土壤有机碳储量估算的影响因素和不确定性

刘苗，刘国华*

土壤有机碳储量估算的影响因素和不确定性

刘苗1,2，刘国华1*

1. 中国科学院生态环境研究中心，区域生态与环境国家重点实验室，北京 100085；2. 中国科学院大学，北京 100049

土壤作为陆地生态系统最大的碳库和碳循环过程的关键环节，其源、汇的变化直接影响全球碳平衡，因此，土壤有机碳储量估算成为生态领域的重要研究内容之一。通过比较不同研究者在不同研究尺度上报道的有机碳储量的研究结果，发现这些研究结果较不一致。分析认为导致土壤有机碳储量评估结果存在较大差异的原因，主要是来自于采样过程中人类干扰以及气候变化等环境要素的波动，特别是研究者所采取的不同估算方法和背景资料。从环境要素（外因）和估算方法（内因）两个角度出发，提出了土壤有机碳储量的研究意义，阐述了造成土壤有机碳储量估算的不确定性和目前研究中存在的问题，并在此基础上，对其未来研究方向和重点进行了展望。

土壤有机碳储量；不确定性；人类干扰；气候变化；估算方法

生态系统的碳平衡整体上由3部分组成：以净生产力表征的碳输入、以系统呼吸表征的碳输出和系统的碳库储量（Fang，2011）。基于区域或者全球生态系统碳循环过程机理的认识，是人类调节地圈-生物圈-大气圈的相互作用关系，维持全球生态系统的物质与能量循环以及自然资源循环再生的重要生态学途径，也是全球变化科学与区域或全球可持续发展研究中最具挑战性的重大理论性和战略性问题（于贵瑞等，2003）。

土壤是陆地生态系统最大的碳库，土壤有机碳（Soil organic carbon，SOC）水平直接影响环境过程，如侵蚀、土壤肥力（Huang等，2007）、温室气体通量（Panos等，2013）、提供食物和维持水质（Zhang等，2008），其对全球变化的反应灵敏、复杂，在减少碳汇不确定性方面具有极为重要的作用，但目前尚未引起足够重视（Fang等，2001）。土壤有机碳作为土壤碳库的重要组成部分，是大气碳库的3倍，大约是植被的2.5～3倍（Post等，2000），如若全球土壤有机碳的10%转化为二氧化碳，则会有超过30年来人类二氧化碳的总排放量（IPCC，2001）。所以土壤有机碳的微小变化将会极大的缓和或加速大气CO2浓度的提高，进而改变全球碳循环（Yang等，2009；陈朝等，2011）。作为衡量土壤固碳能力的重要指标之一，土壤有机碳储量在调控地球表层生态系统的碳平衡和减缓温室气体排放方面发挥重要的作用（汪业勖等，1999），土壤有机碳储量估算的研究也因此成为近年来国内外全球碳循环研究的焦点。同时土壤固碳作为一种工业碳减排的替代性战略途径，成本低，可行性强，在气候谈判过程中已经引起了世界各国政府的高度重视。

但是，目前对土壤有机碳储量估算没有形成统一标准或规范，由于学者们的研究方法和角度不同，使得估算中存在较大不确定性，研究结果并不一致，存在较大差异，这也成为不同区域土壤有机碳储量比较、大尺度上有机碳储量评估以及国家政策制定的主要障碍。为此，本文提出了土壤有机碳储量在当前背景下的研究意义，从不同尺度方面论述土壤有机碳储量估算，并从环境因素、人类活动、气候变化以及估算方法几个方面论述土壤有机碳储量估算不确定性的来源，据此揭示研究中存在的问题、探讨未来研究方向。以期为今后土壤有机碳储量估算精度的提高，提供理论依据，为制定土壤固碳路线图提供重要参考。

1 土壤有机碳储量估算的不确定性

与国外相比，国内对不同尺度土壤有机碳储量的研究相对较少且较晚。由于研究者采用研究尺度不同、基础数据来源和方法不同，同时不同尺度上

的影响因子也存在很大差异，因而，对于土壤有机碳固定能力的分析会有所差别，使用模型方法模拟土壤碳蓄积的机理过程，又缺乏大量相关和连续观测数据，导致模型的参数化和初始化更加困难（王绍强等，2003），进而影响土壤有机碳储量的估算结果。因此，在不同尺度上土壤有机碳估算存在很大的不确定性，有必要对其进行梳理。

早期多数研究集中在全球1 m厚度土壤有机碳储量的估算，由图1 [根据金峰等（2000）数据整理绘制] 可以看出，由于采取不同的研究方法，导致研究结果存在较大差异。Rubey（1951）利用土壤剖面估算法，估算全球1 m厚度土壤有机碳储量为710 Gt，而Bolin认为全球1 m厚度土壤有机碳储量则为700 Gt。Bohn（1976）利用世界土壤类型分布图，得出全球1 m厚度土壤有机碳储量为2946 Gt；比较而言，后期的研究结果较为一致，研究表明全球1 m厚度土壤有机碳储量大约为1400～1600 Gt。如根据生命带法（2696个土壤剖面数据资料），得出全球1 m厚度土壤有机碳储量为1395 Gt（Post等，1982），而利用美国农业部土壤保持局的土壤数据库进行计算，结果为1427 Gt（Buringh，1984），Schlesinger（1990）研究得出土壤碳库高达1500 Gt，而利用FAO/UNESCO世界土壤图统计，计算结果为1576 Gt（Eswaran等，1993）。Batjes（1996）则采用土壤类型研究法，将世界土壤图划分0.5°×0.5°的基本网格单元，根据每个单元的土壤结构属性数据，估算出全球1 m土壤有机碳储量为1462～1548 Gt。Prentice and Fung（1990）、田中正之（1992）、Sombroke（1993）、Foley（1995）、King（1995）估算全球的有机碳储量分别为1143、1490、1220、1373.2、1537.9 Gt，由此可知，在评估全球尺度上有机碳储量，不同学者研究结果存在一定的差异。

中国陆地生态系统碳贮量作为全球碳循环的重要组成部分，近年来受到学者们的广泛关注。李克让等（2003）应用0.50经纬网格分辨率的气候、土壤和植被数据驱动的生物地球化学模型（应用植被、土壤和大气碳交换(CEvsA)模型）估算了当前中国植被和土壤的碳贮量，结果表明，中国陆地生态系统土壤碳贮量分别为82.65 Gt，为全球土壤碳贮量的4%。王绍强等（1999，2000）、金峰（2001）、Ni（2001）、Wu（2003）、解宪丽（2004）、于东升（2005）等采用第一次、第二次中国土壤普查资料及经验模型等方法，研究中国陆地1 m土层土壤有机碳储量，估算结果在50～180 Gt之间。Yu等（2007）根据调查的不同土壤类型的SOC均值对中国SOC进行了估计，结果表明SOC储量也在50～180 Gt之间。由表1可知，方精云（1996）与潘根兴（1999）的研究结果差异最大，前者是以同类型土壤碳密度的面积加权平均值作为各类型土壤有机碳密度，然后利用土壤类型图统计出的各类型土壤面积来估算土壤有机碳储量是185.6 Gt，后者是先计算出各土种剖面的土壤有机碳密度，再利用各土种的面积统计资料来估算土壤有机碳储量是50.0 Gt，二者相差3～4倍。

