~0.2 m)的有机碳密度为3512 t/km2，有机碳储量为1.38亿吨；中层土壤(0~1.0 m)的有机碳密度为11156 t/km2，有机碳储量为4.39亿吨；深层土壤(0~1.8 m)的有机碳密度为15617 t/km2，有机碳储量为6.14亿吨。与全国农业地质调查数据进行对比，研究区表层土壤的有机碳密度高于全国农业地质调查区内表层土壤有机碳密度的10.86％，中层及深层土壤的有机碳密度与全国农业地质调查区平均水平接近，显示研究区土壤的有机碳储量巨大。进一步分析研究区不同土壤类型、不同土地利用类型、不同地貌单元、不同行政单元的土壤有机碳密度及有机碳储量，系统查明了土壤有机碳的分布和分配特征。研究认为，区域内各层土壤有机碳密度空间分布具有同一性特征，与所处区域的成土地质背景和植被覆盖率密切相关。土壤有机碳密度高值区均分布在山地和丘陵区，包括江西丰城市北部、高安市南部、乐平市周边地区等古生代炭质岩和煤系地层区，其中乐平市表层土壤的有机碳密度最高；低值区均分布在湖区和水系河谷地区。该成果可为江西省的碳循环和碳排放研究提供可靠的数据基础。Abstract: Soil is a main component of the terrestrial ecosystem, and soil carbon research is significant in the carbon cycle and global change. Using the geochemical survey data from Poyang Lake in Jiangxi province and the surrounding economic zone multi-target regional, the total carbon and organic carbon from the surface, middle and deep soil in research area was studied and the organic carbon reserves and organic carbon density distribution characteristics analyzed. The results indicate that the overall carbon in the study area consists mainly of organic carbon. The reserve of organic carbon is 138 million tons and organic carbon density is 3512 t/km2 in the surface soil (0-0.2 m), 439 million tons and 11156 t/km2 in the middle soil (0-1.0 m) and 614 hundred million tons and 15617 t/km2 in the deep soil (0-1.8 m). Compared with the national agricultural geological survey data, organic carbon density of surface soil in the study area is 10.86% higher than that of the national agricultural geology survey, however, organic carbon density of middle and deep soil is close to the results of national agricultural geology. It shows that the research area has huge reserves of organic carbon. Further studies were conducted to uncover the distribution and the distribution characteristics of organic carbon in soil by using the organic carbon density and organic carbon reserves for different soil types, different land utilization types, different geomorphic units and different administrative units. Research results suggest that each layers of soil possesses the same organic carbon density spatial distribution characteristics, which is closely related to the geological background and the vegetation coverage. A high value area of carbon density is located in hilly areas and mountainous regions, such as the paleozoic carbonaceous rock and coal strata from the north of Fengcheng City, the south of Gaoan City and the surrounding of Leping City. The highest organic carbon density occurred in the topsoil of Leping city. Low organic carbon density is located in lake and river valley areas. The results of this study provide reliable data for studying the carbon cycle and carbon emissions in the Jiangxi countryside.
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Key words:
- soil organic carbon /
- carbon reserves /
- carbon density /
- distribution characteristics /
- the Poyang Lake
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表 1 江西省不同土壤类型容重
Table 1. The type and density of different soil in Jiangxi Province
土壤类型 容重(t/m3) 酸灰潮土 1.32 灰潮土 1.32 湿潮土 1.32 红壤 1.30 棕红壤 1.30 潴育型水稻土 1.28 潜育型水稻土 1.12 中性紫色土 1.50 石灰性紫色土 1.58 新积土 1.34 黄红壤 1.24 红壤性土 1.24 黄壤 1.30 暗黄棕壤 1.20 淹育型水稻土 1.39 山间草甸土 1.16 黏盘黄褐土 1.26 棕色石灰土 1.28 湖积物 1.32 水系沉积物 1.40 
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表 2 江西省鄱阳湖及周边经济区不同深度土壤碳储量统计表
Table 2. The soil carbon reserves statistics with different depth of Poyang Lake and its peripheral economic zones in Jiangxi Province
土壤深度
(m)有机碳密度
(t/km2)有机碳储量
(109t)比例
(%)无机碳密度
(t/km2)无机碳储量
(109 t)比例
(%)区内全碳储量
(109t)0~0.2(表层) 3512 1.38 95.13 180 0.07 4.87 1.45 0~1.0(中层) 11156 4.39 92.41 916 0.36 7.59 4.75 0~1.8(深层) 15617 6.14 90.32 1673 0.66 9.68 6.80
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表 3 研究区有机碳储量资源与全国农业地质调查对比
Table 3. Organic carbon resources in the studying area compared with the national agricultural geology survey
