土壤侵蝕下的碳流失問題是全球碳循環(huán)研究的熱點，也是土壤侵蝕基礎性研究的弱點。探討土壤侵蝕下的碳循環(huán)問題具有一定的前瞻性。中國紅壤區(qū)土壤侵蝕嚴重，土壤碳流失量大，固碳潛力也大，能夠形成土壤碳匯新的增長點。紅壤典型侵蝕區(qū)碳循環(huán)問題的核心是土壤侵蝕下的碳循環(huán)及其驅(qū)動機制。
《紅壤典型侵蝕區(qū)土壤碳流失與調(diào)控》（李定強等著. 北京：科學出版社,2020.8）一書以紅壤典型侵蝕區(qū)土壤碳為核心，系統(tǒng)闡述了該區(qū)土壤碳庫的空間格局及演變機制、土壤碳流失的物理遷移機制、土壤碳的穩(wěn)定性機制、土壤碳流失形態(tài)轉(zhuǎn)化的生物化學機制，闡明了其環(huán)境效應與生態(tài)功能，揭示了關鍵驅(qū)動機制，構(gòu)建了土壤碳流失負荷估算模型，并形成了有區(qū)域特色的固碳技術理論體系。
▲ 技術路線圖
該書著眼于紅壤典型侵蝕區(qū)的土壤碳流失及調(diào)控問題，系統(tǒng)總結(jié)了廣東省生態(tài)環(huán)境技術研究所水土保持與非點源污染研究中心近十年來在中國南方紅壤區(qū)土壤碳流失與調(diào)控方面的相關學術成果。全書內(nèi)容豐富、資料翔實，在紅壤典型侵蝕區(qū)土壤碳循環(huán)的科學理論與實踐應用方面均具特色與創(chuàng)新之處。該書內(nèi)容對深入理解土壤侵蝕環(huán)境效應與土壤碳循環(huán)過程具有重要價值，對區(qū)域水土保持與環(huán)境治理也有實踐指導意義。
2019 年12 月
本書凝煉了廣東省生態(tài)環(huán)境技術研究所水土保持與非點源污染研究中心近十年來的研究成果。具體內(nèi)容包括：
第1 章概述了土壤碳流失與固碳研究現(xiàn)狀，由郭太龍、袁再健、李定強主筆；
第2 章回顧了紅壤典型侵蝕區(qū)土壤碳流失問題，由袁再健、郭太龍、李定強主筆；
第3 章分析了土壤碳庫空間格局及演變機制，由張會化主筆；
第4 章探討了紅壤侵蝕及土壤碳流失機制，由郭太龍主筆；
第5 章分析了侵蝕/沉積作用下土壤有機碳穩(wěn)定性，由聶小東、李定強主筆；
第6 章探討了侵蝕區(qū)土壤微生物學特征及有機碳的轉(zhuǎn)化機制，由莊莉主筆；
第7 章構(gòu)建了土壤碳流失負荷估算及定量模型，由廖義善主筆；
第8 章總結(jié)了紅壤典型侵蝕區(qū)土壤固碳與調(diào)控，由廖義善、李定強、李俊杰主筆。
本文分享“第8 章 紅壤典型侵蝕區(qū)土壤固碳與調(diào)控”部分內(nèi)容。
紅壤侵蝕區(qū)土壤碳調(diào)控的對策與建議
紅壤侵蝕區(qū)土壤固碳調(diào)控是一個系統(tǒng)工程，也是一項復雜的、長期的、協(xié)同性的工作。在把握紅壤侵蝕區(qū)的土壤碳空間分布特征、紅壤侵蝕區(qū)碳流失的侵蝕機理、紅壤有機碳的穩(wěn)定性，以及紅壤侵蝕區(qū)土壤有機碳的微生物學性狀等機理機制的基礎上，針對我國南方紅壤侵蝕區(qū)土壤有機碳偏低的現(xiàn)狀，提出了我國紅壤區(qū)土壤碳調(diào)控對策和建議。
1. 紅壤區(qū)的固碳調(diào)控應緊密結(jié)合流域水土流失綜合治理工作。紅壤區(qū)侵蝕面積大，且侵蝕強度大。本書研究結(jié)果表明，土壤侵蝕區(qū)表層土壤有機碳受淋溶作用影響強烈，向下遷移明顯；底層土壤有機碳在較厚深度上持續(xù)受到表層有機碳的影響，土壤有機碳組分并非全部為穩(wěn)定組分。因此，在紅壤的固碳調(diào)控實踐中，應重點把握表層的土壤有機碳含量變化。土壤有機碳的流失包含隨徑流流失和隨泥沙流失兩種途徑，隨泥沙流失的有機碳量約占總流失量的95%。因此，可以認為，土壤流失是區(qū)域碳流失的最主要途徑，水土流失治理也應作為流域固碳調(diào)控的首要手段。
▲ 林地土壤剖面（a）和侵蝕紅壤剖面（b）
隨剖面深度的土壤有機碳平均滯留時間（MRT）
2. 流域碳調(diào)控及水土保持應綜合考慮植被恢復和工程措施。本書的研究表明，植被恢復措施對土壤水穩(wěn)性團聚體的分布產(chǎn)生較大影響，植被恢復下的土壤水穩(wěn)性大團聚體含量基本高于裸地土壤。因此，在紅壤的固碳調(diào)控實踐中應增加地表植被覆蓋，從而提高土壤水穩(wěn)性大團聚體的含量。但對次降水量大于50 mm的降雨事件，植被措施的減水、減沙效益有所下降。因此，鑒于南方紅壤區(qū)暴雨次數(shù)多、暴雨強度大的特點，在實施坡面植被措施的同時，必須配套坡面及溝道工程措施。