表1 中国1 m厚度土壤有机碳储量估算的主要研究结果Table 1 Main results on soil organic carbon storage of 1 m depth in China

图2 不同生态系统土壤有机碳储量研究结果比较Fig.2 Two results on soil organic carbon storage of different ecosystems

研究局域尺度土壤有机碳空间分布特征，对准确估算大尺度土壤碳库储量和变化具有重要意义（孙文义等，2011）。由于土壤碳库空间分布不均，区域土壤有机碳储量实测及代表性数据贫乏，使得区域尺度土壤有机碳储量估算存在较大不确定性。同时环境的变化和人类扰动对土壤有机碳影响很大，如Bockheim（1999，2003）先后2次对面积为64 km2的阿拉斯加北极圈冻土有机碳储量进行估算，前期研究发现土壤平均有机碳含量是50000 g·m-2，后期研究表明土壤容重和土壤有机碳密度均随着分解速率的加快而增加。

针对具体的生态系统，国内外学者开展了土壤有机碳储量估算方面的工作。Post（1982）和Houghton（1995）分别对不同生态系统的土壤有机碳储量进行了较细致的研究（图2）。两者研究的差异较大，但是在不同生态类型之间差异较为一致。Yang分析比较了近20年来在中国草地生态系统开展的不同研究，指出不同研究得到的结果差异较大，草地土壤有机碳密度的变动在8.5～15.1 kg·m-2（以C计）之间（Yang等，2010），中国草地生态系统的碳库约为29.1 Pg C，其中96.6%的碳储存于土壤有机质中。分析发现中国草地生物量和土壤有机碳库在过去20年里没有发生显著变化，认为中国草地生态系统处于中性碳汇状态（Fang等，2010）。周玉荣（2000）对我国主要森林生态系统土壤碳库的估算结果是21.02 Gt。黄耀等（2006）根据近20年中国耕作土壤有机碳储量的变化，得出中国耕作土壤的平均碳汇为15～20 Tg·a-1。Pan（2003）研究得出90年代中国水稻土的碳汇为12 Tg·a-1。因此整体而言，国内外研究状况表明，不同尺度以及不同生态系统土壤有机碳评估结果差异很大。

Fang等（2011）认为探究生态系统碳库，需要结合生态系统过程模型和大尺度生产力及碳库变化模式的分析，解析生态系统碳循环应对短期环境波动和长期气候变化的响应；并且通过长期定点观测和实验，明确生态系统生产力和土壤有机碳分解的关键机制；特别是检测土壤碳库变化的新技术手段的应用，以及由定点研究到区域调查的尺度转换、数据融合和不确定分析。

2 产生不确定性的主要因素

分析认为，导致土壤有机碳评估结果差异较大原因，来自估算方法的选用、背景资料选择以及采样过程的控制。而估算方法和背景资料的确定是评估结果出现偏差的内在原因。采样过程所考虑的人类干扰以及气候变化等环境要素为外在因素(图3)。Campbell等（2008）认为估计土壤有机碳存在很大的差异主要是由于调查方法以及环境因子的影响。

就外因而言，土壤有机碳储量大小主要受自然环境因素、人类活动以及气候变化三者的综合制约，三者间存在相互作用的复杂关系。首先地面植被、矿物组成、风化层厚度、水分、通气和温度状况，土壤的化学性质及其土壤微生物分解的能力，即土壤本身状况影响土壤有机碳含量的大小（Swift，2001；张国盛等，2005）。另外，气候变化也影响着生态系统碳循环，包括植物光合、呼吸以及土壤有机碳的降解。而土地利用方式对土壤有机碳的影响更为剧烈，直接影响陆地生态系统的分布方式和结构，进而影响陆地生态系统的碳储量和排放通量（Gao等，2013）。但是，研究者们更多的是

从单一因素着手来研究土壤有机碳储量，而忽略了多因素的综合作用，从而造成对土壤有机碳储量估算的不确定性；另一方面，即内因，是由于研究者采用不同的研究方法、数据源、技术水平、研究参数及分类标准等，使得土壤有机碳储量估算结果差异较大，从而增大了土壤有机碳估算的不确定性（图3）。

图3 土壤有机碳估算的不确定性来源Fig.3 The sources of uncertain of soil organic carbon

2.1环境因素

自然环境因素主要有地形、气候、土壤性质等。不同的自然环境条件是造成土壤有机碳储量差异的重要因素（苏永中等，2002），如青藏高原高寒草原土壤活性有机碳含量表现为东南高、西北低，且降水对高寒草原土壤活性有机碳含量的贡献大于气温（王建林等，2009），而锡林郭勒地区的草甸草原、典型草原、荒漠草原的土壤有机碳储量随特定的气候条件依次逐渐减少（王艳芬等，1988）。更多的研究认为土壤有机碳储量受综合环境因子影响，如Yang等（2008）研究西藏草地土壤有机碳分布，发现土壤湿度、温度以及土壤质地均对土壤有机碳影响较大，而Sun等（2013）利用调查数据分析青藏高寒草原地上部生物量的主要控制因子为表层有机碳密度、年均降雨以及土壤湿度等。利用NDVI遥感影像分析青藏高原的植被指数的主要控制因子是年均降雨和生长季降雨（Sun等，2013）。这也间接地证明土壤有机碳受环境因子的影响很大，因为植物是土壤碳的主要来源。其他影响因子包括管理方式、利用年限等（Schulp等，2008）。而海拔高度也是影响土壤有机碳分布的一个主要因素，研究祁连山北坡垂直带山地草原、森林及高山灌丛的土壤有机碳分布特征，发现土壤有机碳含量随海拔升高而升高（胡启武等，2006）。也有研究认为发现了相似的结果，如阿拉善左旗境内主要草地类型的土壤有机碳含量随海拔的变化（傅华等，2004）。其他环境因子如风力搬运导致风蚀，风蚀使土壤有机碳流失，从而影响源区及汇区的碳平衡（胡云锋等，2004）。而坡度及坡向可影响蒸发散及水分入渗，从而影响植被生长和凋落物归还及分解，引起土壤有机碳明显的分异（Jenkinson等，1991）。可见环境影响土壤有机碳储量具有多样性和综合性的特点。此外，生物因素作为重要因子，伴随自然环境因素，进而影响土壤有机碳储量。不同的地理位置、海拔高度、气候等，造成植被类型上的差异，导致进入土壤的植物残体种类和数量不同，使得土壤有机碳储量估算存在较大不确定性。土壤微生物对土壤有机碳的分解作用受土壤酸碱性、温度及水分等影响，而温度和水分是影响微生物活性最重要的因素，适宜的温度和水分可加速微生物对植物体的分解，从而影响土壤有机碳储量。有研究者通过统计发现不同纬度地区的枯枝落叶量从低纬度向高纬度递减，即植物残体进入土壤的量随纬度升高而降低（Willian等，1974）。通过定位试验研究，发现微生物量C与速效养分均显著相关，由此说明，微生物可转化和固定腐殖质中的有效成分（孙建等，2009）。酸性较强的土壤可抑制微生物对有机碳的分解，从而对有机碳起到一定的保护作用，同时，土壤C/N的高低也对土壤微生物活性有一定促进或限制作用，即增加土壤氮素可促进微生物活性，提高土壤有机质的分解速率

