【原】土壤有機(jī)碳，和有機(jī)質(zhì)有啥區(qū)別和聯(lián)系？

羊羊的地理教室 2024-01-03 發(fā)布于浙江

展開全文

碳循環(huán)中有個(gè)部分很容易被忽略，就是最近考題中常出現(xiàn)的土壤有機(jī)碳，今天我們就來說說這個(gè)內(nèi)容。

土壤有機(jī)碳是什么，

和土壤有機(jī)質(zhì)是一回事嗎？

土壤有機(jī)質(zhì)，指土壤中有機(jī)物質(zhì)的總量，包括植物和動(dòng)物的殘?bào)w、有機(jī)廢棄物、微生物和土壤動(dòng)物的體內(nèi)物質(zhì)等。

土壤有機(jī)碳，是土壤中有機(jī)物質(zhì)中的碳元素的含量。

所以，土壤有機(jī)質(zhì)和土壤有機(jī)碳有關(guān)聯(lián)，但并不完全相同。簡單來說，土壤有機(jī)碳是土壤有機(jī)質(zhì)中一個(gè)重要的成分?？梢酝ㄟ^測定土壤有機(jī)碳的含量，來評估土壤有機(jī)質(zhì)的含量及變化。

可簡單理解為：土壤中有機(jī)碳含量越高，就意味著有機(jī)質(zhì)含量豐富，土壤肥力較好。

土壤有機(jī)碳有什么作用？

改良土壤結(jié)構(gòu)：有機(jī)碳有助于土壤保水保肥，還可以改善土壤結(jié)構(gòu)，增加團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，促進(jìn)根系發(fā)展和空氣交換。

增強(qiáng)水土保持：有機(jī)碳豐富的土壤，結(jié)構(gòu)較穩(wěn)定，抗侵蝕能力較強(qiáng)；下滲率較高，有助于旱期的水分保存，同時(shí)減輕雨季的洪澇風(fēng)險(xiǎn)。

提供生態(tài)服務(wù)：土壤有機(jī)碳可以為土地中的微生物提供活動(dòng)所需的能量和營養(yǎng)物質(zhì)，使微生物的數(shù)量和活性加劇，而這些微生物又可以分解轉(zhuǎn)化某些污染物，如農(nóng)藥殘留物，或城市污水中的油污等，從而實(shí)現(xiàn)凈化土質(zhì)的功能。

保護(hù)生物多樣性：土壤有機(jī)碳是細(xì)菌、真菌等土壤微生物的食物來源，這些微生物又為更高一級的生物提供了養(yǎng)分，并最終實(shí)現(xiàn)土壤生命系統(tǒng)的循環(huán)。因此，有機(jī)碳的豐富程度會(huì)影響到土壤中的生物多樣性。

減少溫室氣體減排：土壤是全球最大的陸地碳庫之一，有機(jī)碳在土壤中的儲(chǔ)存有助于減少大氣中的二氧化碳濃度。當(dāng)土壤有機(jī)碳被破壞或耗盡時(shí)，二氧化碳則會(huì)被釋放到大氣中，增加溫室效應(yīng)。

圖：土壤中有機(jī)碳的作用

土壤有機(jī)碳的來源是什么？

生物是土壤的有機(jī)碳最主要的來源。在植物、動(dòng)物和微生物之中，植物殘留物又是最主要的。

植物殘留物：當(dāng)植物凋零或死亡，其根、莖、葉、花和果實(shí)等殘?bào)w分解后，被土壤中的微生物的作用下形成腐殖質(zhì)，這是土壤有機(jī)碳的主要來源。

土壤微生物：土壤中的細(xì)菌、真菌、原生動(dòng)物和其他微生物在分解有機(jī)物質(zhì)的過程中，它們自身的新陳代謝也會(huì)產(chǎn)生有機(jī)物質(zhì)，死亡后它們的尸體也會(huì)成為土壤有機(jī)碳的一部分。

圖：土壤中的微生物

動(dòng)物活動(dòng)產(chǎn)物：土壤中生活的動(dòng)物（如昆蟲、蚯蚓、甲殼類動(dòng)物等）以及其他地表動(dòng)物的排泄物、脫落物和遺體在分解后也會(huì)增加土壤中的有機(jī)碳含量。

