内容正文:
2026届高三地理复习微主题——土壤碳密度
一、试题核心考点归纳
(一)高频考查内容
土壤有机碳密度 / 植被碳密度的空间分布规律
垂直方向:随土层深度增加而降低;随海拔升高先增后减 / 持续升高。
水平方向:山区>平原、山脊>山谷、自然林>人工林、湿地 / 林地>耕地。
影响碳密度的核心因素
自然因素:气温(微生物分解)、降水(淋溶 / 侵蚀)、植被类型(枯落物量)、地形(坡度 / 坡向)、土壤质地、成土母质。
人为因素:开垦 / 耕作、退耕还林、城镇化、施肥、人类干扰强度。
碳密度变化的原因分析
高值原因:气温低→分解慢;枯落物多→输入多;人类干扰少→保存好;土层厚 / 积水→积累多。
低值原因:气温高→分解快;水土流失 / 淋溶强→流失多;开垦耕作→扰动大;土层薄 / 裸岩多→储量小。
碳循环与气候变暖的关联
植被固碳→减少大气 CO₂→缓解变暖;土壤有机碳分解→释放 CO₂→加剧变暖;退耕还林→提升碳库→削弱温室效应。
区域典型特征
喀斯特区:有机碳含量高、密度低(土层薄、裸岩多)。
高海拔区:碳密度大(微生物分解慢)。
湿地 / 泥炭土:有机碳富集(积水缺氧、分解慢)。
(二)常见题型
选择题:分布判断、影响因素、原因推理。
综合题:描述分布特征、分析变化原因、说明生态意义、提出提升措施。
二、高频易错点(必避坑)
有机碳含量≠有机碳密度:含量是单位质量,密度是单位面积储量,喀斯特区常含量高、密度低。
海拔与碳密度:不是越高越大,超过林线后生物量减少,碳密度下降。
开垦农田的影响:翻耕加速分解、枯枝落叶输入减少、水土流失加剧,三者共同导致碳储量下降。
台风 / 风力影响:山脊植被倒伏多→表层碳密度高,不是生长量更大。
深层土壤:主导因素是土壤质地,不是温度 / 水分 / 生物。
三、万能答题模板
1. 碳密度大原因
气温低,微生物分解慢,有机碳积累多。
植被茂盛,枯落物 / 根系分泌物多,碳输入量大。
人类活动少,干扰小,有机碳保存好。
地形平缓 / 积水,水土流失弱,淋溶作用弱。
土层深厚,土壤质地黏重,利于固碳。
2. 碳密度小原因
气温高,微生物分解快。
降水多 / 坡度大,水土流失 / 淋溶强,碳流失多。
开垦耕作,土壤扰动大,有机碳分解加速。
土层薄 / 裸岩多,单位面积储碳空间小。
人类活动密集,植被破坏,碳输入减少。
3. 退耕还林缓解气候变暖原理
植被增加,光合作用增强,吸收更多 CO₂。
枯枝落叶增多,土壤碳库扩大,固碳增多。
大气 CO₂减少,温室效应减弱,缓解变暖。
4. 提高碳密度措施
退耕还林还草,保护自然植被。
秸秆还田,增施有机肥,减少化肥。
减少耕作扰动,防治水土流失。
加强生态保护,降低人类干扰。
四、高效复习对策
1. 抓一条主线
碳输入(植被)→碳积累(土壤)→碳分解(微生物 / 气温)→碳流失(地形 / 降水)→碳储量(密度)所有题目都围绕这个链条设问。
2. 记三类区域模型
高海拔 / 寒冷区:分解慢→碳密度大。
喀斯特区:土层薄→密度低;雨热好→含量高。
农耕区:扰动强→碳下降;退耕→碳回升。
3. 练两类核心题
图表题:先看坐标轴(深度 / 海拔),再找极值(最高 / 最低),最后套分布模板。
原因题:按自然(气地土生)+ 人为两条线作答,不漏点。
4. 错题整理方向
只整理 3 类错题:
有机碳含量与密度混淆。
深层土壤影响因素判断错误。
开垦 / 退耕对碳循环的影响逻辑不清。
5. 考场速记口诀
碳密度,看三端:输入多、分解慢、流失少。海拔高,分解慢;土层深,积累满。开垦地,分解快;退耕林,碳库在。
一、单选题
青海云杉是祁连山林区主要的森林建群树种,具有明显的海拔分布依赖。一研究团队在青海祁连山南坡阿咪东索小流域进行采样,得到不同海拔各土层云杉林土壤有机碳含量(图1)及不同海拔乔木层和土壤层碳密度比例分布(图2)。读图,完成下面小题。
1.下列关于不同土层有机碳含量变化的叙述,正确的是( )
A.土壤有机碳随海拔高度的增加而增加
B.土壤有机碳随海拔高度的增加而降低
C.土壤有机碳随深度增加而降低
D.各海拔高度表层(0~10cm)土壤有机碳含量最高
2.阿咪东索小流域高海拔土壤层碳密度所占比例较大,主要原因是( )
A.枯枝落叶量大 B.淋溶作用弱 C.流水堆积强 D.微生物分解慢
3.随着全球气候变暖,研究区域3200米处青海云杉林( )
A.乔木层碳密度占比上升 B.降水量大幅度增多
C.土壤层碳密度占比上升 D.植株密度大幅减小
4.土壤有机质包括腐殖质、生物残体等,大多以有机碳的形式存在。土壤有机碳密度是指单位面积内一定深度的土壤有机碳储量。海南岛某自然保护区内保存着较完整的热带山地雨林,此地常受台风影响,风力较大。下图示意该保护区内一块样地的地形及该样地内部分点位土壤表层(0~10cm)的有机碳密度(单位:kg/㎡)。该样地山脊与山谷土壤表层有机碳密度较大的位置和对应原因搭配正确的是( )
A.山脊——海拔高植物生长量大 B.山脊——受台风影响,植被倒伏量大
C.山谷——沼泽广布,有机质分解慢 D.山谷——地势低,气温高
猫儿山国家级自然保护区位于广西东北部,主峰海拔2141.5m,森林植被覆盖率高,不同海拔林下土壤碳密度差异较大。研究不同森林土壤碳密度可为林业碳汇提供数据支撑。下图示意该区三类森林林下土壤碳密度垂直分布。完成下面小题。
5.图示该地区不同林下土壤碳密度随深度的变化是( )
