红壤典型侵蚀区土壤碳流失与调控

土壤侵蚀下的碳流失问题是全球碳循环研究的热点，也是土壤侵蚀基础性研究的弱点。探讨土壤侵蚀下的碳循环问题具有一定的前瞻性。中国红壤区土壤侵蚀严重，土壤碳流失量大，固碳潜力也大，能够形成土壤碳汇新的增长点。红壤典型侵蚀区碳循环问题的核心是土壤侵蚀下的碳循环及其驱动机制。

《红壤典型侵蚀区土壤碳流失与调控》（李定强等著. 北京：科学出版社,2020.8）一书以红壤典型侵蚀区土壤碳为核心，系统阐述了该区土壤碳库的空间格局及演变机制、土壤碳流失的物理迁移机制、土壤碳的稳定性机制、土壤碳流失形态转化的生物化学机制，阐明了其环境效应与生态功能，揭示了关键驱动机制，构建了土壤碳流失负荷估算模型，并形成了有区域特色的固碳技术理论体系。

▲ 技术路线图

该书着眼于红壤典型侵蚀区的土壤碳流失及调控问题，系统总结了广东省生态环境技术研究所水土保持与非点源污染研究中心近十年来在中国南方红壤区土壤碳流失与调控方面的相关学术成果。全书内容丰富、资料翔实，在红壤典型侵蚀区土壤碳循环的科学理论与实践应用方面均具特色与创新之处。该书内容对深入理解土壤侵蚀环境效应与土壤碳循环过程具有重要价值，对区域水土保持与环境治理也有实践指导意义。

2019 年12 月

本书凝炼了广东省生态环境技术研究所水土保持与非点源污染研究中心近十年来的研究成果。具体内容包括：

• 第1 章概述了土壤碳流失与固碳研究现状，由郭太龙、袁再健、李定强主笔；

• 第2 章回顾了红壤典型侵蚀区土壤碳流失问题，由袁再健、郭太龙、李定强主笔；

• 第3 章分析了土壤碳库空间格局及演变机制，由张会化主笔；

• 第4 章探讨了红壤侵蚀及土壤碳流失机制，由郭太龙主笔；

• 第5 章分析了侵蚀/沉积作用下土壤有机碳稳定性，由聂小东、李定强主笔；

• 第6 章探讨了侵蚀区土壤微生物学特征及有机碳的转化机制，由庄莉主笔；

• 第7 章构建了土壤碳流失负荷估算及定量模型，由廖义善主笔；

• 第8 章总结了红壤典型侵蚀区土壤固碳与调控，由廖义善、李定强、李俊杰主笔。

本文分享“第8 章 红壤典型侵蚀区土壤固碳与调控”部分内容。

红壤侵蚀区土壤碳调控的对策与建议

红壤侵蚀区土壤固碳调控是一个系统工程，也是一项复杂的、长期的、协同性的工作。在把握红壤侵蚀区的土壤碳空间分布特征、红壤侵蚀区碳流失的侵蚀机理、红壤有机碳的稳定性，以及红壤侵蚀区土壤有机碳的微生物学性状等机理机制的基础上，针对我国南方红壤侵蚀区土壤有机碳偏低的现状，提出了我国红壤区土壤碳调控对策和建议。

1.红壤区的固碳调控应紧密结合流域水土流失综合治理工作。红壤区侵蚀面积大，且侵蚀强度大。本书研究结果表明，土壤侵蚀区表层土壤有机碳受淋溶作用影响强烈，向下迁移明显；底层土壤有机碳在较厚深度上持续受到表层有机碳的影响，土壤有机碳组分并非全部为稳定组分。因此，在红壤的固碳调控实践中，应重点把握表层的土壤有机碳含量变化。土壤有机碳的流失包含随径流流失和随泥沙流失两种途径，随泥沙流失的有机碳量约占总流失量的95%。因此，可以认为，土壤流失是区域碳流失的最主要途径，水土流失治理也应作为流域固碳调控的首要手段。

▲ 林地土壤剖面（a）和侵蚀红壤剖面（b）

随剖面深度的土壤有机碳平均滞留时间（MRT）

2.流域碳调控及水土保持应综合考虑植被恢复和工程措施。本书的研究表明，植被恢复措施对土壤水稳性团聚体的分布产生较大影响，植被恢复下的土壤水稳性大团聚体含量基本高于裸地土壤。因此，在红壤的固碳调控实践中应增加地表植被覆盖，从而提高土壤水稳性大团聚体的含量。但对次降水量大于50 mm的降雨事件，植被措施的减水、减沙效益有所下降。因此，鉴于南方红壤区暴雨次数多、暴雨强度大的特点，在实施坡面植被措施的同时，必须配套坡面及沟道工程措施。