圖：土壤中的小動(dòng)物

外源輸入：河流、降雨等可能會(huì)攜帶懸浮有機(jī)物（如藻類、花粉等），或者其他富含有機(jī)質(zhì)的沉積物沉降到土壤中，這些物質(zhì)分解后也可以形成土壤中的有機(jī)碳。

人類活動(dòng)：農(nóng)業(yè)活動(dòng)中使用的有機(jī)肥料（如堆肥、綠肥、農(nóng)家肥等）是土壤有機(jī)碳的一個(gè)來源；此外，人類在自然界的一些行為，如丟棄垃圾、焚燒森林等活動(dòng)，也會(huì)影響土壤中的有機(jī)碳含量。

土壤有機(jī)碳含量的影響因素有哪些？

自然因素

? 氣候變化：溫度和降水的變化會(huì)影響土壤中微生物的活性。一般來說，溫度升高，微生物活性更強(qiáng)，分解有機(jī)質(zhì)的速度更快，會(huì)降低土壤有機(jī)碳含量。所以，熱帶地區(qū)的磚紅壤，有機(jī)質(zhì)含量較低。

? 土壤侵蝕：有機(jī)碳多集中在土壤表層，水土流失會(huì)帶來的表土流失，會(huì)直接導(dǎo)致土壤有機(jī)碳含量的下降。

圖：土壤表層為有機(jī)碳含量最高的地方

人類活動(dòng)有可能增加或減少土壤中的有機(jī)碳含量，這里我們重點(diǎn)談?wù)劜缓侠淼娜祟惢顒?dòng)對土壤有機(jī)碳的負(fù)面影響。

? 過度耕作：頻繁的耕作會(huì)破壞土壤結(jié)構(gòu)，加速有機(jī)質(zhì)分解，降低土壤中的有機(jī)碳儲(chǔ)量。同時(shí)耕作過程中，由于地下土壤暴露于空氣中，造成機(jī)碳與氧氣接觸增加，加速氧化成為二氧化碳釋放到大氣中。

? 土地利用變化：將森林、草地等自然生態(tài)系統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)檗r(nóng)田或城市用地，會(huì)導(dǎo)致土壤有機(jī)碳的顯著損失。自然生態(tài)系統(tǒng)通常具有較高的有機(jī)碳儲(chǔ)量，一旦被破壞，土壤有機(jī)碳會(huì)迅速減少。

圖：城市鋼筋混凝土對森林的侵蝕

? 不合理的灌溉和水利管理：過度灌溉可能導(dǎo)致土壤鹽堿化，影響土壤微生物的活性和多樣性，進(jìn)而降低有機(jī)質(zhì)的轉(zhuǎn)化和積累。

? 化肥和農(nóng)藥過量使用：過量使用化肥和農(nóng)藥會(huì)破壞土壤微生物的平衡，抑制土壤中有機(jī)質(zhì)的轉(zhuǎn)化過程，從而降低有機(jī)碳含量。

? 植被破壞：由于過度放牧、采伐森林、火災(zāi)等原因造成的植被破壞會(huì)減少土壤表層的有機(jī)物輸入，降低土壤有機(jī)碳的積累。

圖：造成土壤有機(jī)碳含量降低的因素

土壤有機(jī)碳的含量不僅會(huì)影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力和持續(xù)性，還對應(yīng)對全球氣候變化具有積極意義。所以為了保持或增加土壤有機(jī)碳含量，人類采取了多種措施，如覆蓋作物、輪作、還田、保護(hù)性耕作、有機(jī)肥料的使用以及恢復(fù)退化土地等。

哪種類型的土壤，有機(jī)碳含量最高？

這里我們按有機(jī)碳含量從高到低的順序依次介紹。

第一名是腐殖土：我們熟悉的黑土地就是腐殖土的一種，為什么黑土有機(jī)質(zhì)含量高呢？因?yàn)闁|北地區(qū)夏季溫暖濕潤，溫帶落葉闊葉林生長繁盛，秋季落葉多，土壤有機(jī)質(zhì)來源廣；而且冬季氣溫較低，微生物活動(dòng)較弱，土壤中有機(jī)質(zhì)分解速度慢，因此土壤中有機(jī)積累較多，肥力較高。

