一、土壤有机碳研究的意义

全球土壤有机碳贮量约为1550Pg（1Pg=10⁹t），约为大气碳库（760Pg）的2倍，陆地生物质碳库（560Pg）的3倍。土壤碳库的稳定、增长或释放都与大气CO₂浓度变化密切相关。与自然土壤相比，农田土壤在全球碳库中最为活跃。在自然因素和农业管理的作用下，农田土壤碳库在不断地变化。这种变化不仅影响区域乃至全球碳循环，而且改变土壤肥力，直接决定了农作物生产力的高低及其稳产性。根据我国科研工作者估算，我国人为活动影响最显著和活跃的表层土壤碳库总计约为38~39Pg，其中农业土壤约占5Pg。研究我国土壤有机碳库的变化特征对我国在未来国际气候变化谈判具有十分重要的意义。

黑龙江土壤有机碳库的储量及其变化特征尚没有全面较准确的文献资料，本文以2006年开展的松嫩平原南部多目标区域地球化学调查数据结合我省1986年第二次土壤普查成果资料研究了松嫩平原南部82936km²的表层土壤有机碳含量变化特征。

二、土壤有机碳研究的方法

松嫩平原南部多目标区域地球化学调查的取样密度为1件样品/ km²（深度20cm），4km²组合成1件品进行分析。第二次土壤普查期间松嫩平原南部土壤有机碳是根据1986年有机质等值线图，将有机质含量乘0.58转变为有机碳含量图。具体土壤有机碳储量的计算方法是按照中国地质调查局于2007年下发的《全国土壤碳储量及各类元素（氧化物）储量实测计算暂行要求》进行计算。

表层土壤有机碳计算公式如下：

单位土壤碳量（USCA_TOC,0-0.2m）＝TOC×D×4×10⁴×ρ_表

式中TOC为表层土壤碳（有机碳）含量，单位为%。D表层土壤取样深度20cm，4为单位土壤面积（km²），10⁴为单位土壤面积换算系数，ρ_表为表层土壤容重（t/m³）。

根据第二次土壤普查黑龙江土壤类型图以及《黑龙江土壤》分别确定各种土壤类型分布区域以及土壤的容重，松嫩平原各种土壤类型的容重详见表1。

表1         松嫩平原南部各土壤类型容重

三、松嫩平原南部土壤近二十年来有机碳含量变化特征

按统一的计算方法计算了松嫩平原南部82936km²的面积不同生态系统、不同土地利用方式的表层土壤有机碳从1986年第二次土壤普查到2006年多目标区域地球化学调查，近二十年来土壤有机碳含量的变化特征，计算结果详见表2和表3。

表2    松嫩平原表层土壤（0～20cm）不同时代生态系统有机碳储量表

1986年第二次土壤普查时，研究区表层土壤中有机碳总量为4.281亿吨，表层单位面积有机碳平均含量为5162吨/km²。沼泽湿地生态统表层土壤单位面积有机碳含量最高，平均含量为8165吨/km²，其次是森林生态系统、农田生态系统、草原生态系统和城市生态系统。按土地利用方式进行统计，未利用的土地单位面积有机碳含量最高，其次是农用地和建筑用地。

2006年，研究区表层土壤中有机碳总量为3.188亿吨，表层土壤单位面积有机碳平均含量为3844吨/km²。沼泽湿地生态系统单位面积有机碳含量最高，达到8916吨/km²，其次是森林生态系统、农田生态系统、城市生态系统。按土地利用方式进行统计，仍然是未利用的土地单位面积有机碳含量最高，其次是农用地和建筑用地。

表3    松嫩平原表层土壤（0～20cm）不同时代土地利用类型有机碳储量表

从1986年到2006年近二十年来，松嫩平原南部研究区的表层土壤有机碳总量由原来的4.281亿吨下降到3.188亿吨，单位面积有机碳含量由原来的5162吨/km²下降到了3844吨/km²，研究区土壤中有机碳总量减少了1.093亿吨，降低幅度达到25.53%。在研究区五大生态系统中，仅沼泽湿地生态系统土壤单位面积有机碳由原来的8165吨/km²增高到8916吨/km²，增高幅度为9.20%。其它生态系统土壤单位面积有机碳含量均有不同程度的降低，其中降低幅度最达的是草原生态系统，降低幅度达到34.03%，农田生态系统有机碳降低幅度达25.88%，森林生态系统有机碳降低幅度为24.40%，城市生态系统有机碳降低幅度达20.33%。按土地利用方式统计，仍然是未利用土地有机碳含量略有上升，其它土地利用方式土壤有机碳降有所下降。

四、结论

土壤有机质（碳）对土壤肥力起着关键的作用，是作物生长发育所需养分的重要来源。同时，土壤有机质（碳）也是保持土壤结构的重要物质，通过有机质（碳）的胶结作用，使土壤形成大小不等的团聚体，提高了土壤的通气和保水性。土壤中的氮元素主要储存于有机质库中，因而土壤有机碳的变化与土壤氮的变化紧密联系。土壤有机碳的损失不仅将土壤中的碳以CO₂形式释放到大气中，造成环境压力，而且导致土壤肥力下降，给粮食安全带来潜在的隐患。

松嫩平原南部土壤有机碳的损失主要分布在松嫩平原中西部草原地区，其次是松嫩平原东部农田区。土壤有机碳的损失主要与水土流失、土地沙化、盐碱化以及不合理的耕作方式有关。如果不对土壤中有机碳的损失加以防治，则松嫩平原表层土壤中的有机碳继续以每年2.553%的速度流失，则再过61年松嫩平原表层土壤有机碳的含量就与其成土母质有机碳的含量接近，富饶的东北黑土地将不复存在。