（廖利平等，1997）。

2.1.1 人类活动

人类与自然是一个耦合的系统，这一系统随着空间、时间以及组织单元变化而变化（刘纪远等，2004）。陆地碳循环过程就是人类活动与自然生态系统相互作用、相互制约的过程。陆地生态系统碳贮量及其变化被认为在全球碳循环和大气二氧化碳浓度变化中起着非常重要的作用（李克让等，2003）。而人类活动对陆地生态系统碳蓄积量和通量的影响，远远超过了自然变化影响的速率和程度（Liu等，2004）。人类活动对土壤碳循环影响的本质是土地利用方式的变化，导致土壤碳循环的源汇变化，土地利用主要包括放牧刈割、施肥、林火、砍伐、撂荒、退牧还草、退耕还林以及城市建设等。土地利用方式对生态系统碳循环的影响更为剧烈，直接影响陆地生态系统的分布方式和结构，进而影响陆地生态系统的碳储量和排放通量（Gao等，2013），因而土地覆盖、土地利用和管理也是生物地球化学循环模型，模拟陆地生态系统碳循环首先考虑的要素（Dieye等，2011）。

土地利用变化引起的陆地生态系统类型转变对于全球碳循环有着极其重要的作用，周广胜等（周广胜等，2002）总结国内外有关森林砍伐以及森林、草地转变成农田对于碳循环的影响，认为生态系统类型（即土地利用类型）的转变可能引起全球碳“未知汇”现象的重要原因，强调未来陆地生态系统碳循环研究，应充分重视陆地生态系统类型转变对于全球碳循环的影响研究，包括研究陆地生态系统的不同发展阶段(自然与退化生态系统)以及利用方式的改变(森林转化为人工林或农田、草地转化为农田、退耕还林还草等)所引起的碳库类型转换的机理及其对全球变化响应。自然土壤转为农牧业用地后，土壤有机碳储量迅速下降（Davidson等，1993）；草地开垦是影响草地土壤碳贮量最为剧烈的人类活动，草地开垦为农田通常会导致土壤有机碳大量释放（陈佐忠等，2000），而使其达到动态平衡，则需要大约20年的时间（李凌浩等，1998）。毁林或改变林地利用现状会造成20%～50%以上的有机碳损失（Eswaran等，1993）；基于综合分析（Meta-analysis）的土地利用变化导致土壤碳库变化的研究表明，天然林转变为人工林和农田的土壤有机碳分别降低13%和42%，而农田转变成人工林和次生林的土壤有机碳分别增加了18%和53%（Guo等，2002）。Wang等（2011）综合分析133篇关于中国草地土地利用对土壤碳储量影响的文章，结果表明过牧，以及自由放牧草地转为农田用地会导致每年平均约2.3%～2.8%的土壤有机碳贮量的减少。围栏以及农田转为撂荒地会提升碳贮存能力，0～30和0～40 cm土壤碳增加速率分别为128.0和130.4 g·m−2·a−1（以C计）。以内蒙古锡林郭勒盟典型草原围封和放牧对照的实测数据为基础，不同植物群落类型的碳储量和固碳量，随着围封年限的增加，土壤碳储量呈递减趋势，与放牧比较，则均有所增加（王玮等，2012），有研究认为通过减少畜牧承载量等方法恢复退化草地，可使我国草地土壤有机碳库增加4561.62 Tg（郭然等，2008）。

秸秆还田、浅耕和免耕的推广以及化肥的合理施用等，可使中国耕作土壤有机碳储量增加，如通过试验研究发现，秸秆还田可提高土壤有机碳含量，且秸秆还田微生物量显著高于无秸秆对照（范丙全等，2005）。免耕留茬覆盖耕作方式的长期实施，可显著增加表层土壤有机质含量（孙建等，2010）。对过去20年中国潮土区与黑土区土壤有机质变化的研究，发现肥料的长期施用也有利于中国耕作土壤的有机碳积累（徐艳等，2004）。

城市化是人类活动的主要内容之一，尽管全球城市面积仅占陆地面积的2.4%（Potere等，2007），但是城市化的影响却是巨大的，且具有全球性（朱超等，2012）。城市化对碳的影响具有两面性，其一城市化程度的加强使得城市人口、建筑物和机动车辆增加，会排放更多的碳；其二水泥森林的增多、道路的硬化又促使城市生态系统储存更多的碳（Kaye等，2005）。

综上所述，人类活动对碳循环以及源汇功能的影响很大，合理地利用土地、改善土地覆被以及科学管理土地，对陆地生态系统碳循环以及碳源汇功能具有积极的意义。

2.1.2 气候变化

由于全球变暖越来越受到人们的关注，作为大气碳的潜在库的有机碳库，对其精确估算的需求逐渐增加（Bell等，2009）。同时在生物地球化学循环模型模拟植被和土壤碳时，气候变化也要作为主要驱动因子被考虑（Dieye等，2011），因为陆地生态系统在自然状态下，气候条件是影响土壤碳储量平衡的重要因素（郭广芬等，2006）。气候变化主要通过改变温度、降水等气候因子，进而影响陆地生态系统的碳循环。

气候变暖对土壤碳库的影响主要包括2个循环路径，第一个循环路径为，温度升高致使植物的生长速率加快，进而提高了植被的净第一生产力，因此植物可以向土壤输入更多的碳，从而有利于土壤碳储量的增加；另一个对立的循环路径为，温度升高后，土壤微生物群落及土壤各种酶活性受到影响，进而调整土壤理化性质，提高着土壤碳矿化速