圖：黑龍江肥沃的泥炭土黑土地

草原土壤：草原上草類根系淺，多集中在表土，且草類生命周期短，死亡后植株全部進(jìn)入土壤，為表層土壤提供了大量的有機(jī)質(zhì)來源；草原氣候偏干，相較于濕潤的地方微生物活性偏弱，所以分解有機(jī)質(zhì)的速度較慢。而且因降水較少，淋溶作用較弱。所以，有機(jī)質(zhì)支出少。

森林土壤：森林雖然植被數(shù)量多，但喬木灌木的生命周期長，土壤中的有機(jī)質(zhì)的來源主要靠枯枝落葉。森林分布區(qū)一般氣候較濕潤，微生物活性高，如果是熱帶地區(qū)的森林，因氣溫較高，分解有機(jī)質(zhì)的速度會(huì)更快。而且如果降水較多，淋溶作用也會(huì)強(qiáng)。所以，森林中土壤有機(jī)質(zhì)的支出較多?？傮w來說，森林土壤的有機(jī)質(zhì)含量比草原土壤更少。

農(nóng)田土壤：農(nóng)田土壤中的有機(jī)碳含量通常低于自然未干擾土壤，因?yàn)楦鳌⑹┓?、灌溉和作物收獲等活動(dòng)可以導(dǎo)致有機(jī)質(zhì)的分解和流失。

沙質(zhì)土壤：沙質(zhì)土壤沙質(zhì)土壤因?yàn)轭w粒粗大、孔隙率高，通常不利于有機(jī)質(zhì)的積累，因此它們的有機(jī)碳含量通常較低。

荒漠土壤：荒漠土壤由于缺水和植被稀疏，幾乎不含有機(jī)碳。

圖：不同土壤中有機(jī)碳含量的變化圖

做完題再走

土壤有機(jī)碳是衡量土壤肥力的主要指標(biāo)，其含量與氣候、植被類型、土地利用方式及人類活動(dòng)等有關(guān)。下圖示意我國伊犁河谷不同植被帶0~10厘米土層深度土壤有機(jī)碳含量變化。據(jù)此完成下面小題。

1. 影響伊犁河谷土壤有機(jī)碳含量變化的主導(dǎo)因素是：

A. 土層深度 B. 降水 C. 海拔 D. 人類活動(dòng)

2. 土壤有機(jī)碳通過分解產(chǎn)生二氧化碳，是土壤碳與大氣二氧化碳交換的主要形式，若草地開墾為農(nóng)田，土壤有機(jī)碳含量會(huì)發(fā)生明顯變化。推斷該土地利用的變化可能對地理環(huán)境造成的影響是：

A. 土壤有機(jī)碳含量增加

B. 減弱了土壤有機(jī)碳的分解

C. 全球氣候變暖加劇

D. 南極地區(qū)臭氧空洞加劇

參考答案與解析

（上下滑動(dòng)查看）

1. C

【解析】圖示反映伊犁河谷不同植被帶的土壤有機(jī)碳含量變化較大。結(jié)合所學(xué)相關(guān)地理知識分析，山地植被類型往往取決于氣候中的水熱條件，而山地海拔是山地氣候的主導(dǎo)因素。綜上分析，海拔是影響伊犁河谷土壤有機(jī)碳含量變化的主導(dǎo)因素。因此C正確，ABD錯(cuò)誤。

2. C

【解析】由題干“土壤有機(jī)碳通過分解產(chǎn)生二氧化碳，是土壤碳與大氣二氧化碳交換的主要形式”可以推知，土壤有機(jī)碳的分解是大氣二氧化碳的重要來源。草地開墾為農(nóng)田，有利于土壤中有機(jī)碳的分解，進(jìn)而導(dǎo)致大氣中二氧化碳濃度增加，溫室效應(yīng)增強(qiáng)，全球氣候變暖加劇，C正確。草地開墾為農(nóng)田，有利于土壤中有機(jī)碳的分解，土壤有機(jī)碳含量減少，A錯(cuò)誤，B錯(cuò)誤；南極地區(qū)臭氧空洞加劇與土壤有機(jī)碳的變化無關(guān)，D錯(cuò)誤。