土壤深度
(m)鄱阳湖及周边经济区 全国农业地质调查区密度(t/km2) 储量(109 t) 密度(t/km2) 0~0.2(表层) 1.38 3512 3168 0~1.0(中层) 4.39 11156 11646 0~1.8(深层) 6.14 15617 15339
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表 4 不同土壤类型表层土壤(0~0.2 m)有机碳储量及密度统计
Table 4. The organic carbon reserves and density statistics in topsoil (0-0.2 m) for different soil
土壤类型 土壤亚类 面积
(km2)面积比例
(%)密度
(t/km2)储量
(109t)储量比例
(%)红壤 红壤 11372 28.9 3677 0.42 30.3 红壤性土 236 0.60 3415 0.01 0.58 黄红壤 504 1.28 4121 0.02 1.50 棕红壤 5276 13.4 3824 0.20 14.6 小计 17388 44.2 3731 0.65 47.0 黄壤 黄壤 264 0.67 4036 0.01 0.77 黄褐土 黏盘黄褐土 612 1.56 2882 0.02 1.28 黄棕壤 暗黄棕壤 80 0.20 6240 0.005 0.36 新积土 新积土 24 0.06 1634 0.0004 0.03 石灰土 棕色石灰土 480 1.22 4123 0.02 1.43 紫色土 石灰性紫色土 52 0.13 3362 0.002 0.13 中性紫色土 60 0.15 3472 0.002 0.15 小计 112 0.28 3421 0.004 0.28 潮土 灰潮土 248 0.63 2548 0.01 0.46 (酸)灰潮土 408 1.04 3377 0.01 1.00 湿潮土 156 0.40 3509 0.01 0.40 小计 812 2.07 3149 0.03 1.85 山地草甸土 山地草甸土 8 0.02 9651 0.001 0.06 水稻土 潴育型水稻土 13928 35.4 3687 0.51 37.2 淹育型水稻土 160 0.41 4255 0.01 0.49 潜育型水稻土 836 2.13 3049 0.03 1.85 小计 14924 37.9 3658 0.55 39.5 其他 水系沉积物 672 1.71 3041 0.02 1.48 湖积物 3940 10.0 2083 0.08 5.94 合计 39316 100 3512 1.38 100
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表 5 不同地貌单元表层土壤(0~0.2 m)有机碳储量及密度统计
Table 5. The organic carbon reserves and density statistics in topsoil (0-0.2 m) for different topography units
地貌单元 面积
(km2)面积比例
(%)密度
(t/km2)储量
(109t)储量比例
(%)冲湖积平原 900 2.29 3572 0.032 2.33 冲积平原 6032 15.3 3705 0.224 16.2 低山 2864 7.28 4122 0.118 8.55 岗地 11848 30.1 3461 0.410 29.7 湖积物 3940 10.0 2083 0.082 5.94 丘陵 10872 27.7 3786 0.412 29.8 三角洲 1544 3.93 3588 0.055 4.01 山间谷地 56 0.14 4141 0.002 0.17 水域 652 1.66 2919 0.019 1.38 中低山 528 1.34 4084 0.022 1.56 中山 80 0.20 6081 0.005 0.35 合计 39316 100 3512 1.38 100
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表 6 不同土地利用类型表层土壤(0~0.2 m)有机碳储量及密度统计
Table 6. The organic carbon reserves and density statistics in topsoil (0-0.2 m) for different land
用地类型 面积
(km2)面积比例
(%)密度
(t/km2)储量
(109t)储量比例
(%)农用地 草地 8456 21.5 3733 0.316 22.9 旱地 1696 4.31 3193 0.054 3.91 经济林 840 2.14 3699 0.031 2.25 林地 7500 19.1 3776 0.283 20.5 水田 13532 34.4 3684 0.498 36.1 水域 804 2.04 3179 0.026 1.88 园地 180 0.46 3699 0.007 0.51 小计 33008 84.0 3680 1.215 88.0 建设用地 576 1.47 3539 0.020 1.45 未利用地 湖积物 3940 10.0 2083 0.082 5.94 裸土 1728 4.40 3624 0.063 4.57 裸岩 20 0.05 2482 0.0005 0.04 沙地 44 0.11 795 0.0003 0.02 小计 5732 14.6 2539 0.146 10.6 合计 39316 100 3512 1.38 100
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表 7 不同行政单元表层土壤(0~0.2 m)有机碳储量及密度统计表
Table 7. The organic carbon reserves and density statistics in topsoil (0-0.2 m) for different administration units
行政单元 面积
(km2)面积比例
(%)密度
(t/km2)储量
(109t)储量比例
(%)安义县 656 1.67 3220 0.02 1.53 德安县 932 2.37 3556 0.03 2.40 东乡县 1264 3.21 3867 0.05 3.54 都昌县 2132 5.42 2681 0.06 4.14 丰城市 2828 7.19 4038 0.11 8.27 奉新县 1744 4.44 3895 0.07 4.92 抚州市 2192 5.58 3679 0.08 5.84 高安市 2464 6.27 3698 0.09 6.60 湖口县 688 1.75 2529 0.02 1.26 进贤县 1960 4.99 3346 0.07 4.75 九江市 700 1.78 3314 0.02 1.68 九江县 848 2.16 3094 0.03 1.90 乐平市 2012 5.12 4701 0.09 6.85 南昌市 608 1.55 3724 0.02 1.64 南昌县 1836 4.67 3708 0.07 4.93 彭泽县 1568 3.99 3126 0.05 3.55 鄱阳县 4236 10.8 3553 0.15 10.9 万年县 1148 2.92 4065 0.05 3.38 新建县 2180 5.54 3065 0.07 4.84 星子县 724 1.84 3051 0.02 1.60 永修县 2044 5.20 3080 0.06 4.56 余干县 2316 5.89 3267 0.08 5.48 余江县 944 2.40 3072 0.03 2.10 樟树市 1292 3.29 3569 0.05 3.34 合计 39316 100 3512 1.38 100
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表 8 表层土壤有机碳、氮、硒及常量元素与有机碳密度的相关关系
Table 8. The relationship between the organic carbon, N, Se and constant elements with organic carbon density
元素 相关系数 Se 0.294 SiO2 -0.142 Fe2O3 0.143 MgO 0.155 CaO 0.099 Na2O 0.181 K2O 0.153 N 0.815 TOC 0.997
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图(4)
表(8)
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