有关土壤研究的论文

《土壤学报》是由中国土壤学会主办、中国科学院南京土壤研究所承办的中文（含英文摘要、图、表和关键词）核心科技学术期刊（双月刊）。它反映土壤学各分支学科有创新或有新意的、有较高学术价值的研究成果，主要刊登土壤科学及相关领域，如植物营养科学、肥料科学、环境科学、国土资源等领域中具有创造性的研究论文、研究简报、前沿问题评述与进展和问题讨论。

1931年，经虞宏正教授推荐，进入中央地质调查所，在该所的土壤研究室和美国专家一起工作。1934年侯光炯任该室副主任，1937年晋升为主任。为了查清我国的土壤资源，他历尽艰辛，和同事们一起开展了大面积的土壤调查，取得了大量第一手资料，写出了《河北省定县土壤调查报告》、《中国北部及西北部之土壤》、《四川重庆区土壤概述》及《甘肃省东南部黄土之分布利用与管理》等论文。大量的实践使他牢固地树立了土壤科学必须为农业生产服务的信念。1935年，侯光炯作为中央地质调查所土壤研究室的代表和邓植仪、张乃凤一起代表中国出席了在英国牛津召开的第三届国际土壤学大会，并宣读论文，首次对水稻土的发生、层次形态划分，特别是水稻土层次形态与生产力的关系，作了科学论述。会上还展出了，各种水稻土标本，系统地展示了中国水稻土的研究成果，受到与会科学家的重视。会后，侯光炯得到苏、美、德、法、英、意、匈、荷兰、瑞典等10多个国家的代表的邀请和中华教育基金会的资助，去各国进行访问和合作研究。侯光炯带着“中国土壤与欧美土壤有什么不同”的问题在外国进行了3年考察和研究。在瑞典写出了《土壤胶体两性活动规律》论文，在苏联写了《红壤成分与茶叶品质的关系》论文。抗日战争期间，受研究条件所限，他的一些有关研究农业土壤方法的创建，竟是在家中进行的。女儿帮助采集标本，妻子帮助试验。初试成功的“土壤粘韧性测定法”可以方便地用于测定土壤矿质胶体的性质，从而受到国内外同行们的重视。1946年，侯光炯转入四川大学任教授，主讲土壤肥料学、土壤化学、土壤地理学等课程。他教学认真负责，实行启发式教学，经常组织学生进行学术讨论、野外考察和科学研究。在这期间，与青年教师合作写了《土壤吸附养分状况和土壤粘韧性的关系》、《用粘韧曲线鉴定土壤特性》和《粘韧曲线的测定》3篇论文，刊于第四届国际土壤学大会论文集中。中华人民共和国成立后，侯光炯应邀参加全国首次土壤肥料会议。朱德同志关于“土壤科学必须为农业生产服务”的号召给他留下了深刻的印象，更加坚定了他对中国土壤科学的发展要走自己的道路的信念。1952年院系调整后，成立了西南农学院，侯光炯任该院教授。为了使土壤科学紧密为农业规划和农业生产服务，他承担了云南橡胶宜林地考察；长江上游的岷江、沱江、涪江、嘉陵江流域的土壤调查，以及后来的第一次和第二次全国土壤普查、西南区农业土壤区划等任务。在完成这些任务的同时，写出《中国土壤粘韧性研究》，该文曾在匈牙利全国土壤学会上宣读，并译成俄文，转载入前苏联《土壤学》杂志，引起了国外行家们的共鸣；写出了《四川盆地内紫色土的分类与分区》，作为在巴黎召开的第六届国际土壤学大会的论文；写出《利用土壤层次评价土壤肥力的研究》论文，并在罗马尼亚召开的第八届国际土壤学大会上宣读。侯光炯认为，解决农业生产中的问题必将带动土壤学科的发展。1956年，侯光炯加入了中国共产党。他兼任中国科学院重庆土壤室主任，集中精力研究紫色土，于1960年提出了“农业土壤生理性”的见解。“文化大革命”期间侯光炯虽处困境，长期卧床的妻子又不幸去世，家庭和精神上的遭遇丝毫没有动摇他继续研究农业土壤的决心。1973年以来，他深入广阔农村长达18年之久，在四川简阳镇全区和长宁县相岭区蹲点，进行土壤科学理论应用的研究，提出了旱地的“大窝栽培”和冬水田的“自然免耕”技术，经大面积推广，有明显的增产效果，受到广大科学工作者的重视和农民的欢迎。