率，导致土壤有机碳分解、凋落物分解和土壤呼吸等活动加剧，这些变化一般都将降低土壤的碳储量（卫云燕等，2009）。整体而言，温度升高会导致土壤碳库降低，有研究表明全球范围内温度升高0.5 ℃会使处于稳定状态的土壤碳储量降低约6%（Trumbore等，1996），Bond-Lamberty和Thomson（2010）研究全球尺度的土壤呼吸，发现长时间序列上全球温度上升与土壤呼吸的增加趋势能够良好的匹配，而土壤呼吸的增加，是土壤有机碳加速分解而储量减少的结果。而温度升高使永久冻土和苔原面积减少（Serreze等，2000），冻融作用改变了土壤理化性质，降低了土壤团聚体稳定性和土壤容重，增加了营养元素释放．冻融作用对活性有机碳影响较显著，可加剧可溶性有机碳的流失（王娇月等，2011），且导致深埋地下的土壤大量释放，将会使更多的土壤碳释放到大气中，使得冻原成为巨大的碳源（Schuur等，2009）。

郭广芬等（2006）认为研究气候变化对土壤有机碳的影响，CO2浓度增加和温度升高的协同影响也是一个重要方面。二氧化碳的增加导致气候变暖，同时气候变暖促进了土壤碳排放，进而使气候变暖的趋势更为强烈，成为一个恶性循环模式。Carrillo等（2011）在半干旱草原开展加热和CO2倍增实验，连续2年实验表明，土壤有机质对温度上升和CO2浓度升高协同作用反映强烈，但是年际之间的有所差异，第一年土壤碳增加与植物生物量增加正相关，而次年土壤的碳增量与植物生物量无关，但是温度上升和CO2浓度升高条件下的土壤湿度和温度却促使土壤碳的分解。研究认为，温度上升和CO2浓度升高协同作用对土壤碳库的影响机理，目前研究结果还不完善，并不能给出精确的结论。而大气二氧化碳浓度和全球温度同时在不断的上升，并深刻影响着陆地生态系统的碳循环，因此土壤碳储量在此协同作用下的变化机理，仍需要今后深入研究。

降雨是调整陆地碳循环的重要驱动力之一（Zhou等，2009），降水格局的变化对土壤有机碳储量的影响包含3个方面：其一降水的增加会影响植物可利用水含量的提高和生长季长度的延长，降水增加可以使植物的光合作用和植物生产力增加，导致更多的植物凋落物输入到土壤中，提高了土壤有机碳储量；其二降水量增加，土壤动物和土壤微生物活动可能会加剧，进而促进土壤呼吸，导致森林土壤有机碳库释放CO2的速度加快（周晓宇等，2010）；其三降水量的增加，满足发生地表径流的条件下，引起的土壤侵蚀会降低土壤有机碳储量。降雨对碳循环的影响，更多的研究集中于土壤碳排放，结果表明土壤呼吸对降雨的响应并不一致。如在亚热带森林开展降雨增加对土壤呼吸的影响，结果显示降水增倍对不同森林类型土壤呼吸的影响差异很大，针叶林呼吸增加了15.4%，而阔叶林和针阔混交林土壤呼吸没有显著变化（Deng等，2012），Shi等（2011）研究了黄土高原典型林区干旱季降雨对土壤呼吸的影响，结果表明降雨促进了土壤呼吸通量的增加。Inglima等（2009）在地中海生态系统的研究结果也是如此。但是有很多研究认为降雨之后对土壤碳排放通量显著降低（Sotta等，2004）。针对降雨对土壤有机碳储量影响的研究相对较少，Zachary等（2010）研究寒冷荒漠区土壤有机碳受降雨季节性变换的影响，结果发现土壤有机碳储量减少，而可溶性有机碳以及轻组分碳含量没有变化。而Berthrong等（2012）研究发现在干旱人工林区降雨促进了土壤有机碳含量的增加，而在湿润区却出现了相反的情况，认为树龄可能是影响土壤有机碳储量的另一个重要因子。因此，降雨对土壤有机碳储量的影响机理还不是很清楚，这将成为今后的一个重要研究方向。

2.2估算方法

导致土壤有机碳估算出现较大偏差的另一个重要方面就是估算方法的不同，土壤有机碳估算方法主要分2类：一类是土壤剖面上的估算，土壤剖面上的估算因其数据来源的数量性和精确性，可分为分层中间点法、主因子法和有限数据推测法；另一类是水平空间上的估算，分为土壤类型法、生命地带和生态系统类型法、相关关系统计法、公式模型法、GIS估算等方法（张林，2007），各种方法的原理、优缺点以及适用范围见表2。

2.2.1 土壤剖面估算法

土壤剖面有机碳储量的估算方法都是基于土壤土层有机碳储量或密度的计算，所不同的是考虑土壤有机碳储量的影响因素有所差异。分层中间点计算法是先以土层中间点的土壤有机质、容重、土层厚度对土层有机碳含量进行计算，再根据土壤剖面的各个土层计算结果汇总得到总土壤有机碳储量。此法虽然比较真实反映出土壤有机碳储量，但是需要大量实测土壤数据作为支持，限制了在大范围区域研究的应用。主因子计算法（Batjes等，1996）是先计算土壤土层的有机碳密度，然后再对各土层求和，得到各单元内土壤有机碳密度。该法仅考虑影响土壤有机碳的主要因素而舍去其他因素的干扰，能简单方便的得到较为准确的数据，是目前采用最多的方法。

2.2.2 水平空间估算法

在估算区域土壤有机碳库时，传统方法运用较

多的是土壤类型法、植被类型和生命地带法（Wang等，2011）。这些方法均是先计算土壤剖面有机碳密度，再加权平均得到土壤亚类、植被亚类、生态类型亚类的有机碳密度，然后根据亚类的分布面积，计算出亚类的土壤有机碳储量，最后累计得到区域土壤有机碳储量（邵月红等，2006）。土壤类型法是基于土壤剖面数据，以土壤类型作为分类单元结合区域或国家尺度土壤图来估算土壤有机碳储量，并且据土壤类型图还可以得到土壤碳密度的空间分布格局和规律。由于同类土壤具有相似的影响土壤碳蓄积的调控因素，因此该法容易识别土壤有机碳的空间格局，减少估算的不确定性，是目前进行土壤有机碳储量研究较为常用的方法（刘留辉等，2007）。但土壤类型法是基于大量实测剖面数据及土壤类型划分标准的，且仅考虑土壤类型的因素。实测数据的缺乏和对植被、土地利用方式及人类活动等影响因素的忽略，都会在一定程度上增加估算结果的不确定性。生命地带和生态系统类型法是以生命地带或生态系统类型作为分类单元来计算土壤有机碳储量，适用于较小的地带区域及生态系统研究。随研究区域范围的增大，生态类型与面积难以精确统计，且与土壤类型的相互对应不足，同时土地利用方式的变化，不确定因素造成的误差相对较大，限制了此法的应用。相关关系统计法是根据土壤剖面有机碳蓄积数据与样点环境因子和土壤属性间的相关关系，建立数学统计关系来计算土壤有机碳蓄积量（王绍强等，2003）。但由于各区域C的主控因子不同，导致相关性表现不同，所确立的统计关系需得到验证后方可应用，所以影响了该方法的推广。

