Tổng quan về các-bon hữu cơ trong đất và mối liên quan với khí hậu, đặc tính đất và thực vật
DOI:
https://doi.org/10.55250/Jo.vnuf.15.8.2026.061-068Từ khóa:
Các-bon hữu cơ trong đất, đặc tính đất, đất rừng, khí hậu, quản lý rừngTóm tắt
Các-bon hữu cơ trong đất (SOC) được ước tính lón gấp đôi các-bon trong khí quyển, nên sự mất SOC có thể ảnh hưởng đáng kể đến biến đổi khí hậu toàn cầu. Mục tiêu của nghiên cứu này là tổng quan và đánh giá mối liên quan giữa SOC với các yếu tố khí hậu, đặc tính của đất và thực vật. Kết quả tổng hợp cho thấy, các khu vực có nhiệt độ thấp tích lũy hàm lượng SOC cao hơn so với nơi có nhiệt độ cao. Sự tồn tại lâu dài của SOC trong đất không chỉ phụ thuộc và đặc tính khó phân huỷ của chất hữu cơ, mà mà chủ yếu do cơ chế bảo vệ vật lý và hóa học thông qua tương tác với các hạt khoáng đất. Đất có kết cấu ổn định và thành phần cơ giới mịn giữ hàm lượng SOC cao hơn so với đất có kết cấu kém và thành phần cơ giới thô. Tại vùng ôn đới, đất có độ pH rất thấp (pH <4,5) thường có hàm lượng SOC cao hơn do hoạt động phân giải của vi sinh vật bị hạn chế. Bên cạnh đó, đất rừng và đất đồng cỏ có hàm lượng SOC cao hơn đất trồng trọt nhờ lượng vật rơi rụng và hệ thống rễ trong đất nhiều hơn, đồng thời chứa các hợp chất hoá học khó phân giải hơn. Tuy nhiên, ảnh hưởng của độ sâu lấy mẫu, tuổi rừng, kiểu rừng trồng thuần loài hay hỗn loài đến SOC vẫn chưa được làm rõ trong các nghiên cứu hiện nay. Nghiên cứu này cung cấp cơ sở khoa học quan trọng về mối quan hệ giữa khí hậu, đặc tính đất, thực vật với SOC, góp phần định hình các chiến lược quản lý rừng bền vững.
Tài liệu tham khảo
[1]. Jobbágy, E. G., & Jackson, R. B. (2000). The vertical distribution of soil orrganic carbon and its relation to climate and vegetation. Ecological Applications. 10(2): 423-436.
DOI: 10.1890/1051-0761(2000)010[0423:TVDOSO]2.0.CO;2
[2]. Blanco-Canqui, H., Shapiro, C. A., Wortmann, C. S., Drijber, R. A., Mamo, M., Shaver, T. M., & Ferguson, R. B. (2013). Soil organic carbon: The value to soil properties. Journal of Soil and Water Conservation. 68(5): 129A-134A. DOI: 10.2489/jswc.68.5.129A.
[3]. Lal, R. (2004). Soil Carbon Sequestration Impacts on Global Climate Change and Food Security. Science. 304(5677): 1623-1627. DOI: 10.1126/science.1097396.
[4]. Paustian, K., Larson, E., Kent, J., Marx, E., & Swan, A. (2019). Soil C Sequestration as a Biological Negative Emission Strategy [Review]. Frontiers in Climate. DOI: 10.3389/fclim.2019.00008.
[5]. Debasish, S., Kukal, S. S., & Bawa, S. S. (2014). Soil organic carbon stock and fractions in relation to land use and soil depth in the degraded Shiwalks hills of lower Himalayas Land Degradation & Development. 25(5): 407-416. DOI: 10.1002/ldr.2151.
[6]. Wiesmeier, M., Spörlein, P., Geuß, U., Hangen, E., Haug, S., Reischl, A., Schilling, B., von Lützow, M., & Kögel-Knabner, I. (2012). Soil organic carbon stocks in southeast Germany (Bavaria) as affected by land use, soil type and sampling depth. Global Change Biology. 18(7): 2233-2245. DOI: 10.1111/j.1365-2486.2012.02699.x.