侯光炯从事农业教育和土壤科学研究几十年如一日，勤于思考，敢于创新，热爱祖国、热爱科学，1955年被遴选为中国科学院生物学部委员；曾先后被选为第一、二、三、五、六、七届全国人民代表大会代表；1986年获全国“五一”劳动奖章，1989年被授予全国劳动模范光荣称号，以表彰他为发展中国土壤科学所作的贡献。土壤学家。上海金山人。1928年毕业于北京农业大学农化系。西南农业大学教授、自然免耕研究所所长。从事土壤学教学与科研工作达60年之久，在土壤肥力和土壤地理研究方面发现“光肥平衡”日周期变化的事实，从而开辟了土壤胶体热力学新领域；1986年通过鉴定的水田自然免耕新技术，到1988年底已在南方13省推广2200多万亩，增产率在15%以上；为适应土壤肥力研究的需要，创建了土壤胶体物理―土壤粘韧率和粘韧曲线，以及土壤胶体热力学+联式pH两种测定方法，并拟定了土壤肥力分类体系，为制定我国土地利用规划提供了科学依据。1955年选聘为中国科学院院士（学部委员）。1905年5月7日出生于江苏金山县（今属上海）吕巷镇。1911年至1917年就读于金山县吕巷镇第三小学。1917年秋至1922年秋在江苏南通甲种农校攻读农科。1922年秋至1923年夏毕业留校任棉花实验室技术员。1923年秋至1924年7月免试升入南通大学农科就读。1924年7月至1928年夏转入北平大学农学院农化系攻读本科，获农学士学位。1928年秋至1931年3月就职于北平大学农学院。1931年3月至1946年8月到南京，供职于前中央地质调查所土壤研究室，先后任调查员、室副主任、主任、主任技师。其间：1931年3月至1935年6月从事土壤调查、室内分析化验及水稻土研究。1935年7月赴英国牛津大学出席第三届国际土壤学会议。1935年7月至1937年2月先后到英、荷、德、瑞典、芬、苏、匈、意、美等国考察或短期合作研究。1937年2月至1938年7月回到南京前中央地质调查所，主持土壤研究室工作。抗日战争爆发后随迁长沙。先后赴浙东、赣中、湘南进行土壤调查。1938年8月至1940年8月随所迁重庆北碚，继续主持土壤研究室工作。1940年8月至1941年8月借调到江西地质调查所筹建土壤室和红壤改良实验室。1941年8月至1942年初回北碚原单位研究四川土壤。1942年初至1942年冬兼任四川大学和前中央大学（南京大学前身之一）土壤学教授。1943年初至1946年8月回土壤研究室工作，并兼重庆大学、川北大学教授。1946年8月至1948年任四川农改所技正，兼任四川大学农学院、铭贤学院（山西农业大学前身）教授。1948年起专任四川大学农学院教授。1948年至1952年12月任四川大学农学院教授。1952年12月至1996年11月逝世前在西南农业大学任教授，博士导师，先后兼任西南农业大学土化系主任、西南农科所土化系主任、中国科学院重庆土壤研究室主任、四川土壤研究室主任、宜宾自然免耕研究所所长、名誉所长，1996年任西南农业大学名誉校长。其间：1955年当选中国科学院学部委员（后改称院士）、中国农科院学术委员。1956年加入中国共产党。1956年6月赴匈牙利出席第六届国际土壤学会议。1964年6月赴罗马利亚出席第八届国际土壤学会议。1972年春至1980年春在四川简阳镇农村蹲点从事科研及高产试验、示范、推广。1978年至1983年任中国科学院成都分院土壤研究室主任。1980年春至1980年秋在宜宾江安县铁清乡蹲点从事科研及高产试验、示范、推广工作。1980年秋至逝世在宜宾长宁县农村蹲点科研，重点进行自然免耕高产研究、示范和推广。1994年4月赴墨西哥出席第十五届国际土壤学会议，会后顺访美国进行学术交流。1996年11月4日因病逝世，享年92岁。