表2 不同土壤有机碳储量研究方法对比Table 2 Different research methods on soil organic carbon storage

由于使用传统方法的估算值存在较大差异，寻求新方法以降低土壤有机碳储量估算不确定性显得尤为迫切。随着遥感(Remote Sensing)、地理信息系统(Geographic Information System)和全球定位系统(Global Positioning System)技术的发展，计算机模型模拟成为估算土壤有机碳含量的主要手段。公式模型法是目前研究土壤碳库及固碳潜力的一种重要的途径，它是在掌握土壤碳循环过程与机理的基础上，建立碳的表征、评估或预测模型，输入大量实测数据，来估算区域有机碳储量，基于此还可据碳的影响因素或管理措施的变化做情景分析，从而评估和预测区域或国家尺度的土壤固碳潜力（常瑞英等，2010）。国际上具有代表性的土壤碳循环模型包括CENTURY（Basso等，2011）、TEM、CASA（Yu等，2009）、BIOME3（Ni等，2011）、LINKAGES、IMAGEZ，DNDC（Lu等，2009）等，各种模型分别从不同角度表达了土壤碳循环过程及机制，已经在一些国家和地区得到了较为成功的验证和应用GIS技术，通过其空间分析模块能快速出图使得土壤有机碳的分布情况一目了然，是土壤有机碳储量研究的有力工具（雷能忠等，2008）。在描述区域化变异中，插值法是利用区域化变量对未采样点取值进行最优估计的一种常用方法。常用的插值方法为克立格法（泛克里格法、对数克里格法、简单克里格法等），根据样本分布特征采用不同克里格法。空间插值分析模块快速、准确的特点能更便捷的分

析区域化变量。在计算土壤有机碳储量时，插值法的优点在于最大限度地利用了空间取样所提供的各种信息。

3 存在问题

1）目前对大尺度土壤有机碳储量研究较多且不用研究差异较大，同时土壤调查数据积累的连续性和完整性较差。而中小尺度土壤有机碳储量及分布的研究较少，研究区域不够细化，如高寒地区作业环境恶劣，土壤有机碳储量数据的获取成本较高，使区域土壤有机碳储量研究不确定性较大。此外，草地生态系统的土壤碳储量研究主要以集中在0～20 cm的表层土壤中，而对草地生态系统更深部分的有机碳储量的研究缺乏。同时，研究报道多为植物的生长季而缺乏长期定位连续观测，增加了生态系统尺度上土壤有机碳储量估算的不确定性。

2）另一个存在问题是估算土壤有机碳储量时，研究者们只着眼于单一影响因素而忽略了综合环境因素的作用，事实上各影响因素间相互作用复杂，土壤碳氮含量、质地、容重、根量等理化性质及气候存在很大的空间差异，它们对土壤有机碳储量的综合影响很难确定，是估算不确定性的重要原因之一，由此降低了土壤有机碳储量估算精度。另外，人类干扰活动，特别是土地利用方式对土壤碳库的影响和作用存在较大的区域差异，且近年来气候波动较大，在不同程度的增加了土壤有机碳储量估算的不确定性。凋落物碳库是植物碳库和土壤碳库之间交换的纽带，但是对其研究资料相对贫乏。

3）土壤有机碳储量估算存在的最重要的问题是分类标准不同（如土壤和植被分类方法）、观测资料缺乏一致性和完整性、模型模拟过程选择的参数又不尽相同，且模拟结果因试验数据的缺乏又难以得到验证，均导致土壤有机碳储量估算结果的不确定性。此外，改善适合不同区域的统一模型、综合考虑各种影响因素、提高模型预测的准确性和可行性，是目前建模研究亟待解决的问题。

4 研究展望

鉴于土壤有机碳储量全球变化研究中的重要意义，以及当前土壤有机碳储量估算研究中存在的不确定性，建议未来加强以下研究工作的开展。

1）研究区域的细化以及高寒地区研究条件的改善，可大大提高我国乃至全球尺度土壤有机碳储量估算精度。生态系统尺度上应制定统一的野外监测方法和试验技术，尤其是草地生态系统地下部分研究手段的统一，以利于研究数据结果的比较和整合，同时，加强开展长期定位连续观测，以扩充碳循环研究的基础数据，从而减少估算的不确定性。

2）土壤碳循环过程难以观测，土壤呼吸及有机质转化过程不能确定，导致土壤碳累积过程和机理研究困难。加强同位素示踪技术的应用，以更准确的揭示土壤碳循环过程及其机理，降低土壤有机碳储量估算的不确定性。土壤有机碳的固定与分解都离不开微生物的参与，土壤微生物对土壤有机碳影响的方向主要取决于微生物的种类组成与数量关系，应加强这方面的研究以提高估算精度。

3）研究方法的改进：（1）模型的改进是未来建模研究的重点。目前胜任所有时空尺度上碳储量估算的模型并不存在，每个模型的估算及预测能力都存在不同方面的缺陷，因而在特定地区需完善现有的各类模型，提高参数的易获取性和有效性，减少模拟结果的不确定性，增加模型间的可比性。同时，研究一款类似于分段函数的模型，通过变换某一个或某几个系数，对应调整不同尺度、不同影响因素以适合普遍使用的碳储量模型。此外，建议加强反演模型的开发，即开展多尺度的调查研究，将小尺度研究推演到较大空间领域，以增加其适用性和准确性。（2）加强遥感技术在土壤有机碳储量估算中的研究。利用更全面的卫星图像信息，针对不同研究目的，选择对应的遥感产品类型来估算SOC储量，为全球变化导致的土壤有机碳流失等问题的研究，提供准确的监测数据，以减少研究中存在的不确定性。（3）加强综合手段的应用。在陆地生态系统碳储存过程研究中，建议综合应用基础数据调查、3S技术、机理分析与模型模拟的研究方法，进一步降低土壤有机碳储量估算的不确定性。

AANDERUD Z T, RICHARDS J H, SVEJCAR T, et al. 2010. A shift in seasonal rainfall reduces soil organic carbon storage in a cold desert[J]. Ecosystems, 13: 673-682.

BASSO B, GARGIULO O, PAUSTIAN K, et al. 2011. Procedures for initializing soil organic carbon pools in the DSSAT-CENTURY model for agricultural systems[J]. Soil Science Society of America Journal, 75(1):69-78.

BATJES N H. 1996. Total carbon and nitrogen in the soils of the world[J]. European Journal of Soils Science, 47: 151-163.

BELL M J, WORRALL F. 2009. Estimating a region's soil organic carbon baseline: The undervalued role of land-management[J]. Geoderma, 152:74-84.