3. 崩崗侵蝕與林下侵蝕是紅壤區(qū)獨特而普遍的水土流失類型，應針對這兩種侵蝕類型研發(fā)相關的水土保持和固碳技術。針對活躍型崩崗，根據(jù)“上攔下堵中間保”的基本原則，把握“疏導消能、固沙防沖、分類治理、防治結(jié)合”的技術要點。具體的措施如下：在崩崗頂部開天溝進行攔排集雨徑流；在總匯流口筑高壩谷坊并在單個谷坊內(nèi)進行攔沙固土；在崩崗內(nèi)進行植樹種草；對于長且破碎的坡面，實行開水平帶分段造林，營造層層的植物籬，既縮短坡長、消減徑流，又增加植被覆蓋，節(jié)節(jié)攔蓄泥沙。針對林下侵蝕劣地，則應側(cè)重防治措施對林地群落生態(tài)功能的改善，提升林地水土流失防治綜合效益，實現(xiàn)區(qū)域中、長期的水土保持和生態(tài)防護目標。分析林地土壤供肥特性和植物需肥規(guī)律，針對性地補充林地土壤相對缺乏的養(yǎng)分，全面提升土壤肥力。同時，探索并應用合適的土壤改良劑，構(gòu)建林地土壤肥力提升、結(jié)構(gòu)改善和水土保持的綜合防治技術體系。
▲ 侵蝕區(qū)和沉積區(qū)土壤有機碳礦化流失特征
4. 開展土壤微生物在水蝕作用下有機碳穩(wěn)定性中的角色研究。傳統(tǒng)黑箱研究重點關注的是某一時間或時間段有機碳狀態(tài)，具體過程中的動態(tài)機理還并不十分清楚。土壤微生物作為土壤碳周轉(zhuǎn)的重要角色，其在水力侵蝕作用下的動態(tài)變化及其對有機碳穩(wěn)定性的影響是打破傳統(tǒng)黑箱研究的關鍵，也是串聯(lián)土壤–大氣碳周轉(zhuǎn)的必要環(huán)節(jié)。盡管土壤微生物在全球土壤碳循環(huán)中的研究已相對較多，且取得了較大的研究進展，但水蝕過程中土壤碳循環(huán)的微生物作用機制相對匱乏。其中，土壤微生物在水蝕過程中自身的群落組成變化特征及其在水蝕影響下土壤碳動態(tài)過程中的作用的時空變化特征是今后研究的重要方向。因此，進一步闡明土壤微生物在水蝕作用下土壤碳動態(tài)過程中扮演的角色是明晰水蝕作用下有機碳穩(wěn)定機理的關鍵。
5. 水力侵蝕是一個長期的、隨機的自然事件，而土壤有機碳的穩(wěn)定性受到包括氣候、土壤、微生物等眾多因素的影響，因此水力侵蝕對有機碳穩(wěn)定性的影響的時間和空間均存在較大不確定性。從某個或某幾個因素探討這一過程中的相關作用機理，能夠從一定程度上窺探出局部的信息，但不能從整體上把握全部的規(guī)律或機制。而從土壤生態(tài)系統(tǒng)角度探討有機碳穩(wěn)定性過程就是從更復雜、更接近現(xiàn)實的環(huán)境中考慮相關問題，從而有利于準確估算有機碳的去向，更加深入闡明相關作用機理。總之，水力侵蝕影響下的有機碳穩(wěn)定性變化過程是土壤生態(tài)系統(tǒng)中的一個子過程，并不獨立于土壤生態(tài)系統(tǒng)存在，從整個土壤生態(tài)系統(tǒng)角度探討相關機理是必然的要求。
▲ 廣東省梅江流域水平種植的茶園（a）
和具有600 多年歷史的坪山梯田景觀（b）
實施水土保持耕作措施、植物措施及工程措施可在一定程度上增加土壤碳的含量，具有較好的增碳效果，同時，相關植物措施及工程措施也可通過減少水土流失進而達到一定的固碳效果
總之，紅壤侵蝕區(qū)的水土保持措施既能防止水土流失，又具有較好的固碳效果。侵蝕區(qū)的固碳調(diào)控研究與實踐是一個綜合性的課題，需要多角度拓展、多學科滲透、多種措施綜合。隨著科學的發(fā)展、研究的不斷深入、新技術的不斷涌現(xiàn)，未來針對侵蝕區(qū)的固碳調(diào)控技術勢必更為綜合和全面。
本文摘編自《紅壤典型侵蝕區(qū)土壤碳流失與調(diào)控》（李定強等著. 北京：科學出版社,2020.8）一書“前言”“序”“第8 章 紅壤典型侵蝕區(qū)土壤固碳與調(diào)控”，有刪減，標題為編者所加。
ISBN 978-7-03-064041-3
責任編輯：石 珺 朱 麗
土壤侵蝕環(huán)境下的碳流失與調(diào)控技術研究是目前全球碳循環(huán)與土壤侵蝕研究領域中的熱點問題，基于我國紅壤典型侵蝕區(qū)的土壤碳流失現(xiàn)狀，本書基于大量的實測資料，從土壤碳流失機理、土壤碳流失負荷模型、固碳技術等方面展開論述，得到一系列原創(chuàng)性結(jié)論。本書可供從事水土保持、國土整治、生態(tài)環(huán)境保護研究的科技工作者閱讀，也可作為高等院校相關專業(yè)的參考書使用。
（本文編輯：劉四旦）
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