A.总体升高 B.总体降低 C.先降后升 D.先升后降
6.与其他植被相比,推测水青冈林下土壤碳密度较大的主要原因是( )
①海拔较高 ②枯落物多 ③降水丰富 ④土质疏松
A.①② B.①④ C.②③ D.③④
7.影响深层土壤碳密度大小的主要因素是( )
A.土壤生物 B.土壤温度 C.土壤水分 D.土壤质地
土壤有机碳占土壤有机质的60%到80%。我国广西猫儿山国家级自然保护区土壤有机碳的分布及其影响因素具有明显的地带性特征,水青冈天然林是该自然保护区典型的地带性植被类型。下图为“水青冈林地有机碳含量和有机碳密度采样剖面示意图”。据此完成下面小题。
8.水青冈林地土壤有机碳含量与土壤有机碳密度呈( )
A.先正相关后负相关 B.先负相关后正相关 C.正相关 D.负相关
9.水青冈林地土壤有机碳含量最大值出现在( )
A.0-20cm B.20-40cm C.40-60cm D.60-80cm
10.水青冈林地土壤有机碳含量明显高于同区域人工林地,主要是因为水青冈林地( )
A.广泛使用化肥 B.人为干扰极少 C.降水量更丰富 D.林下温度更高
土壤有机质包括腐殖质、生物残体等,大多以有机碳的形式存在。土壤有机碳密度是指单位面积内一定深度的土壤有机碳储量。海南岛某自然保护区内保存着较完整的热带山地雨林,此地常受台风影响。下图示意该保护区内一块样地的地形及该样地内部分点位土壤表层(0—10cm)的有机碳密度(单位:kg/m2)。据此完成下面小题。
11.图中土壤表层有机碳密度高值区主要位于( )
A.阳坡 B.阴坡 C.山脊 D.山谷
12.图中土壤表层有机碳密度高值区的形成主要得益于该地形部位( )
A.温度相对较低,土壤有机质分解较慢 B.光合作用较强,植被在地表高大密集
C.水分条件较好,地表生物循环速度快 D.受台风影响大,植被易倾倒死亡腐烂
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。一般来说,植物残体、根系和根系分泌物是土壤有机碳的主要贡献者。土壤有机碳密度是指单位面积土壤的有机碳质量。贵州省普定县后寨河小流域属高原型喀斯特小流域,下表示意该流域表层土壤(0~20厘米)有机碳含量及密度与其他流域的比较。据此完成下面小题。
区域
有机碳含量平均值(g/kg)
有机碳密度平均值(kg/㎡)
黄土高原小流域(非喀斯特)
16.98
10.92
贵州后寨河小流域(喀斯特)
25.07
5.23
13.相比黄土高原地区,贵州喀斯特地区有机碳含量高的气候原因是( )
A.雨热同期 B.雨水充沛 C.太阳辐射强 D.昼夜温差大
14.贵州喀斯特地区有机碳密度平均值低,其最主要的直接原因是( )
A.区域多暴雨 B.土质较为疏松 C.流水侵蚀作用强 D.土壤层薄和裸岩面积大
二、综合题
15.阅读图文资料,完成下列要求。
在全球变暖的背景下,土地用地结构调整会导致的土壤碳库明显变化。土壤有机碳是自然环境中的动植物残体和根系分泌物等有机物质进入土壤后被微生物分解形成的含碳有机物的总称。土壤是陆地最大的碳库,其碳贮存和释放直接影响全球碳平衡。研究发现,天山北坡雪岭云杉林被开垦为农田后的土壤有机碳储量减少。下图为该地森林与农田有机碳密度的差异图。
(1)描述森林与农田土壤有机碳密度差异的变化特征。
(2)从碳循环和碳平衡角度,分析云杉林被开垦为农田导致土壤有机碳储量减少的原因。
(3)从碳循环角度,说明退耕还林缓解气候变暖的原理。
16.阅读图文材料,完成下列要求。
心圩江发源于六怀山,依次流经南宁市安宁街道、安吉街道、心圩街道、西乡塘街道及上尧街道汇入邕江。心圩江河滨湿地(如下图所示)是依托心圩江流域建设的重要人工湿地,水面面积约97公顷,土壤类型以泥炭土与赤红壤为主。下表示意心圩江河滨湿地不同土层深度土壤有机碳密度(指单位面积内一定深度的土壤有机碳储量)变化。研究显示,心圩江河滨湿地土壤有机碳密度呈现出自东北向西南逐渐递增的空间分布格局。
土层深度(cm)
0~10
10~20
20~30
30~40
40~50
土壤有机碳密度(kg·m-²)
2.49
2.12
1.82
1.60
1.42
(1)说明亚热带季风气候对心圩江河滨湿地土壤有机碳储量的有利影响。
(2)心圩江河滨湿地主要以泥炭土与赤红壤为主,说明这两种土壤的典型特征。
(3)指出心圩江河滨湿地土壤有机碳密度随土层深度变化的一般规律,并简析原因。
(4)与西南部相比较,推测心圩江河滨湿地东北部土壤有机碳密度小的缘由。
17.阅读图文资料,完成下列要求。
材料一:森林植被碳密度是指某个时间点的一定区域范围内单位面积森林植被地上和地下部分碳储量总和。图1为我国某区域略图,图2为陕西省森林植被碳储量空间分布图。
材料二:陕西和四川两省的宝德(宝鸡—德阳)高压直流输电工程在实现区域电网之间削峰填谷中具有立竿见影的效果。图3为陕西和四川发电结构占比图。
(1)描述陕西省森林植被碳密度空间分布特点。
(2)榆林和汉中两地碳密度都较低,分别分析其原因。
(3)判断陕西和四川两省之间冬季高压直流输电方向,并从能源结构差异方面分析其原因。
18.阅读图文资料,完成下列要求。
材料一:温泉县位于新疆西北部,天山西段北麓,因温泉众多而得名。考古人员在该区域山谷中发现分布面积约6平方公里形成于一亿三千万年前的海洋生物化石群(珊瑚、海藻、贝类)及大量硅化木(木化石)。硅化木直径达2米,排列紧密。下图分别示意天山地理位置及天山北坡不同垂直植被带表层土壤(0~10cm)有机碳密度随海拔的变化。最新研究显示,近些年来天山地区气候呈现暖湿化趋势。