陆地生态系统碳循环、碳源汇格局及其驱动机制，以及陆地生态系统的固碳潜力及其可持续性是当前国际气候变化科学界广泛关注的前沿科学问题。目前，国际上关于生态系统碳固持潜力及其维持机制认识明显不足，尤其是对土壤系统的关键碳过程及其稳定性变化，导致陆地生态系统碳汇潜力的评估结果存在着极大的不确定性。因此，迫切需要深入开展陆地生态系统碳循环机制、关键过程和碳源汇格局及其驱动力机制的研究，藉以增强对全球气候变化和生态系统管理对陆地生态系统固碳潜力及其不确定性的科学认识。过去几十年，生态学家们在全球范围内针对气候变化、土地利用对碳循环时空动态的影响开展了大量的研究，认为陆地生态系统在调节全球碳平衡和减缓全球气候变化中起着重要作用。20世纪80—90年代，全球陆地生态系统每年净吸收1—4Pg (1Pg =1015g)的碳，这抵消掉了约10%—60%的化石燃料燃烧释放的碳。但仍不能确切解释碳排放与碳吸收的收支不平衡的现象，这中间存在一个巨大的未知汇。陆地生态系统碳汇的时空分布及其不确定性，主要缘于陆地生态系统类型的多样性、结构复杂性、时空分布的异质性，以及陆地生态系统和气候变化之间相互作用的关系复杂性和人类活动对陆地生态系统的干扰，还有碳储量、碳汇的监测与评估的方法学等等，造成了陆地生态系统碳汇及其变化的不确定性。关于陆地生态系统最大碳汇的阈值尚未科学定论。经典生态学理论认为与非成熟森林相比，成熟森林作为碳汇的功能较弱，甚至接近于零，“成熟森林碳循环趋于平衡”是现今大量生态学模型的基础。而我国中科院华南植物园周国逸博士研究团队通过25年持续观测, 发表在2006年《科学》杂志的研究成果，揭示我国南亚热带成熟的老林龄在1979－2003年SOM浓度平均每年增加035%，SOM储量增加61吨/年/公顷，即成熟森林土壤可持续积累有机碳。国际著名期刊《科学》和《自然》认为该研究奠定了成熟森林作为新的碳汇的理论基础，有力地冲击了成熟森林土壤有机碳平衡理论的传统观念，将从根本上改变学术界对现有生态系统碳循环过程的看法。这一发现有可能将从根本上颠覆学术界对现有生态系统碳循环过程的理论，对全球碳循环研究产生深远影响。北京大学城市与环境学院朴世龙与方精云研究小组及合作者在2009年《自然》杂志上发表的研究成果，采用土地利用和资源清查数据、大气CO2浓度观测数据、遥感数据以及气象数据，并结合大气反演模型和基于过程的生态系统碳循环模型，综合研究了中国陆地碳汇/源的时空格局及其机制，得出中国陆地生态系统是个碳汇。但是，我国中高纬度的北方地区并不是陆地碳汇，而陆地碳汇却发现主要分布在南部，主要缘于大规模造林和灌丛植被的恢复重建形成的碳汇。这一结论与国际社会普遍认为北半球中高纬度地区是陆地生态系统的碳汇的结论并不一致，再次表明了陆地生态系统碳汇的时空变异性及不确定性。上述两项标志性的研究成果，显示出我国生态学研究对全球变化科学的贡献，科学阐述了中国陆地生态系统在中国乃至全球碳平衡中的巨大作用，也得到了国际社会的普遍赞誉。中国还将继续推进生态建设和加强陆地生态系统的有效管理，以扩大和增强陆地生态系统的碳汇潜力。在中国应对气候变化的国家方案中，确定了继续实施林业生态建设工程，扩大森林面积，力争实现森林碳汇数量比2005年增加约5亿吨二氧化碳的目标。胡锦涛主席代表中国政府在2009年联合国大会上庄严承诺，中国将在2020年前，再净增森林面积4000万公顷，增加林木蓄积13亿立方米，藉以实现中国对增加全球碳汇的贡献(初步估计可增加碳吸收25亿吨-5亿吨，折合二氧化碳26亿吨-12亿吨)。然而，大规模植被建设需要相应匹配的水资源支持，水资源的有效性与时空变化的异质性必然影响陆地生态系统的固碳潜力，以及产生固碳能力的不确定性。因此，区域植被建设的水、碳平衡及其调控将成为关注的核心问题。包括IPCC报告在内的相关研究显示，陆地生态系统碳收支的最大不确定性在于土壤碳储量和变率的科学估算。