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土壤有机碳 地球上的碳元素分布于海洋、地质化石、土壤、植被、大气等各库中。其中，土壤有机碳库是全球陆地表层系统中最大的碳库，约是大气碳库的2倍、陆地植被碳库的2～3倍。土壤有机碳库很小的变动，有可能会对大气CO2浓度及碳平衡产生重要影响，因此在调控地球表层生态系统的碳平衡和减缓温室气体方面具有重要的作用。 土壤有机碳的分解与气候因子的关系，尤其对温度、降水的敏感性是学术界关注的焦点问题。在气候变化和人类活动等条件的综合影响下, 将导致土壤有机碳蓄积量及动态平衡的变化，从而导致土壤有机碳库既可能成为碳汇也可能成为碳源，由此反过来对全球变化产生影响。 因此，关于土壤有机碳库的研究日益成为全球碳循环研究的热点，同时也成为全球变化问题研究的核心内容之一 土壤有机质（SOM，soil organic matter），指存在于土壤中的所含碳的有机物质，包括各种动植物的残体、微生物体及其会分解和合成的各种有机质，包含有机碳。土壤有机质是泛指土壤中来源于生命的物质。土壤有机质是土壤固相部分的重要组成成分，是植物营养的主要来源之一，能促进植物的生长发育，改善土壤的物理性质，促进微生物和土壤生物的活动，促进土壤中营养元素的分解，提高土壤的保肥性和缓冲性的作用。它与土壤的结构性、通气性、渗透性和吸附性、缓冲性有密切的关系，通常在其他条件相同或相近的情况下，在一定含量范围内，有机质的含量与土壤肥力水平呈正相关。 土壤有机碳（SOC，soil organic carbon），是通过微生物作用所形成的腐殖质、动植物残体和微生物体的合称，其中的碳元素含量即为土壤有机碳(SOC)。土壤有机碳根据微生物可利用程度分为易分解有机碳，难分解有机碳和惰性有机碳。易分解者有较高的生物利用率与损失率，难分解者则有较高的残留率，一般占土壤有机质的60%~80%。且有相当多的部分参加到腐殖质的形成作用中去。二者存在换算关系，即SOM=SOC*1.724。  (2019·惠州调研)杞麓湖位于滇中高原，为封闭型断层陷落湖，无明显地表径流出口。沿湖平原是当地重要的农耕区。下图为杞麓湖某采样点部分时段沉积物中值粒径、有机碳及碳酸盐含量的变化曲线图。该湖泊沉积物的碳酸盐含量大体上与湖泊水位呈负相关。据此完成1～3题。 1．杞麓湖为淡水湖，其原因最可能是该湖区() A．气温低，蒸发弱 B．降水量多于蒸发量 C．有泄水暗河 D．多冰雪融水 2．Ⅰ时期，湖区气候相对() A．冷湿 B．冷干 C．湿热 D．干热 3．研究发现，Ⅲ时期降水丰富，沉积物中碳酸盐含量却波动上升，原因最可能是() A．气温显著下降 B．入湖泥沙减少 C．农业引湖水灌溉 D．径流汇入增加 【答案】1．C2．A3．C 【解析】第1题，杞麓湖虽然“无明显地表径流出口”，但位于滇中高原上，有喀斯特地貌发育，地下多暗河供湖泊泄水，C对。滇中高原纬度较低，气温较高，A错；杞麓湖是否为淡水湖，与其所在流域的降水量和蒸发量的对比关系密切相关，与杞麓湖湖区的降水量和蒸发量的对比关系较小，B错；滇中高原缺少高山，杞麓湖不可能多冰雪融水汇入，D错。第2题，Ⅰ时期杞麓湖沉积物的碳酸盐含量是三个阶段中最低的，结合“该湖泊沉积物的碳酸盐含量大体上与湖泊水位呈负相关”可知，Ⅰ时期湖泊水位较高，湖泊所在流域内降水偏多，气候比较湿润，B、D错；Ⅰ时期杞麓湖有机碳含量总体偏低，说明有机碳生产力低，说明当时气温较低，A对、C错。