Evolution and carbon sequestration potential of cultivated soil organic carbon in Lianzhou

ZHANG Yujie; SHEN Wenjie; ZOU Tianxiang; HU Yanfeng; TU Junxi; JIAO Linchun; LI Yuhang; LIANG Zhipeng; FAN Dongsheng

doi:10.13471/j.cnki.acta.snus.ZR20240370

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Evolution and carbon sequestration potential of cultivated soil organic carbon in Lianzhou

Research articles | 更新时间：2025-11-14

- Evolution and carbon sequestration potential of cultivated soil organic carbon in Lianzhou
- Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Sunyatseni Vol. 64, Issue 5, Pages: 116-124(2025)
- 作者机构：
  
  1.中山大学地球科学与工程学院，广东珠海 519000
  2.广东省地质过程与矿产资源探查重点实验室 / 广东省地球动力作用与地质灾害重点实验室，广东珠海519000
  3.中山大学地球环境与地球资源研究中心，广东珠海 519000
  4.儋州市综合行政执法局，海南儋州 571700
  5.珠海市第十六中学，广东珠海 519000
  6.中国烟草总公司广西壮族自治区公司，广西南宁 530022
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.13471/j.cnki.acta.snus.ZR20240370
  CLC： S153.6
- Received：30 December 2024，
  
  Revised：2025-03-12，
  
  Accepted：14 March 2025，
  
  Published Online：03 June 2025，
  
  Published：25 September 2025
- 稿件说明：
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张玉洁,沈文杰,邹天祥等.连州耕地土壤有机碳演变及固碳潜力[J].中山大学学报(自然科学版)(中英文),2025,64(05):116-124.

ZHANG Yujie,SHEN Wenjie,ZOU Tianxiang,et al.Evolution and carbon sequestration potential of cultivated soil organic carbon in Lianzhou[J].Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Sunyatseni,2025,64(05):116-124.
张玉洁,沈文杰,邹天祥等.连州耕地土壤有机碳演变及固碳潜力[J].中山大学学报(自然科学版)(中英文),2025,64(05):116-124. DOI： 10.13471/j.cnki.acta.snus.ZR20240370.

ZHANG Yujie,SHEN Wenjie,ZOU Tianxiang,et al.Evolution and carbon sequestration potential of cultivated soil organic carbon in Lianzhou[J].Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Sunyatseni,2025,64(05):116-124. DOI： 10.13471/j.cnki.acta.snus.ZR20240370.

摘要

为做好区域耕地土壤有机碳评价及分析，推进农业可持续发展。以广东省连州市为研究区域，耕地表层土壤有机碳为研究对象，结合土壤实测数据与多维地理信息，运用组合模型算法和反硝化-分解（DNCD，denitrification-decomposition）模型，模拟连州耕地表层土壤有机碳密度（SOCD，soil organic carbon density）的时空变化并对其固碳潜力进行分析。结果显示，融合遥感因子、地形因子等数据的SA-LSTM-XGB组合算法的预测效果最佳，其决定系数

为0.646。基于该模型预测的连州市耕地表层SOCD从2007年的4.73 kg/m

降至2019年的3.35 kg/m

。DNDC模型模拟结果显示，若不改变田间管理模式，2019—2035年连州市0~50 cm深度的耕地整体有机碳储量（SOCS，soil organic carbon storage）将以年均3.32×10

kg的速度持续下降；而通过改善田间管理方式，SOCS到2035年可增加1.48×10

~2.52×10

kg。

Abstract

Investigating the trends and potential for carbon sequestration in the organic carbon storage of cultivated land topsoil can guide agricultural production management. This study focuses on Lianzhou ， integrating measured soil data with multi-dimensional geographic information to investigate. It employs a combined model algorithm and the DNDC （denitrification-decomposition）model to simulate and analyze the spatio-temporal variations in soil organic carbon density and carbon sequestration potential in the topsoil. The results indicate that the SA-LSTM-XGB combination algorithm， which integrates remote sensing and terrain factors， yields the best predictive performance， with a determination coefficient