根据化石证据,推断该地区1.3亿年前的地理环境特征及后续演变。
19.阅读图文材料,完成下列要求。
三江平原位于我国东北地区,是我国重要的湿地与农业产区。该地区植被类型丰富,近年来土地利用变化显著,对区域植被碳储量产生较大影响。植被碳储量是指植被及其相关生态系统(如土壤)中碳的总量,植被碳密度是指单位面积土地上植物及其凋落物中的碳储量。下表为2000年、2010年、2018年三江平原不同土地利用类型面积(单位:km²)统计表,图1为2001—2015年三江平原林地碳储量与碳密度变化图,图2为2001—2015年三江平原草地碳储量与碳密度变化图。
年份
水体
耕地
林地
草地
湿地
建筑用地
未利用地
2000年
4973.2
44622.0
35206.2
7121.8
3614.1
2328.8
2586.7
2010年
4853.8
49976.6
19715.5
3703.4
4409.3
2561.7
2738.1
2018年
4490.8
63470.8
38902.8
2136.6
1745.6
2491.8
708.2
(1)概括2000—2018年三江平原不同土地利用类型面积的变化特点。
(2)从人类活动与自然协同角度,推测2001—2015年三江平原林地碳密度大幅增加的主要原因。
(3)从生态环境问题角度,解释三江平原草地碳储量下降可能引发的环境风险。
(4)简述三江平原通过合理规划土地提升植被碳储量的具体措施。
20.阅读图文材料,完成下列要求。
森林生态系统是陆地最重要的碳库,对全球陆地碳循环和气候变化具有重要意义。井冈山国家级自然保护区位于江西省中南部,是亚热带常绿阔叶林典型分布区。受人类活动影响,森林生态系统受到威胁。下左图为井冈山自然保护区功能区划图,右图为土壤有机碳密度变化示意图。
(1)列举井冈山自然保护区的功能定位。
(2)简述土壤碳密度的变化特点,并分析其原因。
(3)从生态安全的角度,说明井冈山自然保护区建设的可行性措施。
21.阅读图文材料,完成下列要求。
土壤有机碳是指土壤中以各种形式存在的含碳有机化合物,主要来源于植物残体、动物遗骸、微生物及其分泌物和代谢产物。土壤有机碳是土壤碳库的重要组成部分,也是影响全球碳循环和气候变化的关键因子。津南区位于天津市东南部,属海河平原下游地区,成土母质主要是冲积物、冲积—海积物和湖沼沉积物。据检测,津南区不同类型沉积物中土壤有机碳密度表现为冲积物>冲积—海积物>湖沼沉积物。随着城镇化水平的提高,津南区土地利用类型由20世纪80年代以农用地为主转变为目前以农用地和城镇用地为主。下图为1980年、2016年津南区表层土壤有机碳密度分布图。
(1)说明土壤有机碳与全球气候变化相互影响的具体表现。
(2)分析津南区不同类型沉积物中土壤有机碳密度表现为冲积物>冲积—海积物>湖沼沉积物的原因。
(3)描述1980年津南区表层土壤有机碳密度的空间分布特征,并分析其空间分布特征的形成原因。
(4)指出1980—2016年津南区表层土壤有机碳密度的总体变化特征,并推测变化原因。
22.阅读图文材料,完成下列要求
洛须自然自然保护区于1997年成立,位于金沙江上游甘孜州石渠县,分布着典型的高原山地森林,是区域重要的水源涵养地和固碳区。植物碳储量是指植物体中所存储的总碳量,该保护区森林碳储量集中在陡险坡,下图为该保护区地形及不用类型森林碳储量和碳密度分布图。
(1)判断该保护区四类森林类型中面积最大的类型,并说明判断依据。
(2)该保护区森林碳储量集中在陡险坡,试对此现象做出合理解释。
(3)分析该保护区阔叶林碳储量小的原因。
23.阅读图文材料,完成下列要求。
土壤碳库是地球陆地生态系统中最大的碳库,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。有机碳本身就是养分的储藏库,同时深刻影响着土壤的物理、化学和生物学性质。对于耕地而言,土壤有机碳不仅是重要的生态因子,同时还是影响耕地质量和农业可持续性的重要因素。耕地土壤有机碳密度及储量受自然和人为因素的综合影响。下图为北京市行政区划及数字高程图,下表为北京市各地貌类型耕地土壤有机碳密度均值表。
地貌类型
栅格面积/h㎡
土壤有机碳密度均值/他·hm-2
平原
319005
21.09
丘陵
42830
24.39
低山
72596
26.26
中山
5175
41.72
(1)概括北京市耕地土壤有机碳密度的空间分布特征。
(2)推测北京市平原小麦种植区及城市近郊蔬菜种植区耕地表层土壤有机碳密度的差异,并说明原因。
(3)简述适量增加有机碳对改善土壤质量的积极作用。
(4)指出为提高耕地有机碳密度可采取的措施。
试卷第1页,共3页
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1.D 2.D 3.C
【解析】1.由图1可知,随海拔高度增加,土壤有机碳含量呈先增加后降低再升高的波动变化,AB错误;除3200米高度外,各海拔土壤有机碳随深度增加而降低,C错误;据图示信息可知在各个海拔处都是表层(0~10cm)土壤有机碳含量最高,D正确。故选D。
2.随海拔升高,气温逐渐降低,微生物活性减弱,分解有机质能力下降,D正确;随海拔升高,生物量减少,枯枝落叶量减少,A错误;云杉林所处区域降水差别较小,且无法从材料中获取地形起伏相关信息,故淋溶作用和流水堆积作用的强弱无法判断,BC错误。故选D。