Johnston et (2004) 发表在《生态环境前沿》的文章将土壤系统的研究面临的挑战概述为两个主要方面：1）土壤系统的结构和过程我们无法直接观察到，地上系统的研究方法（遥感方法等）无法直接应用到土壤系统；2）土壤是一个动态系统，随地下环境的改变而变化。土壤系统是由植物、微生物和动物的残体和代谢产物共同构成的一个复杂的混合体，并且土壤系统包含了固体、液体和气体三种基质。对土壤系统这个复杂的“黑箱”的各个组分分解研究的同时，它的功能也会发生变化。土壤碳储量和动态变化的科学估算的准确性受限于研究者对关键的土壤过程理解程度和土壤系统和全球变化之间相互作用的复杂性。因此，研究者需要清楚掌握控制土壤有机碳化学性质、形成过程和稳定固持的关键机制，并且包括增加土壤固碳潜力和持续固碳能力的技术和方法。Johnston et (2004) 总结了当前土壤碳研究需要重视的几大关键问题：1）目前受土壤容重测定方法的限制，土壤容重测定的准确度较低，导致目前对土壤碳储量的计算误差；2）准确计算源于根系的土壤碳库需要深入了解根系生命周期的动态过程，而目前的方法尚需改进和提高；3）考虑根系、土壤微生物和土壤动物在历史过程中的协同进化效应，有助于理解当前的土壤碳循环过程；4）土壤动物是调控土壤碳动态的关键因子。需加强在全球变化背景下，土壤动物入侵对土壤碳动态影响的研究；5）随城镇化的加快和湿地面积的减少，土地利用方式的改变对土壤碳过程的影响需要考虑；6）需要获取更全面的有关全球变化造成的极端气候，如干旱、火灾和土壤侵蚀等，对土壤碳储量和碳动态产生影响的数据和信息。基于上述陆地生态系统土壤碳关键过程和机制研究面对的挑战和问题，未来的研究需要改进现有的测定技术，如采用地面穿透雷达、激光分解波谱、13C核磁共振和热解质谱测量等土壤原位和非破坏性分析的技术和手段。综合人工调查数据、网络长期监测数据和建模等研究方法，并且整合生态学、地球化学和化学等领域的技术和资源，以减少对陆地生态系统土壤碳储量和变率的科学估算的不确定性，建立与人类经济社会发展相协调的土壤持续固碳的管理体系。人类活动已经明显的改变了全球碳循环。森林作为陆地上最大的生态系统，在调节全球碳循环的过程中具有重要的作用。如何通过森林经营管理增强森林减缓和适应气候变化的能力是当前国际上关注的焦点。土壤是陆地生态系统最大的碳库，土壤碳储存与释放的平衡发生微小变化即会对温室气体产生很大影响。森林保护、恢复、造林再造林等经营管理措施可以直接影响森林生物量碳库，并且能够通过改变凋落物数量和化学性质及土壤有机质分解影响土壤碳库。综合已有的研究结果，维持森林的高生产力带来的碳输入，并且避免由于土壤干扰等造成的碳释放是提高土壤碳储量和土壤持续固碳能力的有效森林经营管理方式。但是，土壤有机碳是由不同有机组分构成的高异质性混合体，结构的差异决定了性质的不同，并且碳稳定地固持在土壤中是一个漫长而又复杂的过程，关于森林经营管理对土壤固碳潜力和持续固碳能力的影响仍有很多不确定性。目前的研究较多的关注了森林生态系统管理对土壤有机碳储量的影响，而对土壤碳是否能稳定并持续的固持及其维持机制的研究较少。综合研究森林经营管理对土壤有机碳储量、化学组成及其稳定性的影响有助于更全面地评价森林生态系统的可持续固碳潜力。我国人工林发展十分迅速，人工林面积居世界第一，已经逐渐成为世界森林资源的重要组成部分。提高人工林的碳汇功能和持续固持能力是林业减缓气候变化的重要途径之一，并在京都议定书中予以肯定。目前，国内外人工林均存在树种单一，特别是人工针叶纯林所占比例较大，生态稳定性较差和生态服务功能低等亟待解决的问题。欧洲国家近年来主要通过增加阔叶树比例和采用近自然林经营模式改造人工林藉以提高人工林的多样性和生态稳定性。世界范围内热带地区也正通过造林再造林及可持续森林管理恢复退化的土地。因而，如何通过合理的森林经营模式，包括造林树种的选择、林分抚育和采伐措施等，提高人工林的经济、社会效益并且获得最大化的固碳潜力成为国内外关注的焦点。