3.崩岗侵蚀与林下侵蚀是红壤区独特而普遍的水土流失类型，应针对这两种侵蚀类型研发相关的水土保持和固碳技术。针对活跃型崩岗，根据“上拦下堵中间保”的基本原则，把握“疏导消能、固沙防冲、分类治理、防治结合”的技术要点。具体的措施如下：在崩岗顶部开天沟进行拦排集雨径流；在总汇流口筑高坝谷坊并在单个谷坊内进行拦沙固土；在崩岗内进行植树种草；对于长且破碎的坡面，实行开水平带分段造林，营造层层的植物篱，既缩短坡长、消减径流，又增加植被覆盖，节节拦蓄泥沙。针对林下侵蚀劣地，则应侧重防治措施对林地群落生态功能的改善，提升林地水土流失防治综合效益，实现区域中、长期的水土保持和生态防护目标。分析林地土壤供肥特性和植物需肥规律，针对性地补充林地土壤相对缺乏的养分，全面提升土壤肥力。同时，探索并应用合适的土壤改良剂，构建林地土壤肥力提升、结构改善和水土保持的综合防治技术体系。

▲ 侵蚀区和沉积区土壤有机碳矿化流失特征

4.开展土壤微生物在水蚀作用下有机碳稳定性中的角色研究。传统黑箱研究重点关注的是某一时间或时间段有机碳状态，具体过程中的动态机理还并不十分清楚。土壤微生物作为土壤碳周转的重要角色，其在水力侵蚀作用下的动态变化及其对有机碳稳定性的影响是打破传统黑箱研究的关键，也是串联土壤–大气碳周转的必要环节。尽管土壤微生物在全球土壤碳循环中的研究已相对较多，且取得了较大的研究进展，但水蚀过程中土壤碳循环的微生物作用机制相对匮乏。其中，土壤微生物在水蚀过程中自身的群落组成变化特征及其在水蚀影响下土壤碳动态过程中的作用的时空变化特征是今后研究的重要方向。因此，进一步阐明土壤微生物在水蚀作用下土壤碳动态过程中扮演的角色是明晰水蚀作用下有机碳稳定机理的关键。

5.水力侵蚀是一个长期的、随机的自然事件，而土壤有机碳的稳定性受到包括气候、土壤、微生物等众多因素的影响，因此水力侵蚀对有机碳稳定性的影响的时间和空间均存在较大不确定性。从某个或某几个因素探讨这一过程中的相关作用机理，能够从一定程度上窥探出局部的信息，但不能从整体上把握全部的规律或机制。而从土壤生态系统角度探讨有机碳稳定性过程就是从更复杂、更接近现实的环境中考虑相关问题，从而有利于准确估算有机碳的去向，更加深入阐明相关作用机理。总之，水力侵蚀影响下的有机碳稳定性变化过程是土壤生态系统中的一个子过程，并不独立于土壤生态系统存在，从整个土壤生态系统角度探讨相关机理是必然的要求。

▲ 广东省梅江流域水平种植的茶园（a）

和具有600 多年历史的坪山梯田景观（b）

实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，具有较好的增碳效果，同时，相关植物措施及工程措施也可通过减少水土流失进而达到一定的固碳效果

总之，红壤侵蚀区的水土保持措施既能防止水土流失，又具有较好的固碳效果。侵蚀区的固碳调控研究与实践是一个综合性的课题，需要多角度拓展、多学科渗透、多种措施综合。随着科学的发展、研究的不断深入、新技术的不断涌现，未来针对侵蚀区的固碳调控技术势必更为综合和全面。

本文摘编自《红壤典型侵蚀区土壤碳流失与调控》（李定强等著. 北京：科学出版社,2020.8）一书“前言”“序”“第8 章 红壤典型侵蚀区土壤固碳与调控”，有删减，标题为编者所加。

ISBN 978-7-03-064041-3

土壤侵蚀环境下的碳流失与调控技术研究是目前全球碳循环与土壤侵蚀研究领域中的热点问题，基于我国红壤典型侵蚀区的土壤碳流失现状，本书基于大量的实测资料，从土壤碳流失机理、土壤碳流失负荷模型、固碳技术等方面展开论述，得到一系列原创性结论。本书可供从事水土保持、国土整治、生态环境保护研究的科技工作者阅读，也可作为高等院校相关专业的参考书使用。

（本文编辑：刘四旦）