3.气候变暖会促使云杉林向更高海拔迁移,3200米处的乔木可能因温度升高、竞争加剧而减少,乔木层碳密度占比会下降,A错误;全球气候变暖对局部降水量的影响复杂,不会导致该区域降水量“大幅度增多”,B错误;气候变暖会加速土壤中有机碳的分解,同时云杉林向上迁移后,原有区域的枯枝落叶输入减少,土壤有机碳会更多地以分解态存在,导致土壤层碳密度占比相对上升,C正确;云杉林会向更高海拔迁移,但在3200米处植株密度不会“大幅减小”,而是逐渐被更适应温暖环境的物种替代,D错误。故选C。
【点睛】垂直地带分异规律,是指随着海拔的升高,自然地理环境及其组成要素,如植被、土壤、气候等,会沿着垂直方向发生带状变化的现象。
4.B
【详解】首先需要通过读图来判断山脊与山谷土壤表层有机碳密度的差异,山脊等高线向低处弯曲,山谷等高线向高处弯曲,图中显示山脊土壤表层有机碳密度大,山谷土壤表层有机碳密度小,排除CD;山脊地势高,受台风风力作用更直接,导致植被更容易倾倒死亡,死亡的植被腐烂后直接输入土壤表层,增加有机碳密度,B正确。山谷通常水热条件更优,植被更茂密,植物生长量大,A错误。故选B。
5.B 6.A 7.D
【解析】5.观察图中杉木、毛竹、水青冈三类森林在不同土层深度(0~20cm、20~40cm、40~60cm、60~80cm)的碳密度数值,可见随着土层深度增加,土壤碳密度总体呈下降趋势,B正确,排除ACD。故选B。
6.土壤碳密度较大的主要原因一般是碳源多、分解慢、流失少。水青冈林下土壤碳密度较大,由此推测水青冈生物量大且枯落物多,枯枝落叶等输入土壤的碳源多,分布于较高海拔区,气温较低,有机质分解缓慢,利于碳积累,①②正确;降水丰富可能加剧碳淋失,降低碳密度,③错误;土质疏松不利于碳储存,④错误。综上,A正确,排除BCD。故选A
7.深层土壤受外界环境变化影响小,土壤生物数量和活动强度大幅降低,温度和水分相对稳定,此时,土壤质地(如土壤颗粒大小、孔隙度等)成为影响碳能否稳定储存的关键因素,它决定了土壤对碳的吸附、固定能力,所以影响深层土壤碳密度大小的主要因素是土壤质地,D正确,排除A、B、C。故选D。
【点睛】影响土壤肥力的主要因素有:成土母质(决定了土壤矿物质成分和养分状况)、生物因素(有机质的提供以及土壤中的微生物对有机质的分解速度)、气候因素(湿热地区土壤 化学风化作用以及淋溶作用强,冷湿环境有利于土壤有机质的积累)、时间因素(影响土壤层的厚度)以及人为因素等。
8.C 9.A 10.B
【解析】8.根据图中信息分析可知,在不同土壤深度下,土壤有机碳含量高的的土层有机碳密度就高,土壤有机碳含量低的土层有机碳密度就低,推出两者呈现正相关关系,C正确,ABD错误。故选C。
9.根据图中信息可知,0-20cm的土层占了34%左右,20-40cm占20%左右,40-60cm占17%左右,60-80cm占12%左右,因此土壤有机碳含量最大值出现在0-20厘米的土层,占了接近30%,A正确,BCD错误。故选A。
10.人工林地化肥的使用比天然林更多,A错误;与人工林相比,自然林的人为干扰极少,保持了较为完整的植被覆盖和土壤结构,有利于土壤有机碳的积累和保存,B正确;降水量更多导致水土流失或淋溶作用增强,反而可能降低土壤有机碳含量,C错误;林下温度对土壤微生物活动和有机碳分解速率有一定影响。温度高会加速微生物分解作用,从而降低土壤有机碳含量,D错误。故选B。
【点睛】影响土壤肥力的主要因素有:成土母质(决定了土壤矿物质成分和养分状况)、生物因素(有机质的提供以及土壤中的微生物对有机质的分解速度)、气候因素(湿热地区土壤 化学风化作用以及淋溶作用强,冷湿环境有利于土壤有机质的积累)、时间因素(影响土壤层的厚度)以及人为因素等。
11.C 12.D
【解析】11.据图可知,土壤表层有机碳密度较大的点位基本在等高线向低值凸出处,属于山脊,C正确,D错误;与坡向无关,A、B错误。故选C。
12.由上题分析可知,土壤表层有机碳密度高值区主要位于山脊。材料提到“此地常受台风影响”,与山谷相比,山脊受台风影响更大,易使植被倾倒死亡、腐烂,增加了土壤中有机碳含量,D正确;海南岛为热带季风气候,受夏季风影响,降水丰富,且图中区域的相对高差较小,与山谷相比,山脊的降水、光照、温度差异不大,ABC错误。故选D。
【点睛】土壤中有机质含量是判断土壤肥力的重要指标,有机质主要来源于植物的枯枝落叶。
13.B 14.D
【解析】13.据表可知,贵州喀斯特地区土壤有机碳含量平均值比黄土高原地区高,而植物是土壤有机碳的重要来源,据此可推测贵州喀斯特地区比黄土高原地区植物生长量大。影响植物生长的主要条件是水热条件,贵州受夏季风影响大,雨水更充沛,植物生长量更大;贵州降水量相对更大,因此太阳辐射和昼夜温差都比黄土高原小;贵州与黄土高原都属于季风气候,都具有雨热同期的气候特点。B正确,ACD错误。
14.土壤有机碳密度是指单位土壤面积的有机碳质量,密度大小是由土壤有机碳含量和土壤面积共同决定。贵州喀斯特地区石漠化严重,土壤层薄,土壤分布面积小,单位土壤面积的有机碳质量小。多暴雨、土质疏松和流水侵蚀强,会间接导致壤层薄。但贵州的上述情况都没有黄土高原地区严重。ABC错误,D正确。
【点睛】贵州喀斯特地区属于亚热带季风气候,雨热同期,降水较多。喀斯特地区因为岩溶作用强烈,土壤侵蚀作用强烈,土层浅薄,基岩裸露,导致土壤有机质含量较低。