BERTHRONG S T, PIÑEIRO G, JOBBÁGY E G, et al. 2012. Soil C and N changes with afforestation of grasslands across gradients of precipitation and plantation age[J]. Ecological Applications, 22(1): 76-86.

BOCKHEIM J G, EVERETT L R, HINKEL K M, et al. 1999. Soil organic carbon storage and distribution in Arctic Tundra, Barrow, Alaska[J]. Soil Science Society of America Journal, 63(4): 934-940.

BOCKHEIM J G, HINKEL K M, NELSON F E. 2003. Predicting carbon storage in tundra soils of arctic Alaska[J]. Soil Science Society of America Journal, 67(3): 948-950.

BOHN H L. 1976. Estimate of organic carbon in world soils[J]. Journal of Soil Science Society of America, 40: 468-470.

BOND-LAMBERTY B, THOMSON A. 2010. Temperature-associated increases in the global soil respiration record[J]. Nature, 464: 579-582.

BURINGH P. 1984. Organic carbon in soil of the world: The role of terrestrial vegetation in the global carbon cycle[J]. Scope, 23:91-109.

CAMPBELL C D, CAMERONA C M, BASTIAS B A, et al. 2008. Long term repeated burning in a wet sclerophyll forest reduces fungal and bacterial biomass and responses to carbon substrates[J]. Soil Biology and Biochemistry, 40(9): 2246-2252.

CARRILLO Y, PENDALL E, DIJKSTRA F A, et al. 2011. Response of soil organic matter pools to elevated CO2and warming in semi-arid grassland[J]. Plant Soil, 347:339-350.

DAVIDSON E A, ACKEMAN I K. 1993. Changes in carbon inventories following cultivation of previously untilled soil[J]. Biogeochemistry, 20: 161-193.

DENG Q, HUI D F, ZHANG D Q, ZHOU G Y, et al. 2012. Effects of precipitation increase on soil respiration: a three-year field experiment in subtropical forests in china[J]. PLoS ONE, 7(7): e41493.

DIEYE A M, ROY D P, HANAN N P, et al. 2011. Sensitivity analysis of the GEMS soil organic carbon model to land cover land use classification uncertainties under different climate scenarios in senegal[J]. Biogeosciences, 9:631-648.

ESWARAN H, VANDER B E, REICH P. 1993. Organic carbon in soils of the world[J]. Soil Science Society of America Journal, 57: 192-194.

FANG C M. 2011. Relatively stable C stocks in China’s grassland[J]. Science China Life Science, 41(4): 340-342.

FANG J Y, PIAO S L, ZHAO S Q. 2001. The carbon sink: the role of the middle and high latitudes terrestrial ecosystems in the northern hemisphere[J]. Acta Phytoecologica Sinica, 25: 594-602.

FANG J Y, YANG Y H, MA W H, et al. 2010. Ecosystem carbon stocks and their changes in China’s grasslands[J]. Science China Life Science, 53: 757-765.

FOLEY J A. 1995. An equilibrium model of the terrestrial carbon budget[J]. Tellus, 47(B): 310-319.

GAO Z Q, CAO X M, GAO W. 2013. The spatial-temporal responses of the carbon cycle to climate and land use/land cover changes between 1981-2000 in China[J]. Front. Earth Sci, 7(1): 92-102.

GUO L B, GIFFORD R M. 2002. Soil carbon stocks and land use change: a Meta-analysis[J]. Global Change Biology, 8:345-360.

HOUGHTON R A. 1995. Soils and global change[M], London, Lew is Publisher, 45-65.

HUANG B, SUN W, ZHAO Y, et al. 2007. Temporal and spatial variability of soil organic matter and total nitrogen in an agricultural ecosystem as affected by farming practices[J]. Geoderma, 139, 336-345.

INGLIMA I, ALBERTI G, BERTOLINI T, et al. 2009. Precipitation pulses enhance respiration of Mediterranean ecosystems: the balance between organic and inorganic components of increased soil CO2efflux[J]. Global Change Biology, 15: 1289-1301.

IPCC. 2001. Summary for policy makers//Houghton J T, Ding Y, Griggs D J, et al. eds. Climate change 2001: The Scientific Basis. Contribution of Working Group I to the Intergovernmental Panel on Climate Change[M/OL]. Cambridge: Cambridge University Press.

JENKINSON D S, ADAMS D E, WILD A. 1991. Model estimates of CO2emissions from soil in response to globe w arming[J]. Nature, 351(23): 304-306.

KAYE J P，MCCULLEY R L, BURKE I C. 2005. Carbon fluxes，nitrogen cycling，and soil microbial communities in adjacent urban，native and agricultural ecosystems[J]. Global Change Biology, 11: 575-587.

KING A W, EMANUEL W R, WULLSCHLEGER S D, et al. 1995. In search of the missing carbon sink: a model of terrestrial biospheric response to land-use change and atmospheric CO2[J] Tellus, 47(B): 501-519.

LIU J Y, WANG S Q, CHEN J M, et al. 2004. Storages of soil organic carbon and nitrogen and land use changes in China: 1990-2000J[J]. Acta Geographica Sinica, 594: 483-496.

LU X Y, CHENG G W. 2009. Climate change effects on soil carbon dynamics and greenhouse gas emissions in Abies fabric forest of subalpine, southwest China[J]. Soil Biology & Biochemistry, 41(5): 1015-1021.

NI J, HERZSCHUH U. 2011. Simulating biome distribution on the tibetan plateau using a modified global vegetation mode[J]. Arctic, Antarctic, and Alpine Research, 43(3):429-441.

NI J. 2001. Carbon storage in terrestrial ecosystems of China: estimates at different spatial resolutions and their responses to climatic change[J]. Climate change, 49(3):339-358.

PAN G X, LI L, WU L, et al. 2003. Storage and sequestration potential of topsoil organic carbon in China’s paddy soils[J]. Global Change Biology, 10: 79-92.

PANOS P, ROLAND H, MARC VAN L, et al. 2013. Estimating soil organic carbon in Europe based on data collected through an European network[J]. Ecological Indicators, 24: 439-450.

POST W M, EMANUEL W R, ZINKE P J, et al. 1982. Soil carbon pools and world life zones[J]. Nature, 298:156-159.

POST W M, KWON K C. 2000. Soil carbon sequestration and land-use change: processes and potential. Global Change[J] Biology, 6(3): 317-327.

POTERE D, SCHNEIDER A. 2007. A critical look at representations of urban areas in global maps[J]. GeoJournal, 69: 55-80.

PRENTICE K C, FUNG I Y. 1990. The sensitivity of terrestrial carbon storage to climate change[J]. Nature, 346: 48-51.

RUBEY W V. 1951. Geologic history of sea water: an attempt to state the problem. Geological Society of America[J] Bulletin, 62: 1111-1148.