第3题，Ⅲ时期，降水丰富，湖泊水位应该上升，根据“该湖泊沉积物的碳酸盐含量大体上与湖泊水位呈负相关”分析，碳酸盐含量应该减少，但受农业引湖水灌溉的影响，湖泊水位下降，碳酸盐含量波动上升，C对。Ⅲ时期杞麓湖有机碳含量较高，说明有机碳生产力高，气候较暖，A错；入湖泥沙减少和径流汇入增加不会引起沉积物中碳酸盐含量波动上升，B、D错。 土壤有机碳浓度是指单位质量土壤中有机质所含碳元素的质量，与土壤有机质含量呈正相关，土壤温度和水分影响土壤有机质的形成与分解。坡向、坡位是影响坡面土壤有机碳差异的主要地形因素。如图示意祁连山中段森林草原带(海拔3 000米附近)不同坡向土壤有机碳浓度随土层深度的变化。据此完成4～6题。 4．关于祁连山南、北坡土壤有机碳浓度随土层深度变化的特点，分析正确的是() A．均随土壤深度增加而增加 B．北坡土壤有机碳浓度变化幅度比南坡大 C．随土壤深度增加，南北坡有机碳浓度差值增大 D．北坡土壤有机碳浓度变化幅度比南坡小 5．同一土层深度，南坡土壤有机碳浓度比北坡小的原因是南坡() A．热量条件好，植被茂盛 B．降水丰富，有机碳流失多 C．蒸发强，土壤水分少，植被少 D．气温高，有机质积累多 6．同一坡面不同坡位土壤有机碳浓度由大到小的排序是() A．沟谷>坡脚>坡肩 B．坡肩>坡脚>沟谷 C．沟谷>坡肩>坡脚 D．坡脚>沟谷>坡肩 【答案】4．B，5．C，6．A。 【解析】第4题，读图可知，北坡土壤有机碳浓度变化幅度比南坡大；有机碳浓度均随土层深度增加而降低；随土壤深度增加，南、北坡有机碳浓度差值减小。第5题，祁连山北坡为阴坡，太阳辐射较弱，土壤温度较低，水分蒸发少，土壤水分含量较高，植被覆盖度高，产生的有机质多，且北坡气温低，有机质被微生物分解较少，土壤有机碳积累较多。所以北坡土壤有机碳浓度高于南坡。祁连山中段南北坡降水量差异不大，因南坡热量条件好，蒸发强，土壤水分条件差，植被覆盖度较北坡低；气温高，微生物分解快，有机质积累少。第6题，沟谷土层深厚，水分汇聚，植被覆盖度高，有机质产生与积累多，坡面径流带来有机质在沟谷沉积，增加沟谷有机碳含量，所以沟谷有机碳浓度最大；坡肩处地表起伏大，水土易流失，土层薄，土壤含水分少，植被覆盖度低，有机碳浓度小；坡脚地表起伏较小，植被覆盖度介于沟谷与坡肩之间，土壤有机碳也介于沟谷与坡肩之间。 土壤有机碳是衡量土壤肥力的主要指标,其含量与气候、植被类型、土地利用方式及人类活动等有关。下图示意我国伊犁河谷不同植被带0~10厘米土层深度土壤有机碳含量变化。据此完成下面小题。 7．影响伊犁河谷土壤有机碳含量变化的主导因素是（ ） A．土层深度 B．降水 C．海拔 D．人类活动 8．土壤有机碳通过分解产生二氧化碳,是土壤碳与大气二氧化碳交换的主要形式,若草地开垦为农田,土壤有机碳含量会发生明显变化。推断该土地利用的变化可能对地理环境造成的影响是（ ） A．土壤有机碳含量增加 B．减弱了土壤有机碳的分解 C．全球气候变暖加剧 D．南极地区臭氧空洞加剧 【答案】7．C 8．C 【解析】第7题，图示反映伊犁河谷不同植被带的土壤有机碳含量变化较大。结合所学相关地理知识分析，山地植被类型往往取决于气候中的水热条件，而山地海拔是山地气候的主导因素。综上分析，海拔是影响伊犁河谷土壤有机碳含量变化的主导因素，故选C。第8题，由题干“土壤有机碳通过分解产生CO2，是土壤碳与大气CO2交换的主要形式”可以推知，土壤有机碳的分解是大气CO2的重要来源。草地开垦为农田，有利于土壤中有机碳的分解，进而导致大气中CO2浓度增加，温室效应增强，全球气候变暖加剧，故选C。 (2019·山东省四校联考) 土壤有机碳是衡量土壤肥力高低的主要指标，其含量与气候、植被类型、土地利用方式及人类活动的干扰强度等有关。