15.(1)随深度增加,森林与农田土壤有机碳密度差异整体呈减少趋势;0-60cm范围,有机碳密度森林大于农田;60cm-70cm范围,有机碳密度农田大于森林。
(2)枯枝落叶减少,土壤有机碳的来源减少;土壤翻耕、犁地等扰动,加剧土壤有机碳的分解;山地地区森林破坏导致水土流失;作物秸秆还田量远少于森林枯枝落叶;森林破坏导致局地温度、湿度等要素发生改变,加速土壤有机碳的分解;作物种植消耗土壤有机碳多。
(3)退耕还林使植被覆盖度增加,植物光合作用吸收、固定的二氧化碳增多;植物凋落物分解后,土壤有机碳增加,土壤碳库增加;大气中的二氧化碳减少,温室效应减弱,气候变暖得到缓解。
【详解】(1)结合“天山北坡雪岭云杉林与农田土壤有机碳密度差异柱状图”的示意图背景,从“整体趋势—分段对比”的并列逻辑链条展开分析,核心破题关键在于“随深度变化的差异趋势”和“不同深度的大小关系”。根据柱状图中土壤深度与有机碳密度的对应信息,可推知随土壤深度增加,森林与农田土壤有机碳密度差异整体呈减小趋势;依托0-60cm深度的柱状对比信息,可得到此范围内森林有机碳密度大于农田;依据60cm-70cm深度的柱状对比信息,可知此范围内农田有机碳密度略大于森林。
(2)结合“云杉林被开垦为农田”的人类活动背景,从“碳输入减少—碳分解加速—碳流失加剧—碳补充不足”的递进逻辑链条展开分析,核心破题关键在于“土地利用变化对土壤有机碳收支的影响”和“碳循环过程的失衡机制”。依托森林开垦后枯枝落叶减少的材料信息,可推知土壤有机碳输入来源显著减少;根据农田翻耕、犁地等耕作活动的特征,可得到土壤通气性增强,加速微生物对有机碳的分解;结合山地地区坡度较大、径流冲刷力强的区域特征,可推知森林破坏后植被固土能力下降,表层富含有机碳的土壤易被流水侵蚀流失,进一步加剧土壤有机碳储量的减少;依托农田与森林生态系统的固有差异,可推知农田收获时大部分生物量被移除,残留在土壤中的有机碳补充量远少于森林,导致土壤有机碳输入不足;根据森林破坏后局地小气候改变的区域背景,可得到土壤温度、湿度变化加速有机碳分解;依据作物生长消耗土壤有机碳的农业生产特征,可知缺乏长期补充会进一步加剧有机碳储量减少。
(3)结合“退耕还林”的人类活动背景,从“大气碳固定—土壤碳储存—温室效应减弱”的因果逻辑链条展开分析,核心破题关键在于“植被恢复对碳循环的调节作用”和“碳平衡与气候变暖的关联”。依托退耕还林使植被覆盖度增加的材料信息,可推知植物光合作用增强,吸收并固定大气中更多的二氧化碳;根据材料中“土壤有机碳是动植物残体和根系分泌物进入土壤后经微生物分解形成”的定义,结合森林植被凋落物增多、根系分泌物增加的生态过程背景,可推知进入土壤的有机碳来源显著增加,土壤碳库储量持续扩大;依据大气中二氧化碳浓度降低的碳平衡原理,可知温室效应减弱,从而缓解气候变暖趋势。
16.(1)亚热带季风气候植被四季常绿,持续凋落,为土壤提供丰富的有机碳来源;夏季丰沛的降水和充足的热量使湿地植物快速生长,进一步增加有机碳输入量。
(2)泥炭土有机质含量高,保水性强;赤红壤呈酸性,有机质含量低,质地黏重,透气性差。
(3)一般规律:土壤有机碳密度随土层深度增加而减少。
原因:表层(0~10cm)土壤直接接收植物凋落物、根系分泌物及生物残体等有机碳输入,有机碳积累量大,随着深度增加,土壤缺乏持续的外部输入,导致有机碳密度显著降低;植物根系主要分布在表层(0~10cm),根系死亡后直接转化为有机碳,而随着深度增加,土壤孔隙度低、结构紧实,根系难以穿透,有机碳输入减少等。
(4)东北部靠近河流上游,侵蚀作用较强,有机碳随水流迁移流失;东北部河道狭窄,水流速度快,沉积物中有机碳更易被冲刷迁移;东北部更靠近城市建成区或人类活动密集区(如道路、农田开发),频繁的土壤扰动(如耕作、硬化)导致有机碳流失;东北部为人工化程度较高的区域,凋落物输入量较少等。
【分析】本大题以心圩江河滨湿地相关图文资料为情境载体,涉及影响土壤的因素、地理环境整体性等相关内容,考查学生获取和解读地理信息、调动和运用地理知识的能力,体现了区域认知、综合思维的学科素养。
【详解】(1)亚热带季风气候最冷月平均气温在0℃以上,植被四季常绿,生长速度快,枯落物持续凋落,为土壤提供丰富的有机碳来源;亚热带季风气候降水集中在夏季,雨热同期,夏季丰沛的降水和充足的热量使湿地植物快速生长,进一步增加有机碳输入量。
(2)泥炭土有机碳输入量多,有机质含量高,保水性强,十分肥沃;赤红壤是在高温多雨的环境下形成的,呈酸性,土壤淋溶作用强,有机质含量低,较为贫瘠,且质地黏重,透气性差。
(3)对比表格数据可知,土壤有机碳密度随土层深度增加而减少。原因:植物的残体是土壤有机碳的重要来源,而植被生长的土壤表层,地上部分的枯枝落叶等掉落在地表,表层(0~10cm)土壤直接接收植物凋落物、根系分泌物及生物残体等有机碳输入,因此有机碳积累量大。而随着深度增加,土壤受地表枯落物的影响逐渐减少,土壤缺乏持续的碳源外部输入,导致有机碳密度显著降低;植物根系也主要分布在表层(0~10cm),根系死亡后直接转化为有机碳,而随着深度增加,土壤孔隙度低、结构紧实,根系难以穿透,根系较少发育,因此有机碳输入减少。
