Carbon Research | 农业系统中深层土壤碳的来源、分布、稳定性及管理

2026-06-02 06:02:05

人类活动，尤其是二氧化碳（CO₂）排放，使得温室气体水平上升，从而加速了气候变化。土壤碳封存，即将大气中的CO₂转化为土壤有机质，并在土壤中长期稳定固持的过程，是从大气中去除碳的重要途径。对于包括澳大利亚在内的多数国家，在土壤碳核算和碳抵消市场中，标准土壤采样深度为0–30厘米。不过，为了更准确地评估碳储量并获取长期固碳潜力，建议进行更深层次的采样。虽然30厘米土层深度涵盖了大多数短期管理措施对碳储量的影响，但土壤碳的相当一部分储存于此深度之下（即深层土壤碳），因此更深层次的采样可以更完整地评估总碳储量及潜在的固碳效益。本文旨在提供一篇全面的综述，包括文献计量分析以及对深层土壤碳储量及其固碳潜力与气候变化缓解和土壤健康之间关联的批判性讨论。全球深层土壤层含有超过850 Pg的碳，约占表层1米土壤总碳储量的50%–60%。深层土壤碳对土壤有机质动态具有重大影响，相较于表层土壤碳更稳定，这归因于其与黏土矿物更强的相互作用以及较低的微生物活性。本综述强调了深层土壤碳的脆弱性、管理方法以及提升这一碳库的策略，并展望了未来的研究方向。

图文摘要

亮点

深层土壤有机碳固存对减缓气候变化至关重要。
深层土壤中含有超过850 Pg的土壤有机碳，占表层1米土层碳储量的50%–60%。
表层土壤有机碳与植被和气候相关，而深层土壤有机碳与黏土矿物组成相关。
由于黏土的相互作用及较低的微生物活性，深层土壤有机碳更稳定。
新鲜有机碳会促进深层难降解土壤有机碳的激发效应和矿化作用。

要点图例

图1 影响土壤碳稳定性的环境驱动因素

图2 影响深层土壤有机碳分布的因素

图3 调控深层土壤碳积累与损失的机制和驱动因素

结论

本综述表明，表层土壤剖面中土壤有机碳的垂直分布与植物群落和气候有关，而深层土壤层中的土壤有机碳含量（深层土壤碳）则与土壤固有特性相关，包括黏土含量和矿物组成。深层土壤碳的矿化速率较低，这归因于微生物活性低、难降解土壤有机分子的自由化学能低，以及稳定的有机-矿物复合体和团聚体碳的物理化学保护作用。然而，向深层土壤中输入新鲜碳，会促进难降解土壤有机碳的矿化（即正激发效应）。