土壤碳循环过程论文[策划]

土壤碳循环过程论文[策划] 土壤地理学中的土壤圈的物质循环 ——碳素的循环过程 摘要:土壤圈物质循环主要是指土壤圈内部的物质迁移转化过程，以及土壤圈与 地球其他圈层之间的物质交换过程。其中土壤营养元素循环是当今研究的重点， 土壤中的营养元素是维持生物体生理代谢过程所必须的化学元素。在土壤环境 中，营养元素可以反复循环利用，即生物体从土壤中吸收养分，生物残体归还土 壤，土壤微生物分解生物残体并使其中的营养元素释放进入土壤，被植物再次吸 收利用。各种元素在整个循环过程中都离不开水循环的参与，如果土壤剖面中没 有水的的参透，就没有硝酸盐的淋失，所以碳素循环也不例外。土壤有机碳是地 球陆地生态系统最重要和活跃的碳库,同时又是土壤肥力和基础地力的最重要的 物质基础,它影响着耕地生产力及其稳定性。地球系统碳循环与全球变化研究的 一个重要任务是阐明陆地生态系统的碳汇演变及其对日益升高的大气CO2的收 集与固定能力以及未来趋势。总而言之，弄明白碳循环的过程是我们的一项重要 任务，弄明白它，对我们研究大气的成分等都有重要的意义。 关键词:碳素 碳素循环过程 循环模型 影响 陆地是人类的主要生存环境,全土球变化对陆地生态系统的影响直接壤 圈 中关系到人类的生存与发展。陆地生态的 物系统碳循环是全球碳循环的重要组质 能成部分,在全球碳收支中占主导地量 循位。研究陆地生态系统碳循环机制及环 过 对全球变化的响应,是预测大气CO2 含量及气候变化的重要基础,这已引 起科学界的高度重视。土壤是陆地生 态系统的核心,是联接大气圈、水圈、生物圈以及岩石圈的纽带,因此,了解土壤 碳循环是研究陆地生态系统碳循环的重要前提。 碳素是一切生命体的基本成分，碳素在生命过程中占有特殊地位，其重要性 仅次于水。碳分子的特性是可以形成一个长长的碳链，为各种复杂的有机物(蛋 白质、磷脂、碳水化合物和核酸等)提供骨架;碳素也是植物在光合作用过程中，将大量太阳辐射能转化为化学能的重要载体之一，这些化学能也是推动土壤形成发育的重要驱动力。碳素循环是指自然界中的碳素在各类生物的作用下，在有机物和无机态之间不断发生转化和循环，借以保持自然界生态平衡的过程。土壤碳循环是与全球气候变化密切相关的重要地球表层系统过程,是国际地学和生态学界近年来的热点领域。 碳循环过程 绿色植物进行光合作用，将大气中的二氧化碳合成碳水化合物，构成植物细胞结构及贮藏物质，土壤、淡水中的光合细菌及藻类也能固定二氧化碳，但其量甚微。这些植物和藻类像一个巨大的碳泵、把浓度很低的二氧化碳集中起来(空气中碳的重量百分比为0.03，而生物物质碳的重量平均百分比为24.9)，特别是四碳植物能在二氧化碳含量为百 碳万分之几的环境中进行光合作元 素用。二氧化碳固定速度随植被及的 循地区而异，热带雨林生长迅速,每环 模 式年每平方米可固定碳1,3.5千克, 冻土沙漠则仅固定10克碳左右。 地球陆地全年总固碳量约630亿 吨。其中一部分作为动物的食物, 变成动物的组成成分。一部分进 入微生物体内。植物、动物和微生物的有机质构成陆地总生物量。植物的枯枝败叶、动物的排泄物及动、植物残体都是环境中的有机废物，不断进入土壤并被微生物分解。土壤中的真菌和异养细菌是上述有机质的主要分解者。进入土壤的有机质分为可溶性及不溶性两大类。可溶性有机质包括简单的糖类、有机酸和氨基酸等，其数量不大，可被大多数微生物直接吸收、代谢。不溶性有机质数量较大，主要为蛋白质、核酸、油脂、淀粉、纤维素、半纤维素、木质素以及几丁质等。这些物质分别靠土壤中具有相应酶活性的微生物群进行分解。例如，纤维素诱导纤维素分解菌合成纤维酶，分泌至细胞外，将纤维素分解成纤维二糖，然后进一步分解成单糖，单糖像其他可溶性物质一样，可进入微生物的细胞代谢。难分解 的芳香族化合物通过微生物的转化形成腐殖质，构成土壤有机质主体。腐殖质仍可被微生物分解，不过相当缓慢。微生物分解有机质,一部分碳构成微生物细胞结构,被暂时固定;一部分碳通过呼吸作用变成二氧化碳释放。待微生物死亡后，有机质又遭分解，释放出二氧化碳。有机质的分解速度因条件而异，热带雨林区分解快;寒冷地区分解慢;常年积水、通气不良的沼泽地带和酸度太高的土壤中，有机质很少分解，作为草炭被积累起来。 碳循环对全球的影响 有机物质矿化过程会释放二氧化碳，据估计，每年全球土壤圈中大约有总碳量的5%以二氧化碳、甲烷等形式进入大气圈，这比人类活动所产生的化石燃料燃烧所产生的二氧化碳多十余倍。有关资料说明，全球陆地每年由植物光合作用 10所产生的有机碳约为6×10吨，这些有机碳主要集中在土壤剖面中上部，并逐渐被分解成为二氧化碳和水。 大气圈中二氧化碳含量的不断增加会导致全球变暖，从而可进一步加速寒温带、亚极地带广泛的冰沼土和泥炭土中有机质矿化过程，并向大气圈释放更多的二氧化碳，进一步加速了全球气候的变化。 人类活动对碳循环的影响 ?人类大规模开垦荒地，沼泽地，促进了土壤碳向大气圈的释放，同时大规模地砍伐森林、破坏植被导致植物性有机质向土壤圈输入的速率加快。?过度的农业生产活动在某种程度上已经破坏了生物圈与土壤圈之间碳素循环过程。?对化学燃料(煤、石油等)的过度开采。据估计，每年这种失衡引起全球农田土壤二氧化碳净释放量大约相当于每年石油燃烧释放量的20%。 土壤碳循环是与全球气候变化密切相关的重要地球表层系统过程,是国际地学和生态学界近年来的热点领域。土壤圈碳循环过程是考研专家们需要进一步研究的重要课题，以我们现在的学识，我们了解的也只是它的表层含义。所以要想更深入的理解碳循环过程，还有待我们的进一步学习。 参考文献: 1、土壤碳循环研究进展_陈庆强; 2、《京都议定书》生效后我国耕地土壤碳循环研究若干问题_潘根兴; 3、李天杰等.土壤地理学.第三版.北京.高等教育出版社