(4)心圩江是邕江的支流,自东北向西南注入邕江,东北部靠近河流上游,河流流速较快,侵蚀作用较强,有机碳随水流迁移流失;结合图中河流宽度可知,东北部河道狭窄,受河道的束缚,水流速度快,河水的侵蚀搬运能力较强,沉积物中有机碳更易被冲刷迁移;东北部更靠近城市建成区或人类活动密集区(如道路、农田开发),基础设施的建设和农业耕作活动等使土壤频繁的受到扰动,导致有机碳流失;东北部为人工化程度较高的区域,植被遭到一定的破坏,植被覆盖率较低,凋落物输入量较少等。
17.(1)分布不均;南大北小;秦巴山区(中南部山区)最多;北部黄土高原区最少。
(2)榆林位于黄土高原北部,降水较少,森林植被覆盖率低;汉中位于汉水谷地,多农业用地和建设用地,森林植被覆盖率低。
(3)由陕西向四川输电。原因:四川以水电为主,冬季水电发电量小;陕西以火电为主,发电量稳定。
【分析】本题以陕西省森林植被碳储量空间分布图,陕西、四川两省的高压直流输电工程为材料设置试题,涉及自然资源的空间分布规律、植被的影响因素、能源的跨区域调配等知识点,考查学生对相关知识的掌握程度,从材料和图表获取地理信息、运用所学知识解决实际地理问题的能力,体现了区域认知、综合思维以及地理实践力的地理学科核心素养。
【详解】(1)由图可知,陕西省森林植被碳密度空间分布不均;自南向北降低(南大北小);秦巴山区(中南部山区)最多;北部黄土高原区最少。
(2)由材料“森林植被碳密度是指某个时间点的一定区域范围内单位面积森林植被地上和地下部分碳储量总和”可知,碳密度即生物量,主要影响因素是植被覆盖率。根据材料一图示及所学知识可知,榆林位于陕北,即黄土高原北部,为温带大陆性气候,降水较少,森林植被覆盖率低;汉中位于秦岭以南,为亚热带季风气候,降水较多,森林植被覆盖率高,但碳密度低,说明是人类活动降低了植被覆盖率,汉中位于汉水谷地,多农业用地和建设用地,导致森林植被覆盖率较低。
(3)结合材料二图示及所学知识可知, 陕西和四川两省之间冬季高压直流输电方向,即电力资源(能源)的跨区域调配方向,可从陕西和四川省冬季发电量与消费量(需求量)的地区差异进行分析。冬季,因工农业生产和人们生活(包括取暖等)需要,两省的电力消费量(需求量)均较大,故需分析两省冬季的发电量。由图3可知,陕西省以火电为主,火力发电稳定,冬季发电量大;四川省以水电为主,因四川省主要位于亚热带季风气候区,冬季降水较少,河流流量小,导致水电发电量小;故冬季应由发电量较大的陕西向发电量较小的四川输电。
18.该区1.3亿年前的环境: 根据发现的大量海洋生物化石(珊瑚、海藻、贝类)可知,当时此地曾经是海洋环境;后续演变:由于地壳运动,海退为陆,大规模森林(硅化木)出现;之后随着天山不断隆起,逐渐演变为今天的山地环境。
【分析】本大题以温泉县气候变化为材料设置试题,涉及地球的历史等相关内容,考查学生获取和解读地理信息、调动和运用地理知识、描述和阐述地理事物的能力,体现综合思维、区域认知学科素养。
【详解】根据材料信息,发现海洋生物化石群(珊瑚、海藻、贝类),说明1.3亿年前该地区为海洋环境,且海洋生物丰富,水温适宜,光照充足,适合珊瑚、海藻等生物生长;有大量硅化木,表明当时附近陆地植被茂密,森林广布,推测后来地壳运动使该地区地壳抬升,海洋逐渐演变为陆地,大量的森林植被出现;随着地壳持续抬升,形成山脉,逐渐演变为现今的地理环境,海洋生物死亡沉积形成化石,森林植被被掩埋经过地质作用形成硅化木。
19.(1)2000—2018年三江平原耕地面积显著增大,林地面积先减小后增大;草地面积显著减小,湿地、建筑用地、未利用地面积先增大后减小,水体面积有所减小。
(2)生态保护政策实施,减少了人类活动对林地的干扰,促进自然植被的恢复与碳积累;森林管理优化,原有林地通过自然演替或人工抚育,逐步形成成熟林,单位面积碳密度显著提升;气候变暖促进水分、温度等条件改善,促进森林生长和碳积累。
(3)草地退化,草地面积减少;生物栖息地面积减少,生物多样性减少;土壤侵蚀加剧,土壤肥力下降;调节气候能力减弱,局部气候变干;生态系统稳定性变差,抵御自然灾害能力降低。
(4)减少对林地、草地的不合理开垦,保护现有植被;对已开垦的耕地进行退耕还林还草;优化耕地布局,提高耕地利用率;合理规划建设用地,减少对生态用地的挤占。
【分析】本题以三江平原碳储量的相关材料设置问题,涉及碳循环及生态安全的相关知识点,考查学生获取和解读地理信息、调动和运用地理知识、描述和阐释地理事物的能力。
【详解】(1)读取表中信息概括可以得出,2000—2018年三江平原耕地面积增大,且增幅较大;林地面积先减少后增多,相对于2000年增长幅度较小;草地面积减小,且减小比例大;湿地面积先增加后明显减少;建筑用地先增后减,幅度较小;未利用地先增加后显著减少;水体面积有所减小,幅度较小。
(2)第一步,明确设问要求:要求从人类活动与自然协同角度,推测2001—2015年三江平原林地碳密度(即单位面积碳储量)大幅增加的主要原因。第二步,联系人类活动如何影响林地生长的相关知识:单位面积碳储量增加,说明林地固碳能力提升,其原因主要从人类活动保护和抚育森林植被、气候变暖促进森林生长等方面分析。第三步,结合现实背景推测其原因:结合生活常识可知,近年来三江平原坚持“绿水青山就是金山银山”的理念,注重生态环境保护与绿色发展。三江平原地区通过实施相关政策,如退耕还林,减少了人类活动对林地的干扰,促进了植被恢复;森林管理优化(如科学抚育、增加乔木比例或优化树种结构),促进森林生长,增加了林地单位面积碳储量;年来,气候变暖引起气温、降水变化,可能延长了森林的生长期,促进其光合固碳效率提升。