如图示意我国伊犁河谷北部山地不同植被带0～10 cm土层深度土壤有机碳含量变化。据此完成9～11题。 9．影响该山地土壤有机碳含量变化的主导因素是() A．土层深度 B．降水 C．海拔 D．人类活动 10．与荒漠草原区相比，该山地落叶阔叶林区() A．土壤湿度小 B．土壤肥力较低 C．气温较低 D．人类活动干扰大 11．土壤有机碳通过分解产生CO2，是土壤碳与大气CO2交换的主要形式，若草地开垦为农田，土壤有机碳含量会发生明显变化。试推断该土地利用的变化可能对地理环境造成的影响有() A．土壤有机碳含量增加 B．减弱了土壤有机碳的分解 C．全球气候变暖 D．南极地区臭氧空洞加剧 【答案】9．C10．D11．C 【解析】第9题，图示是山地不同植被带土壤有机碳含量变化，山地植被类型变化的主导因素是海拔高度。影响该山地土壤有机碳含量变化的主导因素是海拔，海拔不同，水热条件不同，植被类型不同，C对；人类活动、降水、土层深度不是主要因素，A、B、D错。故选C。第10题，与荒漠草原区相比，该山地落叶阔叶林区有机碳含量高，土壤肥力较高；海拔较低，受人类活动干扰多；海拔较低，大气温度较高，土壤湿度高，故选D。第11题，草地开垦为农田，植物生长会大量分解土壤有机碳，使得大气中的二氧化碳增多，土壤有机碳分解增强，土壤有机碳减少， 会导致全球变暖，A、B错，C对；南极地区臭氧空洞与氟氯烃化合物增多有关，与碳无关，D错。故选C。 (2019·德阳一诊)在低碳要求下，林业碳汇的经济、生态、社会效益引发了越来越多的关注。相比于耕地与草地，林地具有更强的碳吸收能力。林地面积和生物量是影响其固碳价值的主要因素。下表是2013年我国东北(大、小兴安岭和长白山)、北方(华北)、西南(横断山区和喜马拉雅山东段南坡)和南方(东南丘陵)四大林区森林固碳价值和林业经济产值统计表(单位：108元)。据此完成12～14题。
12．与耕地和草地相比，林地具有更强的碳吸收能力的原因是单位土地面积上() A．水土流失量少 B．枯枝落叶层厚 C．叶片总面积大 D．生物种类多样 13．表中代表南方林区的是() A．甲林区 B．乙林区 C．丙林区 D．丁林区 14．提高丙林区森林固碳价值的主要途径是() A．更换绿化树种 B．采林、育林结合 C．禁止采伐森林 D．营造护田林网 【答案】12．C13．B14．D 【解析】第12题，森林的固碳是绿色植物利用叶绿素，在可见光的照射下，将二氧化碳和水转化为有机物并释放出氧气的过程。因此叶片总面积大，光合作用强，对碳的吸收能力强，故C正确。光合作用强弱与其他三项无关，故A、B、D错误。第13题，南方(东南丘陵)林区主要为人工林区，范围小于我国东北林区和西南林区，但林业经济产值最高。第14题，丙林区为我国北方(华北)林区，为我国主要农耕区，风沙危害严重，林地主要为防护林。由材料可知，提高丙林区森林固碳价值应该提高林地面积和生物量，所以针对北方林区应营造护田林网。 土壤储存的碳是植物的三倍多，在全球碳循环中起着关键作用。草地的有机碳(土壤有机质中所含的碳素)储量从土壤表层向下迅速递减。新西兰某牧场推行“倒置耕作”种植牧草，将15～30厘米的底土放置在0～1厘米的表土上方。下图示意“倒置耕作”对土壤有机碳分布的影响。据此完成15～17题。 15．草地表层土壤有机碳含量较高的主要原因是() A．植被吸收较少 B．淋溶作用较强 C．土质疏松多孔 D．生物质积累多 16．当表层土壤有机碳不再增加时，可以实施下一轮“倒置耕作”。“倒置耕作”的周期最适宜为() A．5年 B．