of 0.646. According to the model， the soil organic carbon density of surface farmland in Lianzhou decreased from 4.73 kg/m

in 2007 to 3.35 kg/m

2019. Simulations using the DNDC model suggest that if field management practices remain unchanged， the overall organic carbon storage in the top 50 cm of cultivated land in Lianzhou will continue to decline at an annual average rate of 3.32×10

kg from 2019 to 2035. However， with improved field management practices， the soil organic carbon in the top 50 cm of cultivated land in Lianzhou could increase by between 1.48×10

and 2.52×10

kg by 2035.

关键词

Keywords

references

董丽，史学正，徐胜祥，等， 2021 . 基于Meta分析研究不同管理措施对中国农田土壤剖面有机碳的影响［J］. 土壤， 53 （ 6 ）： 1290 - 1298 .

方精云，郭兆迪，朴世龙，等， 2007 . 1981—2000年中国陆地植被碳汇的估算［J］. 中国科学（D辑：地球科学）， 37 （ 6 ）： 804 - 812 .

胡婵娟，鄢创，郭雷，等， 2024 . 极端降雨条件下淹水对农田土壤有机碳、可溶性有机碳的影响［J］. 中国生态农业学报（中英文）， 32 （ 8 ）： 1322 - 1330 .

胡正江，康晓晗，薛旭杰，等， 2022 . 集约农田管理措施对桓台县域土壤有机碳储量的影响［J］. 中国生态农业学报（中英文）， 30 （ 8 ）： 1258 - 1268 .

黄美聪， 2012 . 连州市果业生产现状与发展对策［J］. 广东农业科学， 39 （ 17 ）： 38 - 40 .

黄耀，刘世梁，沈其荣，等， 2002 . 环境因子对农业土壤有机碳分解的影响［J］. 应用生态学报， 13 （ 6 ）： 709 - 714 .

金琳，李玉娥，高清竹，等， 2008 . 中国农田管理土壤碳汇估算［J］. 中国农业科学， 41 （ 3 ）： 734 - 743 .

孔晨晨，张世文，袁胜君，等， 2024 . 北京市农田土壤有机碳密度空间变异及影响因素［J］. 农业工程学报， 40 （ 9 ）： 119 - 127 .

李长生， 2001 . 生物地球化学的概念与方法──DNDC模型的发展［J］. 第四纪研究， 21 （ 2 ）： 89 - 99 .

梁莹洁， 2020 . 连州市耕地地力评价成果的应用推广［J］. 现代农业（ 5 ）： 88 - 90 .

林治安，赵秉强，袁亮，等， 2009 . 长期定位施肥对土壤养分与作物产量的影响［J］. 中国农业科学， 42 （ 8 ）： 2809 - 2819 .

龙军，毛艳玲，张黎明，等， 2012 . 农田土壤有机碳演变模型的研究进展［J］. 中国农学通报， 28 （ 5 ）： 232 - 239 .

任向宁，王璐，林赋英，等， 2021 . 基于分层多元复合模型的广东省农田土壤有机碳高精度制图［J］. 农业资源与环境学报， 38 （ 6 ）： 967 - 979 .

孙园园，孙永健，王锐婷，等， 2011 . DNDC模型对川中丘陵区稻田CH 4 、N 2 O排放的模拟对比分析［J］. 生态环境学报， 20 （ S1 ）： 1003 - 1010 .

许信旺，潘根兴，孙秀丽，等， 2009 . 安徽省贵池区农田土壤有机碳分布变化及固碳意义［J］. 农业环境科学学报， 28 （ 12 ）： 2551 - 2558 .

徐阳春，沈其荣，冉炜， 2002 . 长期免耕与施用有机肥对土壤微生物生物量碳、氮、磷的影响［J］. 土壤学报， 39 （ 1 ）： 83 - 90 .