SCHLESINGER W H. 1990. Evidence from chronoseauence studies for a low carbon-storage potential of soil[J]. Nature, 348(15):232-234.

SCHULP C J E, NABUURS G J, VERBURG P H. 2008. Future carbon sequestration in Europe—effects of land use change[J]. Agriculture, Ecosystems and Environment, 127: 251-264.

SCHUUR E A G, VOGEL J G., CRUMMER K G, et al. 2009. The effect of permafrost thaw on old carbon release and net carbon exchange from tundra[J]. Nature, 459:556-559.

SERREZE M C, WALSH J E, CHAPIN III F S, et al. 2000. Observational evidence of recent change in the northern high-latitude environment[J]. Climatic Change, 46: 159-207.

SHI W Y, TATENO R, ZHANG J G, et al. 2011. Response of soil respiration to precipitation during the dry season in two typical forest stands in the forest–grassland transition zone of the Loess Plateau[J]. Agricultural and Forest Meteorology, 151:854-863.

SOMBROEK W G, NACHTERGAELE F O, HEBEL A. 1993. Amounts, dynamics and sequestering of carbon in tropical and subtropical soils[J]. Ambio, 22, 417-426

SOTTA E D, MEIR P, MALHI Y, et al. 2004. Soil CO2efflux in a tropical forest in the central Amazon[J]. Global Change Biology, 10: 601-617.

SUN J, CHENG G W, LI W P, et al. 2013. On the variation of NDVI with the principal climatic elements in the Tibetan Plateau[J]. Remote Sensing, 5:1894-1911.doi: 10.3390/rs5041894.

SUN J, CHENG G W, LI W P. 2013. Meta-analysis of relationships between the environmental factors and the aboveground biomass in alpine grassland, Tibetan Plateau[J]. Biogeosciences, 10, 1707-1715.

SWIFT R S. 2001. Sequestration of carbon by soil[J]. Soil Science, 166:858-871.

TRUMBORE S E, CHADWICK O A, AMUNDSON R. 1996. Rapid exchanges between soil carbon and atmospheric carbon dioxide driven by temperature[J]. Science, 272(19): 393-396.

WANG S P, WILKES A, ZHANG Z C, et al. 2011. Management and land use change effects on soil carbon in northern China’s grasslands: a synthesis[J]. Agriculture, Ecosystems and Environment, 142: 329-340.

WILLIAN S T, GREY T R G. 1974. Decomposition of litter on the soil surface. In: Biology of Plant litter Decomposition (eds. by C. H. Dickinson, G. J. F. Pugh)[M]. Academie Press, London and New York, 20: 611-632.

WU H B, GUO Z T, PENG C H. 2003. Land use induced changes of organic carbon storage in soils of China[J]. Global Change Biology, 9: 305-315.

YANG Y H, FANG J Y, MA W H, et al. 2010. Soil carbon stock and its changes in northern China’s grasslands from 1980s to 2000s[J]. Global Change Biology, 16: 3036-3047.

YANG Y H, FANG J Y, TANG Y H, et al. 2008. Storage, patterns and controls of soil organic carbon in the Tibetan grasslands[J]. Global Change Biology, 14, 1592-1599.

YANG Y S, XIE J S, SHENG H, et al. 2009. The impact of land use/cover change on storage and quality of soil organic carbon in mid subtropical mountainous area of southern China[J]. Journal of Geographical Sciences, 19(1): 49-57.

YU D S, SHI X Z, WANG H J, et al. 2007. Regional patterns of soil organic carbon stocks in China[J]. Journal of Environmental Management, 85, 680-689.

YU D Y, SHI P J, SHAO H B, et al. 2009. Modeling net primary productivity of terrestrial ecosystems in East Asia based on an improved CASA ecosystem model[J]. International Journal of Remote Sensing, 30: 18, 4851-4866。

ZHANG Y, ZHAO Y C, SHI X Z, et al. 2008. Variation of soil organic carbon estimates in mountain regions: A case study from Southwest China[J]. Geoderma 146:449-456。

ZHOU X H, TALLEY M, LUO Y Q. 2009. Biomass, litter, and soil respiration along a precipitation gradient in southern great plains, USA[J]. Ecosystems, 12: 1369-1380.

常瑞英, 刘国华, 傅伯杰. 2010. 区域尺度土壤固碳量估算方法评述[J].地理研究, 29(9): 1616-1628.

陈朝, 吕昌河, 范兰, 等. 2011. 土地利用变化对土壤有机碳的影响研究进展[J]. 生态学报, 31(18): 5358-5371.

陈佐忠, 汪诗平. 2000. 中国典型草原生态系统[M].北京：科学出版社: 125-156, 69.

范丙全, 刘巧玲. 2005. 保护性耕作与秸秆还田对土壤微生物及其溶磷特性的影响[J]. 中国生态农业学报, 13(3):130-132.

方精云, 刘国华, 徐嵩龄. 1996. 中国陆地生态系统的碳库[M]. 北京:中国环境科学出版社, 109-128.

傅华, 陈亚明, 王彦荣, 等. 2004. 阿拉善主要草地类型土壤有机碳特征及其影响因素[J]. 生态学报, 24(3): 469-476.

郭广芬, 张称意, 徐影. 2006. 气候变化对陆地生态系统土壤有机碳储量变化的影响[J]. 生态学杂志, 25(4): 435-442.

郭然, 王效科, 逯非, 等. 2008. 中国草地土壤生态系统固碳现状和潜力[J]. 生态学报, 862-867.

胡启武, 欧阳华, 刘贤德. 2006. 祁连山北坡垂直带土壤碳氮分布特征[J]. 山地学报, 24(6):654-661.

胡云锋,王绍强, 杨风亭. 2004. 风蚀作用下的土壤碳库变化及在中国的初步估算[J]. 地理研究, 23(6): 760-768.

黄耀, 孙文娟. 2006. 近20年来中国大陆农田表土有机碳含量的变化趋势[J]. 科学通报, 51(7): 750-763.

解宪丽, 孙波, 周慧珍, 等. 2004. 中国土壤有机碳密度和储量的估算与空间分布分析[J]. 土壤学报, 41(1): 35-43.

金峰, 杨浩, 蔡祖聪, 等. 2001. 土壤有机碳密度及储量的统计研究[J].土壤学报, 38(4): 522-528.

金峰, 杨浩, 赵其国. 2000. 土壤有机碳储量及影响因素研究进展[J]. 土壤, 1: 11-17.

雷能忠,黄大鹏,王心源,等. 2008. 基于ArcGIS的土壤有机碳密度及储量计算[J]. 合肥工业大学学报, 31(11): 1740-1743.

李克让,王绍强,曹明奎. 2003. 中国植被和土壤碳贮量[J]. 中国科学, 33(1):72-80.