(3)结合植被的功能、生态环境问题的相关知识分析。三江平原草地碳储量下降可能会加速草地退化,草地面积减少,导致生物栖息地面积减少,使生物多样性减少;草地减少后土壤侵蚀加剧,会使土壤肥力下降;草地减少后,其调节局地气候的能力减弱,可能会导致局地气候变干;草地碳储量下降后,生态系统稳定性整体变差,生态系统抵御自然灾害和自我修复的能力降低。
(4)本问开放性较强,可从减少对林地和草地的不合理开垦、退耕还林还草、优化耕地布局、规划建设用地时减少对生态用地的挤占等角度切入。减少对林地、草地的不合理开垦,能避免植被破坏,稳固现有植被碳储量根基;退耕还林还草可恢复生态,增加植被数量以提升碳储量;优化耕地布局,避免盲目扩张,提高利用率,防止过度开发侵占生态空间;合理规划建设用地,减少对林地、草地、湿地等生态用地的挤占,保障植被生长空间,多举措共同作用,实现植被碳储量的提升。
20.(1)核心区:保护珍稀濒危物种,维护生物多样性;缓冲区:为科学研究提供场所,同时开展自然保护教育,提升公众的环保意识;实验区:在不影响生态保护的前提下,提供游憩机会,促进生态旅游的发展。
(2)随海拔升高土壤碳密度增大。原因:山麓地带淋溶作用强,土壤贫瘠,不利于有机碳的合成;随着海拔增高,气温降低,微生物分解慢,有机碳积累增多;高海拔处,人类活动少,对有机碳消耗较小。
(3)明确保护区功能定位;健全保护区管理制度;加强宣传教育与培训,提高居民环保意识;建设科学研究基地,降低生态系统破坏程度;重视生态旅游产业发展。
【分析】本大题以图文结合为材料设置试题,涉及自然保护区、土壤形成条件等相关内容,考查学生获取和解读地理信息,调动和运用地理知识和基本技能的能力,体现综合思维、区域认知、地理实践力的地理核心素养。
【详解】(1)井冈山自然保护区作为国家级自然保护区,其功能定位主要包括保护生物多样性、维护生态平衡、开展科学研究和教育、以及提供生态旅游服务等。这些功能定位旨在保护和恢复自然环境,促进生态系统的可持续发展。在核心区,森林为生物提供栖息地,保护珍稀濒危物种,维护生物多样性;在缓冲区动物减少,人类可以少量参与,为科学研究提供场所,同时开展自然保护教育,提升公众的环保意识;在实验区,在不影响生态保护的前提下,提供游憩机会,促进生态旅游的发展,促进人与自然和谐发展。
(2)土壤碳密度的变化受到气候、植被类型、人类活动等因素的影响。据图可知,随海拔升高土壤碳密度增大。原因:山麓地带降水多淋溶作用强,土壤有机质少,土壤贫瘠,不利于有机碳的合成;随着海拔增高,气温降低,微生物活性弱,分解慢,有机碳积累增多;高海拔处,人类活动少,对有机碳消耗较小,枯枝落叶补给多,有机碳积累多。
(3)并冈山自然保护区建设的可行性措施包括:明确保护区功能定位,合理规划和管理生态旅游,避免对自然环境造成破坏;加强保护区的管理和保护,健全保护区管理制度,减少人类活动对自然环境的影响;建设科学研究基地,加强科学研究和监测,了解生态系统的动态变化,为保护工作提供科学依据;开展生态教育和宣传,提高公众的生态意识和保护意识。
21.(1)土壤有机碳是重要的碳汇,通过植物光合作用固碳,减少大气中二氧化碳含量;土壤有机碳也是碳源,其分解会释放二氧化碳,加剧温室效应;全球变暖会加速土壤中有机碳的分解,加剧二氧化碳的释放。
(2)流水搬运作用将上游大量营养物质带到下游,经沉积后形成肥沃土壤,河流冲积物表层土壤有机碳密度较高;湖沼沉积物是在水流缓慢或静水条件下沉积形成的,其分布区营养物质汇入较少,土壤有机碳密度在三者中最低;冲积—海积物中有部分营养物质汇入并沉积,土壤有机碳密度介于冲积物和湖沼沉积物之间。
(3)特征:1980年津南区表层土壤有机碳密度高值区主要分布在西北部,东南部、西南部密度低。原因:西北部土壤成土母质以河流冲积物为主,土壤有机碳密度较高;东南部土壤以冲积—海积物为主,土壤有机碳密度较低;西南部土壤以湖沼沉积物为主,土壤有机碳密度最低。
(4)变化特征:总体上呈现西北部减小、东部和西南部增大的特征。原因:该区西北部城镇化速度快,农业用地转变为城镇建设用地的过程中土层变薄,土壤有机碳含量减小;东部和西南部区域土壤保持着较为稳定的农用地性质,耕作促进了土壤有机碳的保持与积累,使土壤有机碳密度增大。
【分析】本大题以津南区土壤有机碳相关情况为情境,围绕土壤有机碳与全球气候变化关系、不同沉积物有机碳密度差异、有机碳密度空间分布及变化特征设题。考查学生对土壤学、地理环境整体性等知识的理解运用,要求学生具备较强的图文分析和逻辑推理能力。综合考查区域认知、综合思维等地理学科素养。
【详解】(1)土壤有机碳可通过植物光合作用吸收大气中的二氧化碳并固定下来,就像一个“碳库”,把碳储存起来,从而减少大气中二氧化碳的含量,缓解温室效应;土壤有机碳在微生物分解等作用下会释放二氧化碳,如果分解过程加快,大量二氧化碳进入大气,会加剧温室效应;全球变暖会使土壤温度升高、湿度改变等,这些变化会加速土壤中有机碳的分解速度,进一步加剧二氧化碳的释放,形成恶性循环。
(2)河流在流动过程中,会从上游搬运大量的泥沙、腐殖质等营养物质到下游。这些物质沉积后,使得冲积物富含养分,为土壤有机碳的积累提供了丰富的物质基础,所以冲积物表层土壤有机碳密度较高;湖沼地区水流缓慢甚至是静水状态,上游营养物质难以大量汇入。而且湖沼中生物的遗体等有机物质分解相对较慢,积累的有机碳较少,所以土壤有机碳密度在三者中最低;冲积—海积物中有部分来自河流携带的营养物质,也有海洋带来的一些物质。其营养物质的汇入量和有机碳积累情况介于冲积物和湖沼沉积物之间,所以土壤有机碳密度也介于二者之间。