余涛，杨忠芳，侯青叶，等， 2011 . 我国主要农耕区水稻土有机碳含量分布及影响因素研究［J］. 地学前缘， 18 （ 6 ）： 11 - 19 .

张叶叶，莫非，韩娟，等， 2021 . 秸秆还田下土壤有机质激发效应研究进展［J］. 土壤学报， 58 （ 6 ）： 1381 - 1392 .

周莉，李保国，周广胜， 2005 . 土壤有机碳的主导影响因子及其研究进展［J］. 地球科学进展， 20 （ 1 ）： 99 - 105 .

朱梦遥， 2022 . 长期施用有机肥对植烟土壤理化性质和微生物群落的影响［D］. 武汉：华中农业大学 .

CHEN B ， LU Q ， WEI L ， et al ， 2024 . Global predictions of topsoil organic carbon stocks under changing climate in the 21st century ［J］. Sci Total Environ ， 908 ： 168448 .

FRANK S ， BEACH R ， HAVLÍK P ， et al ， 2018 . Structural change as a key component for agricultural non-CO 2 mitigation efforts ［J］. Nat Commun ， 9 ： 1060 .

GJETTERMANN B ， STYCZEN M ， HANSEN H C B ， et al ， 2008 . Challenges in modelling dissolved organic matter dynamics in agricultural soil using DAISY ［J］. Soil Biol Biochem ， 40 （ 6 ）： 1506 - 1518 .

HUTCHINSON J J ， CAMPBELL C A ， DESJARDINS R L ， 2007 . Some perspectives on carbon sequestration in agriculture ［J］. Agric For Meteor ， 142 （ 2/3/4 ）： 288 - 302 .

JANSSENS I A ， FREIBAUER A ， CIAIS P ， et al ， 2003 . Europe’s terrestrial biosphere absorbs 7 to 12% of European anthropogenic CO 2 emissions ［J］. Science ， 300 （ 5625 ）： 1538 - 1542 .

LI C ， 2007 . Quantifying greenhouse gas emissions from soils： Scientific basis and modeling approach ［J］. Soil Sci Plant Nutr ， 53 （ 4 ）： 344 - 352 .

LI H ， QIU J J ， WANG L G ， et al ， 2012 . Estimates of N 2 O emissions and mitigation potential from a spring maize field based on DNDC model ［J］. J Integr Agric ， 11 （ 12 ）： 2067 - 2078 .

LI R H ， LI X B ， LI G Q ， et al ， 2014 . Simulation of soil nitrogen storage of the typical steppe with the DNDC model： A case study in Inner Mongolia， China ［J］. Ecol Indic ， 41 ： 155 - 164 .

LIU C ， LU M ， CUI J ， et al ， 2014 . Effects of straw carbon input on carbon dynamics in agricultural soils： A meta-analysis ［J］. Glob Chang Biol ， 20 （ 5 ）： 1366 - 1381 .

LIU Q ， XU X ， WANG H ， et al ， 2019 . Dominant extracellular enzymes in priming of SOM decomposition depend on temperature ［J］. Geoderma ， 343 ： 187 - 195 .

SARKER J R ， SINGH B P ， FANG Y ， et al ， 2019 . Tillage history and crop residue input enhanced native carbon mineralisation and nutrient supply in contrasting soils under long-term farming systems ［J］. Soil Tillage Res ， 193 ： 71 - 84 .

SEASTEDT T R ， COXWELL C C ， OJIMA D S ， et al. ， 1994 . Controls of plant and soil carbon in a semihumid temperate grassland ［J］. Ecol Appl ， 4 （ 2 ）： 344 - 353 .

ZHANG L ， YU D ， SHI X ， et al ， 2014 . Effects of soil data and simulation unit resolution on quantifying changes of soil organic carbon at regional scale with a biogeochemical process model ［J］. PLoS One ， 9 （ 2 ）： e88622 .

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