南非土壤有机碳含量测定方法的选择及其对碳信用评估的影响研究

为解决南非土壤有机碳(SOC)含量测定方法不统一导致的碳信用评估风险，研究人员系统比较了Walkley-Black湿氧化法(WB)、总干燃烧法(TDC)和灼烧失重法(LOI)三种方法的准确性，建立了方法间转换的pedotransfer函数，证实TDC法为最可靠方法，为碳信用体系提供了关键技术支持。

　　

随着全球气候变化加剧，碳 sequestration（碳封存）成为缓解温室效应的重要策略。土壤作为最大的陆地碳库，其有机碳(SOC)含量的精确测定直接关系到碳信用交易的公平性。然而在南非，现行碳信用评估标准未明确规定SOC测定方法，导致Walkley-Black湿氧化法(WB)、总干燃烧法(TDC)和灼烧失重法(LOI)等方法混用，造成结果偏差可达150%（如LOI法因1.724校正因子高估SOC）。这种不确定性不仅影响农民通过碳信用获取收益的可靠性，更可能动摇整个碳交易市场的公信力。

为破解这一困局，研究人员依托HYDROSOIL项目，采用条件拉丁超立方采样(cLHS)技术，在南非五大典型流域（Goukou、Olifants等）采集220份表层土壤样本（0-30 cm），系统比较三种方法的性能差异。通过Kruskal-Wallis检验、多项式回归模型构建pedotransfer函数，并首次评估了恢复因子(RF)在南非土壤中的适用性。相关成果发表于《Geoderma Regional》，为非洲碳信用体系建立了方法学基准。

关键技术包括：1) 基于cLHS的多环境因子空间采样设计；2) WB、TDC和LOI三种国际标准方法平行测定；3) 采用R语言进行非参数统计和三维多项式建模；4) 引入恢复因子(%R= SOC_WB/SOC_TDC×100)量化方法偏差。

研究结果揭示：
3.1 SOC含量分布
TDC法测得UMngeni流域SOC中位数达5.68%，显著高于WB法(4.22%)，证实WB存在氧化不完全问题(p<0.001)。LOI法因1.724校正因子普遍高估SOC，在Sabie流域偏差高达93%。

3.2 Pedotransfer函数
仅WB与TDC转换方程可靠(SOC_WB=?0.157+0.895×SOC_TDC–0.0149×SOC_TDC²–0.000606×SOC_TDC³，R²=0.91)，但仅适用于SOC<2.5%的酸性土壤(pH<6.35)。Goukou流域因碳酸盐岩地质导致TDC法同时检测SOC与SIC，使RF异常值达30倍。

3.3 恢复因子
南非土壤RF中位数1.27接近Walkley原始值，但流域间差异显著(p<0.05)。Olifants农田因耕作扰动导致RF波动最大，证实活性碳库占比影响氧化效率。

3.4 碳信用影响
典型案例显示：高SIC样本若未用HCl预处理，TDC法会虚增碳信用值6倍(达$20,267/ha)；而高SOC样本中WB法因未校正RF低估价值37%。

结论强调：TDC是南非碳信用评估的金标准，但必须对pH>6.35土壤进行SIC去除；WB法适用于低SOC土壤，但需建立本地化RF参数；LOI法仅推荐用于SOM测定。该研究不仅填补了非洲土壤碳计量方法空白，更通过量化方法偏差为全球碳信用协议修订提供了数据支撑——例如建议Gold Standard将TDC强制适用范围扩展至南非酸性土壤，同时警示WB法在热带高有机质土壤中的系统性低估风险。这些发现对实现《巴黎协定》的土壤碳汇潜力评估具有重要方法论意义。