李凌浩. 1998. 土地利用变化对草原生态系统土壤碳贮量的影响[J]. 植物生态学报, 22(4): 300-302.

廖利平, Lindley D K, 杨永辉. 1997. 森林叶凋落物混合分解的研究I.缩微(Microcosm) 实验[J]. 应用生态学, 8(5):459-464.

刘纪远, 王绍强, 陈镜明, 等. 2004. 1990—2000年中国土壤碳氮蓄积量与土地利用变化[J]. 地理学报, 59(4): 483-496.

刘留辉, 刑世和, 高承芳. 2007. 土壤碳储量研究方法及其影响因素[J].武夷科学, 23: 219-226.

潘根兴. 1999. 中国土壤有机碳和无机碳库量研究[J]. 科技通报, 15(5):330-332.

邵月红, 潘剑君, 许新旺, 等. 2006. 浅谈土壤有机碳密度及储量的估算方法[J]. 土壤通报, 37(5): 1007-1012.

苏永中, 赵哈林, 文海燕. 2002. 退化沙质草地开垦和封育对土壤理化性状的影响[J]. 水土保持学报, 16(4): 5-8.

孙建, 刘苗, 李立军, 等. 2010. 不同耕作方式对内蒙古旱作农田土壤水热状况的影响[J]. 生态学报, 30(6): 1539-1547.

孙建, 刘苗, 李立军, 等. 2009. 免耕与留茬对土壤微生物量C、N及酶活性的影响[J]. 生态学报, 29(10): 5508-5515.

孙文义, 郭胜利. 2011. 黄土丘陵沟壑区小流域土壤有机碳空间分布及其影响因素[J]. 生态学报. 31(6): 1604-1616.

田中正之, 石广玉, 李昌明, 译. 1992. 地球在变暖[M]. 气象出版社: 1-132.

汪业勖, 赵士洞, 牛栋. 1999. 陆地土壤碳循环的研究动态[J]. 生态学杂志, 18(5): 29-35.

王建林, 欧阳华, 王忠红, 等. 2009. 青藏高原高寒草原土壤活性有机碳的分布特征[J]. 地理学报, 64(7): 771-781.

王娇月, 宋长春, 王宪伟, 等. 2011. 冻融作用对土壤有机碳库及微生物的影响研究进展[J]. 冰川冻土, 33(2):442-452.

王绍强, 刘纪远, 于贵瑞. 2003. 中国陆地土壤有机碳蓄积量估算误差分析[J]. 应用生态学报, 14(5): 797-802.

王绍强, 周成虎, 李克让, 等. 2000. 中国土壤有机碳库及空间分布特征分析[J]. 地理学报, 55(5):533-544.

王绍强, 周成虎. 1999. 中国陆地土壤有机碳库的估算[J]. 地理研究, 18(4): 349-355.

王玮, 邬建国, 韩兴国. 2012. 内蒙古典型草原土壤固碳潜力及其不确定性的估算[J]. 应用生态学报, 23(1): 29-37.

王艳芬, 陈佐忠,Tieszen L T. 1988. 人类活动对锡林郭勒地区主要草原土壤有机碳分布的影响[J].植物生态学报, 22(6): 545-551.

卫云燕, 尹华军, 刘庆, 等. 2009. 气候变暖背景下森林土壤碳循环研究进展[J]. 应用与环境生物学报, 15(6): 888-894.

徐艳, 张凤荣, 汪景宽, 等. 2004. 20年来我国潮土区与黑土区土壤有机质变化的对比研究[J]. 土壤通报, 35(2):102-105.

于东升, 史学正, 孙维侠, 等. 2005. 基于1∶100万土壤数据库的中国

土壤有机碳密度及储量研究[J].应用生态学报, 16(12): 2279-2283.

于贵瑞, 李海涛, 王绍强, 等. 2003. 全球变化与陆地生态系统碳循环与碳蓄积[M]. 北京: 气象出版社.

张国盛, 黄高宝, Yin chan. 2005. 农田土壤有机碳固定潜力研究进展[J].生态学报, 25(2):351-356.

张林. 2007. 雀儿山西南坡植被碳贮量与土壤有机碳贮量估算[D]. 雅安:四川农业大学.

周广胜, 王玉辉, 蒋延玲, 等. 2002. 陆地生态系统类型转变与碳循环[J].植物生态学报, 26(2): 250-254.

周晓宇, 张称意, 郭广芬. 2010. 气候变化对森林土壤有机碳贮藏影响的研究进展[J]. 应用生态学报, 21(7): 1867-1874.

周玉荣, 于振良, 赵士洞. 2000. 我国主要森林生态系统碳贮量和碳平衡[J]. 植物生态学报, 24(5): 518-522.

朱超, 赵淑清, 周德成. 1997—2006年中国城市建成区有机碳储量的估算[J]. 应用生态学报, 2012, 23(5): 1195-1202.

Impact Factors and Uncertainties of the Estimation on Soil Organic Carbon Storage

LIU Miao1,2, LIU Guohua1*
1. State Key Laboratory of Urban and Regional Ecology, Research Center for Eco-environmental Sciences, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100085, China; 2. University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China

Soil is regarded as the largest carbon pools and the key linkage in the process of the carbon cycle in terrestrial ecosystem. The global carbon balance is directly affected by the change of source or sink of soil carbon. Hence the estimation on soil organic carbon storage becomes one of the most important content in the ecological field. We found that the difference was existed among the reported results of the soil organic carbon storage from the different researchers or research scales. This difference was mainly resulted from human disturbance and the fluctuation of environmental elements (e.g. climate change) in the sampling process, in particular, the various estimating methods and background information adopted by researchers. The significance of the study on the soil organic carbon storage was raised firstly. Then the research advances and the shortcomings in the present about the uncertainties of the estimation on soil organic carbon storage were reviewed from the aspects of environmental factors (external reason) and estimating methods (internal reason). Finally, on the basis of our thorough review, the priority areas in the future about the uncertainties on the estimation of soil organic carbon storage were suggested in this paper.

soil organic carbon storage; uncertainties; human disturbance; climate change; estimating methods

S714.5

A

1674-5906（2014）07-1222-11

中国科学院战略性先导科技专项（XDA05060100）

刘苗(1984年生)，女，博士研究生，研究方向为区域生态学。E-mail: liumiaoerdos@163.com

*通信作者：刘国华（1965年生），男，研究员，博士生导师，研究方向为区域生态学。E-mail: ghliu@rcees.ac.cn

2014-01-21

刘苗，刘国华. 土壤有机碳储量估算的影响因素和不确定性[J]. 生态环境学报, 2014, 23(7): 1222-1232.

LIU Miao, LIU Guohua. Impact Factors and Uncertainties of the Estimation on Soil Organic Carbon Storage [J]. Ecology and Environmental Sciences, 2014, 23(7): 1222-1232.