土壤碳循环模式
最简单的陆地土壤碳循环模 式：植物枯死后凋落于土壤 表面，形成凋落物层，然后 经腐殖质化作用，形成土壤 有机碳，土壤有机碳经微生 物分解产生二氧化碳，重新 释放到大气中。
在干或湿环境下沉积的各种地 上及地下掉落物参与碳循环的 三个途径 A．直接成矿 B．根系的腐殖质过腐殖化作 用成矿 C．厌氧环境中释放出CH4，排 至大气，植物呼吸释放CO2， 淋溶其实作用固定在土壤中
输出：
A.有机物和土壤微生物在短时间通过分解 作用释放CO2. B.腐殖质经过10到100年时间分解作用释放 CO2 C.土壤中的木炭经过上千年的时间被侵蚀 溶解，释放出CO2 D.通过土壤呼吸作用释放到大气 E.通过土壤—水系统的移动，以 DOC(Dissolved Organic Carbon)和HCO3—形式 自海洋沉积系统迁移，在干旱，半干旱条 件下沉淀为土壤无机碳酸盐；
土壤碳的储存与输出
储存：
A.植物及其根系的凋落，通过同 化作用使碳储存在土壤有机碳中；
B.土壤吸收大气中的CO2，主要 有两种形式：
1、土壤地球化学系统对CO2的吸 收：
高pH值、富钙化地球化学环境下， SOC—CO2—HCO3-； 干旱、半干旱地区碱性、富钙化 地球化学环境下，SOC—CO2— HCO3——CaCO3； 2、土壤有机碳积累，即土壤碳 饱和容量的实现。
碳循环主要是通过CO2来进行。
生物（包括其他人和动物）吸入氧， 使食物中摄取的碳进一步氧化，变成 co2呼出。维持生命所需要的能量就是 以这种方式进行。燃烧、木材腐烂以 及土壤和其他有机物的分解，都与此 相同。
碳循环
全球碳循环
地球表层系统碳库与碳循环
(1Pg=1015g)
土壤及相关圈层碳库（李学垣，土壤化学）
碳库名称
土壤碳库 大气碳库 生物碳库 岩石碳库 水域碳库
代号
SCP ACP BCP LCP HCP
碳贮量/Pg 说明
3300 740 420~830 2~10*107
750~1050
1米土层
陆地植物 煤、石油、沉积 物）至16公里深 不含深海溶质碳
土壤碳库
土壤是陆地生态系统最大的碳库，其碳储量相当于大气碳库 和植物碳库的2-3倍。
有机碳库 土壤碳库的增加或减少取决于土壤有机碳 的输入 和输出速率。
土壤有机库分解释放CO2进入土壤溶液转化为无机 碳。
无机碳库
土壤无机碳库通过影响土壤团聚体的状况，微 生物活性，土壤ph，有机质的分解速率，并进
一步影响土壤有机碳库。
自70年代开始，北极地区的气温显 著上升，土壤呼吸速率增加。通过计算 发现，北极土壤每年将向大气释放的 CO2为6.8×109t，这导致大气CO2浓度发 生4.5Fra bibliotek—6.2‰的变化。
温室气体是导致全球变暖的重要因素。 而温室气体一半来自土壤。据《土壤》最新 报道：第十六届国际土壤学会将土壤全球化 问题作为当前环境问题的研究重点，把土壤 作为温室气体源的主要方面进行研究，是土 壤全球变化研究的新趋向。
第六章 土壤碳素转化与温室气体排放
目录
一、引言 二、土壤碳的组分与形态 三、土壤碳素转化过程 四、土壤温室气体排放
一、引言
• 工业革命前的1800年大气二氧化碳的浓度 为280ml/m3（IPCC（国际气候变化委员会）， 1990），而1959年在美国夏威夷的Mauna Loa长期检测站发现大气二氧化碳的浓度为 315ml/m3，此后二氧化碳的浓度持续增加， 平均每年升高1.5ml/m3 （IPCC，1995） 2013年达到396.48ml/m3 。大气二氧化碳的 浓度持续增加导致全球气候变化，最终可 能威胁到人类的生存。
其中碳占52%-58% ➢ 土壤C总量约占全球总碳量（除去地质圈中
的不活泼C）的6.9% ➢ 土壤碳贮量和碳通量对全球碳循环和碳平
衡及全球变化有重大影响。
3.碳循环
C是所有有集体内最普遍的元素， 土壤里动物群和植物群所获得的大部 分能量来自碳的氧化。因此，C的氧化 物在不停地、大量地演化着。C在土壤 之中及其外进行的各种各样、相互的 变化称为碳循环。
土壤碳贮量多，释放在大气中的就少。 土壤碳库有机质输入的减少，破坏了土壤 有机质的物理保护，增强了腐殖质的矿化 作用，使土壤呼吸增加，土壤C库储量降低， 以CO2形式释放到大气中。
例如，在北极地区，由于常年低温寒冷，
土壤有机质分解缓慢，使北极土壤成为巨
大的碳库；同样，由于低温，从这个巨大
碳库中释放到大气中的CO2量相对较少，使 北极地区成为稳定大气CO2浓度急剧变化的 重要因素之一.
不同学者认为的土壤碳库量
土壤碳库是陆地生态系统中最大的碳库。 土壤碳库包括土壤无机碳库（SICP）和土壤有机碳
库（SOCP） 有机碳库（1500Pg）、无机碳库（1000Pg）, 约是
大气碳和植被碳库的2.5倍（Schlesinger， 1996） 。有机碳库（1550Pg）、无机碳库 （1750Pg） （李学垣，土壤化学）
二、 土壤碳的形态与组分
（一）土壤有机质中的碳
1. C元素 碳不是营养元素，但是有机体的重要组成
成分，与生命活动密切相关。 碳素是生态系统的生物圈、有机体中能量
传递的运载体。在陆地圈（包括土壤）、 生物圈、水圈和大气圈中有丰富的碳储量， 它们共同构成了地球上的碳循环。
2. 土壤有机质的碳
➢ 有机质：土壤中所含碳的有机物质 ➢ 土壤有机质基本组成元素是C、H、O、N，
近150年大气CO2浓度增加幅度达到35%，其 中土壤有机碳库是大气CO2浓度增加的最大 贡献者。 如果土壤停止向大气提供碳，大气中的CO2 将在15年内全部耗尽。
土壤有机质的损失对地球自然环境具有重大影响。 从全球来看，土壤有机C水平的不断下降，对全球气 候变化的影响不亚于人类活动向大气排放的影响。
F.植物根系生长过程中吸收土壤中的碳。
土壤对全球碳平衡的影响
土壤有机质是全球碳平衡过程中非常重要的碳 库。
全球土壤有机质的总碳量在14~15 × 1017g， 大约是陆地生物总碳量（5.6 × 1017 g）的2.5~3 倍。每年因土壤有机物质生物分解释放到大气 的总碳量为68 × 1015g，全球每年因焚烧燃料释 放到大气的碳仅为6 × 1015g，是土壤呼吸作用 释放碳量的8~9%。