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高考地理小专题——土壤有机碳
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2024.03.26 福建

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典型例题一:阅读图文材料,完成下列问题。

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,有机碳含量与有机质含量成正比,是判断土壤肥力的重要标志。下图为内蒙古省区图(图中阴影部分示意该省区草原地区表层土壤有机碳含量空间分布特征),其中甲位于东部大兴安岭山地,降水较多,森林茂盛,乙位于中部,草原广阔,丙位于西部干旱地区,沙漠面积较大。

(1)说出内蒙古草原地区表层土壤有机碳含量的空间分布特点,并指出主要影响因素。

(2)指出丙地区地表植被的特征。

(3)结合所学知识判断甲地和乙地表层土壤有机质含量的高低,并说明理由。

参考答案:

(1)特点:总体由东部向西部递减;由南部向北部递增。影响因素:水分和热量。

(2)耐旱、耐寒性强;抗风能力强;地表植株通常较小,地下部分根系发达等。

(3)甲地表层土壤有机质含量低于乙地。理由:甲地为森林植被,该地水热条件相对较好,微生物活动较乙地旺盛,分解快,有机质含量低;降水多,淋溶作用相对较明显。(或乙地为草原植被,水热条件较甲地森林植被所在区较差,微生物分解作用缓慢,有机质易积累等。)

典型例题二:阅读图文材料,回答下列问题。

土壤有机质是指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)。土壤有机碳是指以有机质形式储存于土壤中的碳,其含量与土壤的温度、水分等有关。图为“我国某较高海拔山地不同植被类型土壤有机碳随土壤深度的累积变化”。

(1)分析表层土壤中,高山草甸土壤有机碳含量比山地草原大的原因。

(2)比较不同植被类型土壤中有机碳累积达100%时的埋藏深度,并简析原因。

参考答案:

(1)高山草甸分布的海拔更高,气温更低,土温更低,微生物的分解作用较弱;气温低,蒸发弱,土壤中水分更充足,生物量更大。

(2)山地森林和山地草原的埋藏深度最大,高山草甸的埋藏深度最浅;(或:埋藏深度山地森林、山地草原向高山灌丛草甸、高山草甸逐渐递减)。影响因素:不同类型植物根系的扎根深度不同。    

典型例题三:阅读材料,完成下列问题。

材料一内蒙古乌兰察布市地处内陆,冬季寒冷漫长,夏季短促湿热,大风天气多,风能资源占全国的10%左右。土壤中的有机碳主要以植物残体和腐殖质形式储存在土壤中,可以被生物分解利用,是衡量土壤肥力最重要的指标之一。过去十数年中,该区域所有土壤类型中的土壤有机碳均在下降。燕麦喜高寒、干燥,属一年生草本植物。其作为重要的粮食作物之外,还广泛用于保健、医药、化妆品等方面。

材料二左图为该区域示意图,图示区域被誉为世界黄金燕麦的主产区。右图为该地区气温与同纬度渤海之滨的锦州市气温比较图。下表为乌兰察布市2021年主要农作物种植面积及产量变化表。

作物

小麦

玉米

燕麦

大豆

马铃薯

面积变化(%)

-11

9.1

10.8

-23.5

-16.4

产量变化(%)

-10.2

9.7

5.4

-28.8

-17.

(1)与锦州相比,乌兰察布市的气温年较差,并说明原因。

(2)推测造成乌兰察布市土壤有机碳含量下降的主要自然原因。

(3)指出2021年乌兰察布市燕麦生产的特点,并简析该市扩大燕麦种植的原因。

参考答案:    

(1)大;距离蒙古西伯利亚高压近,受冷空气影响明显,冬季气温比锦州低,夏季气温两地相差不大,乌兰察布市气温年较差大。

(2)气候变暖,蒸发旺盛,土壤水分减少,植物生长减缓,土壤有机质来源少;气候变暖,有机质分解快,有机碳含量下降。

(3)特点:种植面积增加,单产下降,总产量提高。

原因:乌兰察布气温较低,降水较少,适宜燕麦生长;用途广,市场需求量大,经济效益好。

典型例题四:阅读图文材料,完成下列要求。

森林土壤有机碳与植被凋落物及土壤微生物状况密切相关。不同植被的地表凋落物会导致输入土壤的有机质质量和数量存在差异;微生物数量及活性的差异,显著影响土壤有机碳矿化过程。猫儿山为南岭山脉越城岭的主峰,主峰海拔2141.5 m, 相对高差1862 m, 山顶的年均温7℃,植被垂直分布较明显。下图示意猫儿山土壤有机碳的垂直分布,下表示意猫儿山主要植被类型的垂直分布。