(3)从图中可以看出,1980年津南区表层土壤有机碳密度高值区主要集中在西北部,而东南部和西南部数值相对较低;根据材料,西北部土壤成土母质以河流冲积物为主,河流带来丰富营养物质,有机碳密度高;东南部土壤以冲积 — 海积物为主,营养物质相对较少,有机碳密度较低;西南部土壤以湖沼沉积物为主,营养物质汇入少,有机碳密度最低。
(4)对比1980年和2016年的图,可发现总体上西北部有机碳密度数值减小,而东部和西南部数值有增大趋势;西北部城镇化速度快,大量农业用地转变为城镇建设用地。在土地开发过程中,表层土壤被翻动、破坏,土层变薄,土壤中的有机碳被分解、流失,导致有机碳含量减小;东部和西南部区域仍以农用地为主,持续的耕作活动,如施肥、秸秆还田等,促进了土壤有机碳的保持与积累,使得土壤有机碳密度增大。
22.(1)类型:灌木林。依据:用某类森林的碳储量除以其碳密度,得出该类森林的面积,灌木林最大(灌木林碳储量较大,碳密度最小,碳储量除以碳密度值最大,故其面积最大)。
(2)森林分布区陡险坡面积比例较大;陡险坡坡度大,受人为干扰较小,森林植被生长时间长,生物量积累大。
(3)保护区海拔高,适宜阔叶林生长的高度范围小;海拔高,气温低,生长速度慢;海拔较低的河谷地带狭窄,适宜阔叶林生长的面积小;河谷地带,人下类活动干扰大。
【分析】本题以洛须自然自然保护区地形图、森林碳储量和碳密度分布图为材料,涉及植被类型判断、植被影响因素、碳储量等相关内容,涉及三小问,考查学生调动和运用相关知识点解决问题的能力。
【详解】(1)用某类森林的碳储量除以其碳密度,可以得出该类森林的面积,灌木林其碳储量大约为80000吨,灌木林碳密度大约为18000,灌木林碳储量较大,碳密度最小,碳储量除以碳密度值最大,故其森林面积应是四个类型中的最大值。
(2)从材料可知,该地位于金沙江上游甘孜州石渠县,陡险坡地势险要,坡度较大,受人为干扰因素少,其自然森林生长时间更长,其生物量积累更大;从图中可以看到,该地山地众多,其陡险坡面积更大,故其森林碳储量在此更为集中。
(3)从图中可以看到,阔叶林碳储量数值非常低,材料提及,“该地区分布着典型的高原山地森林”,由于该地海拔较高,适宜阔叶林生长的高度范围较小;海拔高,气温更低,其生物所获得的热量有限,生长速度更慢;而该地海拔低的河谷地区较为狭窄,适宜阔叶林生长的面积更小;而该地河谷地带,人类分布活动较多,受人类活动干扰更多,故其阔叶林碳储量较小。
23.(1)山区耕地土壤有机碳密度整体高于平原地区;西部、北部地区土壤有机碳密度较大,东南部地区土壤有机碳密度较小等。
(2)差异∶平原小麦种植区耕地表层土壤有机碳密度比城市近郊蔬菜种植区耕地表层土壤有机碳密度相对较低。原因∶平原小麦种植区耕地为机械化翻耕,且施肥量小,使得土壤有机碳密度较小;近郊蔬菜种植区多次种植蔬菜,施肥次数多、总量大,土壤有机碳密度较大。
(3)增强土壤肥力,维持稳定的土壤养分;改善土壤性质,促进土壤发育;增强土壤的存水、保水能力,提升抗土壤侵蚀效果;对农药有一定的降解作用,可改善土壤污染状况等。
(4)科学监测、跟踪土壤有机碳的变化情况,为及时增添有机肥提供依据;优化农作物种植结构;减少化肥使用,增施有机肥;进行土壤整治,改善土壤质地;鼓励农民将秸秆还田,提高土壤有机碳储存能力等。
【分析】本题以北京市土壤有机碳为情境载体,考查土壤有机碳分布特征、土壤有机碳密度的区域差异及成因、土壤有机碳对农业生产的作用、提高土壤有机碳的措施,同时考查学生获取和解读地理信息,调动和运用地理知识、基本技能,描述和阐释地理事物、地理基本原理与规律等方面的能力。
【详解】(1)回答北京市域耕地土壤有机碳密度的空间分布,要从图中找到相关信息。中山、低山区耕地土壤有机碳密度整体高于平原、丘陵地区;从图例中信息可知,西部、北部地区地势高,土壤有机碳密度较大,东南部地区地势平坦,土壤有机碳密度较小。
(2)首先根据题干中种植作物信息判断土壤有机碳的分布情况,再从地形、城乡分布等角度分析与之对应的土地耕作方式、肥料的使用情况等方面推测其对土壤有机碳的影响。由图中信息可知,平原小麦种植区耕地表层土壤有机碳密度比城市近郊蔬菜种植区低。由材料“耕地土壤有机碳密度及储量受自然和人为因素的综合影响”可知,平原小麦种植区耕地为大规模机械化生产,施肥施用量小,土壤有机碳密度较小,近郊蔬菜种植区多次种植蔬菜,耕地表层反复施用施肥、化肥施用总量大,土壤有机碳密度较大。
(3)适量增加有机碳对改善土壤质量的积极作用,主要从土壤肥力、土壤性质等角度作答。由所学知识可知,适量增加有机碳,可以提高土壤肥力,增加土壤养分,改善土壤性状,促进土壤发育,加强土壤的保肥、保水能力,减少水土流失;可以降解农药,减轻土壤污染。
(4)提高耕地有机碳密度可采取的措施,主要从碳密度监测、农作物结构优化、肥料的使用、土壤整治、宣传教育等角度作答,科学监测、跟踪土壤有机碳的变化情况,及时增添有机肥,优化农作物种植结构,减少化肥使用,增施有机肥使用量,进行土壤整治,改良土壤,鼓励农民将秸秆还田,使绿肥还田,提高土壤有机碳储存能力。
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