10年 C．15年 D．20年 17．“倒置耕作”的作用不包括() A．抑制杂草生长 B．减轻土壤侵蚀 C．减排温室气体 D．减少病虫危害 【答案】15．D，16．C，17．B 【解析】第15题，土质疏松多孔与草地表层土壤有机碳含量关系不大。草地和草原由于季节性枯萎，导致表层积累下来的有机质较多，故有机碳含量较高，且淋溶作用较弱。第16题，读图可以看出，“倒置耕作”后，15年内表层土壤有机碳一直保持增加，到15年后几乎不再增加，故“倒置耕作”的周期最适宜为15年。第17题，在水土流失或风蚀作用的地区，“倒置耕作”后土壤处于疏松状态，易引起水蚀或风蚀，加重对土壤的侵蚀。 18．阅读下列材料，回答问题。 材料一：土壤有机碳是通过微生物作用所形成的腐殖质、动植物残体和微生物体的合称，其累积量主要取决于有机质的输入数量及其氧化分解速度、流失等因素，福建省西北部的武夷山，其主峰黄岗山海拔高2158米，植被垂直带谱分布完整，高山草甸带有机碳含量最丰富。 材料二：武夷山不同海拔高度有机碳含量随土层深度的变化情况示意图。 （1）说出不同海拔和不同土层深度土壤有机碳含量主要分布特征并分析高山草甸带有机碳含量最丰富原因。 （2）从流失角度判断武夷山同一海拔东西坡土壤有机碳含量差异并分析原因。 （3）举例说明能够使武夷山山麓土壤有机碳含量增加的人类活动。 【答案】（1）土壤有机碳含量随海拔升高而增多；土壤有机碳含量随土层深度增加而减少。高山草甸由于容易腐烂，有机碳的输入数量较多；海拔高，气温低，氧化分解慢。 （2）东坡少于西坡；东坡位于东南季风迎风坡，降水多，流失多；西坡位于东南季风背风坡，降水少，流失少。 （3）秸秆还田；免耕制度（休耕制度）；增施有机肥（农家肥）；种植绿肥；沼渣、沼液还田。 19．阅读图文材料，完成下列要求。（16分） 土壤有机碳浓度是指单位质量土壤中有机质所含碳元素的质量，与土壤有机质含量呈正相关。土壤温度和水分影响土壤有机质的形成与分解。下图示意祁连山中段森林草原带（海拔3000米附近）南坡和北坡不同深度土壤有机碳浓度变化。 （1）比较祁连山南坡、北坡土壤有机碳浓度的异同点。（6分） （2）与南坡相比，同一土层深度的北坡土壤有机碳浓度差异较大，分析其原因。（6分） （3）经调查发现该区域沟谷地带土壤有机碳浓度较高，分析其原因。（4分） 【答案】（1）相同点：土壤有机碳浓度均随土层深度增加而降低。（3分） 不同点：土壤有机碳浓度北坡高于南坡，变化幅度北坡大于南坡。（3分） （2）祁连山北坡为阴坡，太阳辐射较弱（2分）；土壤温度较低，水分蒸发少，土壤水分含量较高，植被覆盖高，产生的有机质多（2分）；北坡气温低，有机质分解较少，土壤有机碳积累较多，所以北坡土壤有机碳浓度高于南坡（2分）。 （3）沟谷土层深厚，水分汇入，植被覆盖率高，有机质产生与积累多（2分）；坡面径流带来的有机质在沟谷沉积，增加沟谷有机碳含量（2分）。 【解析】第（1）题，相同点：根据上图可知，无论南坡还是北坡，土壤有机碳浓度跟土层深度呈负相关。不同点：北坡的有机碳浓度高于南坡，而且南坡变化比较平稳，北坡变化大。第（2）题，根据材料，土壤温度和水分影响土壤有机质的形成与分解，北坡是祁连山的阴坡，太阳辐射比南坡少，所以气温低，不利于有机碳的分解；但祁连山北坡土壤含水量比南坡高，所以有利于有机碳的积累。第（3）题，沟谷地带土壤水分含量高，有机质生产的多，容易积累；而且沟谷地带因为河流的侵蚀和堆积作用，会增加有机碳含量。  |
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