(1)描述猫儿山土壤有机碳的分布特点。

(2)推测说明猫儿山山顶植被的特征。

(3)分析海拔1800~2000 m 处土壤有机碳含量明显低于其相邻植被类型的原因。

参考答案:

(1)土壤有机碳随海拔升高整体呈上升趋势;海拔460 m~1580  m(阔叶林和落叶阔叶混交 林)波动上升明显;海拔1580 m~2005m  (针阔叶混交林)下降明显;2005 m~2120  m(山顶植被)迅速上升。    

(2)为矮林、灌木和草丛;(风大)矮小弯曲;耐湿,耐寒。

(3)与常绿阔叶混交林相比,针阔叶混交林的植被生物凋落物少;与山顶植被相比,针阔叶混交林海拔低,水热条件更好,有机碳分解快。(每点2分,共4分)

典型例题五:阅读图文材料,完成下列要求。

土壤是全球最大的“碳容器”之一。耕地占陆地面积的1/3,准确掌握耕地有机碳的分布,对缓解全球气候变暖具有重要意义。四川盆地的耕地主要集中在成都平原,盆地周边的山地耕地分布少,二者耕作土壤有机碳差异明显。为进一步提高成都平原农业生产力,该区不断推进秸秆还田工程。近年来调查发现,旱地和水旱轮作的耕地利用方式对土壤质地的影响较大,进而导致不同耕作土壤有机碳差异大。

(1)判读X和Y所代表的地形区,并分析X区耕地士壤有机碳含量较高的原因。

(2)说明与旱地相比,水旱轮作的耕地利用方式土壤有机碳含量较高的原因。

参考答案:

(1)X代表成都平原;Y代表盆周山地。原因:成都平原水热条件好,农业生产力水平高,耕地土壤有机碳(作物根系和凋落物)来源多;成都平原不断推进秸秆还田工程,秸秆还田量大;成都平原地势低平,土壤有机碳堆积较多。

(2)水旱轮作使耕地水分条件更好,生物量较大;水旱轮作使土壤季节性渍水,微生物活性低,有机碳分解较慢(或旱地土壤透气性好,有利于微生物分解土壤有机碳)。    

典型例题六:阅读图文材料,完成下列要求。

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)南坡和北城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。

(2)与南坡相比,同一土层深度的北坡土壤有机碳浓度较大,分析其原因。

参考答案:

(1)相同点:土壤有机碳浓度大体随土层深度增加而降低。

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。

(2)祁连山北坡为阴坡,太阳辐射较弱,水分煮发少,植被覆盖高,产生的有机质多;北坡气温低,有机质分解较少,土壤有机碳积累较多。

典型例题七:根据图文资料,完成以下问题。

材料一:土壤有机质是指存在于土壤中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,其中的碳元素即为土壤有机碳。土壤有机碳容量既与进入土壤中的生物残体等有机物质数量有关,也与以土壤微生物分解作用为主的有机物质的损失量有关。下图为土壤有机碳的影响因素与形成和演变过程示意图。    

材料二:土壤是环境各要素综合作用的产物,区域差异显著。下图示意我国土壤类型分布。

(1)比较甲、乙两地土壤有机碳含量差异,并分别说明原因。

(2)丙地与乙地纬度相近,但丙地土壤发育程度低,分析其土壤发育程度低原因。

(3)指出甲地土壤中存在的问题,并提出土壤改良和养护的措施。

参考答案:

(1)甲地土壤有机碳含量高,乙地有机碳含量低。甲地夏季植物生长茂盛,增加有机质来源;冬季寒冷干燥,微生物分解有机质缓慢,故有机碳含量高。乙地气温较高,微生物活动活跃,分解有机质快;降水较多,淋溶作用较强,有机质积累少,所以有机碳含量低。

(2)丙地位于青藏高原,气候寒冷干燥,植被稀少;生物活跃程度较差,因此几乎没有发育成熟的土壤。    

(3)甲地土壤目前存在的主要问题是黑土流失、肥力降低养护的措施为秸秆还田;增施有机肥;种植绿肥作物(增肥作物);实行休耕、轮作等。

典型例题八:阅读图文材料,回答下列问题。

土壤有机碳是全球气候变化的敏感指标,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。土壤碳含量输入主要是植被凋落物,输出主要是有机质的分解和淋溶。天山山地生态系统植被类型单一、结构简单,云杉纯林生物量随海拔升高而减少,降水量在海拔2000m达到峰值。下图示意各层土壤有机碳密度占全剖面的百分比与不同海拔总土壤有机碳密度平均值变化。