在中国广西，我们选择了树龄25a的马尾松、红锥、火力楠和米老排4类主要的亚热带人工林类型，研究了不同造林树种对土壤碳储量，碳库稳定性和温室气体排放的影响。预期从森林土壤固碳潜力和持续固持能力考虑，为在亚热带地区筛选造林树种提供科学依据。研究结果表明：（1）不同树种对土壤碳储量的影响仅表现在土壤表层（0-10 cm）；（2）马尾松林土壤碳储量比红锥、火力楠和米老排林分别低11%、19%和18%；（3）13C核磁共振波谱显示马尾松林土壤碳的稳定性高的组分比例明显高于红锥、火力楠和米老排林；（4）马尾松林比其他三种阔叶林具有较低的土壤CO2和N2O排放速率，并且具有较高的土壤CH4吸收速率。以上结果说明红锥、火力楠和米老排3种阔叶林虽然比马尾松林有较高的土壤碳储量，但土壤碳的稳定性较低并且土壤温室气体排放较高。因此，在我国亚热带地区，从森林土壤的固碳潜力和持续固持能力考虑，马尾松等人工针叶林应该与人工阔叶林均衡发展，空间上合理配置森林类型，维持适宜的森林景观多样性，森林的经营管理需要综合考虑树种对土壤碳储量及其稳定性的影响。很多研究表明随林龄升高，土壤表面碳通量随之改变。事实上，在研究林龄与土壤呼吸的关系时，大多数研究只测定了总的土壤呼吸通量，而较少研究区分了自氧和异氧呼吸对土壤总呼吸的贡献。然而，根呼吸占土壤呼吸的比例是不可忽视的，占到了土壤呼吸总量的10-90%。另外，目前大多数的土壤呼吸模拟模型并未分别估计土壤呼吸中的自氧和异氧组分，而近来有研究表明，土壤呼吸中自氧和异氧呼吸具有不同的温度敏感性，也就是两个组分对气候变化的响应是有差异的，因而有必要对两种组分进行区分研究。通过区分土壤呼吸不同组分，不仅可以阐明土壤呼吸随林龄的变化规律，还可以进一步阐明土壤呼吸随林龄的变化规律是由土壤呼吸中哪个组分的贡献起到了更关键的作用。因此，了解不同林龄土壤呼吸的控制因素对于估计中国森林碳收支具有重要意义。通过暖温带地区典型群落锐齿栎年龄序列（幼林，中龄林，成熟林，过熟林）土壤自氧和异氧呼吸研究发现：1) 各林龄根系呼吸的时间变异同异氧呼吸一样，可以很好的被土壤温度所解释。但不同林龄根系呼吸的季节格局存在差异，即不同林龄间物候特征可能存在差异；2) 不同林龄土壤自氧，异氧呼吸存在显著差异。土壤总呼吸随林龄增加而增加。土壤异氧呼吸也随林龄增加而增加；3）土壤表层的轻组有机碳库很大程度上解释了土壤异氧呼吸的空间变异。我们没有发现细根生物量与根系呼吸很好的相关性，但土壤基础呼吸很大程度上依赖于细根生物量，表明根际对土壤呼吸的影响；4）异氧呼吸表面温度敏感性高于自氧呼吸，表明该地区土壤微生物呼吸对未来气候变化将更加敏感；5）林龄增加造成了成熟林和过熟林土壤毛管空隙度的降低，一定程度上解释了这两种林龄较高的土壤呼吸通量，尤其在土壤水分含量较高时解释程度更高。以上结果表明，组分分离在评价林龄对土壤呼吸影响时的重要性；该区土壤异氧呼吸对未来全球变暖响应较自氧呼吸更加敏感。通过以上研究，了解了部分典型的森林管理模式下土壤固碳潜力和持续固碳能力的变化规律，增强了对我国陆地生态系统固碳潜力评估的不确定性的理解。但是，对我国陆地生态系统管理影响土壤碳截获的关键科学问题仍需进一步地深入探讨专家简介：中国林业科学研究院副院长、研究员，森林生态学首席专家，博士生导师，长期从事森林生态系统与森林景观生态学研究，涉及生产力生态学、养分循环、恢复生态学、生态水文学和全球变化对森林影响机制等方面研究。国家级垮世纪学术技术带头人,国家杰出青年基金获得者。曾取得过国家科技进步二等奖二项、省部级科技进步三等奖三项，获第四届中国林业青年科技奖，主编或参编的学术专著有10部，在国内外发表学术论文120余篇。

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