“编者在24年6月19日文献情报（20篇）中关注到西北农林科技大学齐雁冰团队总结分析了1980s-2010s陕西省土壤有机碳的垂直动态，特邀请该团队为本公众号撰写了研究亮点，希望该研究成果能给关注者启发，从中获得灵感，促进天然有机质研究工作的开展。”
导读
土壤有机碳（SOC）的动态与养分循环和全球变化息息相关。受数据易获取性的影响，多数研究更关注表层（0-20 cm）SOC的动态变化，而事实上下层（20 cm以下）土壤SOC占整个土体50%以上，且其在整个土体内部不断循环，土体不同层次间土壤物理、化学及生物学性质差异明显，土壤碳的迁移、转化过程不同，至使不同层次间土壤SOC动态变化及其控制因素迥异，而多数碳动力学模型假设所有土层的碳循环过程相同进而忽视了SOC在土体内不同层次间的动态变化。陕西省在空间上自然条件迥异，过去30年来气候、土地利用及农业生产管理水平变化深刻，开展土壤SOC在土体不同层次上的垂直动态变化及其影响因素研究对于评估区域碳平衡及制定减排措施具有一定的意义。本研究基于1980s和2010s开展的土壤剖面调查数据，采用地理回归加权克里格法（GRWK）对陕西省及三个自然地理分区（黄土高原区、关中平原区和秦岭巴山区）在两个年代的SOC垂直（间隔20 cm的1 m土壤剖面）分布和变化进行模拟估算，并探讨了环境变量对不同深度SOC动态的重要性及其对土地利用变化的响应特征。
▲图1 上图：1980s-2010s陕西省土壤有机碳的垂直动态；下图：（a1-e1）1980s和（a2-e2）2010s陕西省0-20、20-40、40-60、60-80和80-100 cm土层上SOC的空间分布图，（a3-e3）陕西省土壤有机碳的垂直动态的分布图（来源：Wiley）
▲图2 左图：（a-e）陕西省、（a1-e1）黄土高原区、（a2-e2）关中平原区和（a3-e3）秦岭巴山区的环境变量重要性排序；右图：（a）陕西省、（b）黄土高原区、（c）关中平原区和（d）秦岭巴山区的重要环境变量与SOC垂直动态的相关性热图（来源：Wiley）
▲图3 陕西省和三个分区的三种主要土地利用类型变化下SOC垂直动态（g/kg）（来源：Wiley）
陕西省具有非常独特的地形单元，可以分成黄土高原区、关中平原区和秦岭巴山区。如图2和图3所示，在黄土高原区，由退耕还林（草）政策实施而引起的土地利用变化与SOC垂直动态具有显著的相关性。许多由耕地变成草地和林地的区域中，前四层SOC增加，80-100 cm土层SOC减少。这是由于在植被恢复项目实施的短时间内，干旱和半干旱地区草地和林地的土壤有机碳积累量较高。在关中平原区分布着超过70%的耕地，是受到人为影响较大的农业集约化地区。其上两层SOC呈增加趋势，下三层呈减少趋势。人为碳源的输入会使表土的SOC含量显著增加，而底土的SOC大幅减少则是因为粮食产量的增加，促进了作物根系从深层土壤中获得更多的养分。在秦岭巴山区西部，由于NDVI的大幅减小，较高的海拔和表层碳源的输入减少导致表层SOC减少。综上所述，我们的研究结果强调即使有一些环境变量与SOC垂直动态高度相关，但人类活动对SOC变化的控制显著高于自然因素。
[1] Tang, Y., Yang, Y., Shen, Y., Liao, B., &Qi, Y. (2024). Vertical dynamics of soil organic carbon across Shaanxi Province, China from 1980s to 2010s. Land Degradation & Development, 1-13. https://doi.org/10.1002/ldr.5203
[2] Li, Y. Y., Sun, J. Y., Wang, M. Z., Guo, J. W., Wei, X., Shukla, M. K., &Qi, Y. B. (2023). Spatiotemporal variation of fractional vegetation cover and its response to climate change and topography characteristics in Shaanxi Province, China. Applied Sciences, 13(20), 11532. https://doi.org/10.3390/app132011532
联系作者:
齐雁冰，教授，单位名：西北农林科技大学资源环境学院，Email：ybqi@nwsuaf.edu.cn
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本文编辑：张兆媛
本文审订：何伟
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