(1)读图描述不同深度土壤有机碳密度分布特点,并分析原因。

(2)分别说明总土壤有机碳密度平均值在1800-2000m及2400-2600m出现高值的原因。

参考答案:

(1)特点:土壤有机碳主要储存在土壤表层;随着深度增加土壤有机碳密度减小;原因:植被凋落物主要集中在表层,表层有机碳不断累积;随着土层深度的增加,表层土壤有机质向下输送受到限制。

(2)1800-2000m海拔低,生物量较大,土壤有机碳输入较多,土壤有机碳达到第一个高值。2400-2600m气温低,有机质分解较慢(少),土壤有机碳积累较多。2400-2600m降水量较少,土壤淋溶作用较弱,土壤有机碳流失较少,土壤有机碳达到第二个高值。    

典型例题九:阅读图文材料,完成下列要求。

潮沟是发育于潮滩上活跃的地貌单元,是潮水和泥沙输入与输出的通道,也是潮滩与海洋进行物质和能量交换的主要渠道。下图示意我国某地区潮沟形态、潮沟分级空间分布。研究数据显示,在低潮滩表层(0~10cm)土壤中,三级潮沟流经土壤中的有机碳含量显著高于一级潮沟;10~20cm深度土壤有机碳含量,由低潮滩向中潮滩、高潮滩逐渐增加至出现峰值。

(1)指出潮滩土壤有机碳的主要来源。

(2)在低潮滩表层土壤中,三级潮沟流经土壤中的有机碳含量显著高于一级潮沟,推测成因。

(3)分析10~20cm深度土壤有机碳含量在高潮滩出现峰值的原因。

参考答案:

(1)地上植物凋落物;地下根系的残体;根系分泌物;外源输入(河口及海岸带输入、大气沉降、海水输入)等。    

(2)三级潮沟较一级潮沟长度长,潮沟断面流量大;三级潮沟直接与海洋相连,受到海水的冲刷作用强潮流输送到潮滩土壤中的有机碳多;潮水回退时,有机碳汇入三级潮沟较多等。

(3)潮汐对高潮滩的影响较小,淹水频率低,利于植被生长;潮汐冲刷不强烈,土壤中有机碳易留存;演替时间长,大型盐生植物多,有机碳积累多等。

典型例题十:阅读图文材料:完成下列要求。

苔原带植被多由低矮灌木、苔藓及地衣组成。苔原主要分布在环北冰洋的大陆沿岸及岛屿上,然而长白山也拥有这类极地植被,长白山天池周围不仅夏季花海如锦,在每年初春之时,山下冰雪还未消融、天池还在冰封中,却有许多挺立在冰雪和寒风中鲜艳欲滴花朵,被称为“高山花园”。

长白山因其独特的景观受到大众的欢迎,但随之对长白山苔原生态系统造成了影响。旅游干扰了土壤碳氮循环,土壤有机碳含量明显下降。土壤有机碳是指存在于土壤中的所有含碳的有机物质,包括动、植物残体,微生物体及其分解和合成的各种有机物质。下图为“高山花园”景观图和长白山垂直自然带谱图。

(1)推测“高山花园”的植被特征,并说明理由。

(2)从整体性角度分析长白山高山苔原带的形成条件。

(3)分析旅游等人类活动使长白山的苔原带土壤有机碳含量下降的原因。

参考答案:

(1)强风天气多且气温低,多年生植被为主;生长缓慢,植株低矮且根系发达;酷寒且紫外线强烈,茎干及叶片上长有绒毛;花青素、花红素的增多,植物体内基因突变,花瓣硕大美丽,造型有趣。    

(2)长白山降水量大,气温低、蒸发弱,相对湿度大、多大风适宜低矮的苔原植被生长;成土年龄较短,土壤浅薄、贫瘠;高寒地区多年冻土阻碍树木生长,而冻土上部融解,形成的活动层利于小灌木等植物的生长。

(3)旅游干扰造成土壤裸露面积增加,植被数量减少,破坏了落叶层和腐殖质层导致有机碳含量减少;旅游干扰导致土壤理化性质改变,土壤微生物数量减少,从而导致土壤有机碳含量减少。

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