[7]. Blanco-Canqui, H., & Benjamin, J. G. (2013). Impacts of Soil Organic Carbon on Soil Physical Behavior. In Quantifying and Modeling Soil Structure Dynamics. 11-40. DOI: 10.2134/advagricsystmodel3.c2.
[8]. Spohn, M., & Stendahl, J. (2024). Soil carbon and nitrogen contents in forest soils are related to soil texture in interaction with pH and metal cations. Geoderma. 441: 116746. DOI: 10.1016/j.geoderma.2023.116746.
[9]. Ma, T., Zhu, S., Wang, Z., Chen, D., Dai, G., Feng, B., Su, X., Hu, H., Li, K., Han, W., Liang, C., Bai, Y., & Feng, X. (2018). Divergent accumulation of microbial necromass and plant lignin components in grassland soils. Nature Communications. 9(1): 3480.
DOI: 10.1038/s41467-018-05891-1.
[10]. Nierop, K. G. J. (1998). Origin of aliphatic compounds in a forest soil. Organic geochemistry. 29(4): 1009-1016. DOI: 10.1016/S0146-6380(98)00165-X.
[11]. Sparks, D. L. (2004). Environmental Soil Chemistry (Second Edition ed.). Academic Press.
[12]. Kirkby, C. A., Kirkegaard, J. A., Richardson, A. E., Wade, L. J., Blanchard, C., & Batten, G. (2011). Stable soil organic matter: A comparison of C:N:P:S ratios in Australian and other world soils. Geoderma. 163(3): 197-208. DOI: 10.1016/j.geoderma.2011.04.010.
[13]. Kirkby, C. A., Richardson, A. E., Wade, L. J., Batten, G. D., Blanchard, C., & Kirkegaard, J. A. (2013). Carbon-nutrient stoichiometry to increase soil carbon sequestration. Soil Biology and Biochemistry. 60: 77-86. DOI: 10.1016/j.soilbio.2013.01.011.
[14]. Nelson, D. W., & Sommers, L. E. (1996). Total Carbon, Organic Carbon, and Organic Matter. In Methods of Soil Analysis. 961-1010. DOI: 10.2136/sssabookser5.3.c34.
[15] Pribyl, D. W. (2010). A critical review of the conventional SOC to SOM conversion factor. Geoderma. 156(3): 75-83. DOI: 10.1016/j.geoderma.2010.02.003.
[16]. Weil, R. R., & Brady, N. C. (2017). The nature and properties of soils (15th ed.). Pearson.
[17]. Kögel-Knabner, I. (2002). The macromolecular organic composition of plant and microbial residues as inputs to soil organic matter. Soil Biology and Biochemistry. 34: 139-162.
[18]. Franzluebbers, A. J., Haney, R. L., Honeycutt, C. W., Arshad, M. A., Schomberg, H. H., & Hons, F. M. (2001). Climatic influences on active fractions of soil organic matter. Soil Biology and Biochemistry. 33(7): 1103-1111. DOI: 10.1016/S0038-0717(01)00016-5.
[19]. Georgiou, K., Angers, D., Champiny, R. E., Cotrufo, M. F., Craig, M. E., Doetterl, S., Grandy, A. S., Lavallee, J. M., Lin, Y., Lugato, E., Poeplau, C., Rocci, K. S., Schweizer, S. A., Six, J., & Wieder, W. R. (2025). Soil Carbon Saturation: What Do We Really Know? Global Change Biology. 31(5): e70197. DOI: 10.1111/gcb.70197.
[20]. Sollins, P., Homann, P., & Caldwell, B. A. (1996). Stabilization and destabilization of soil organic matter: mechanisms and controls. Geoderma. 74(1): 65-105. DOI: 10.1016/S0016-7061(96)00036-5.
[21]. Pan, Z., Cai, X., Bo, Y., Guan, C., Cai, L., Haider, F. U., Li, X., & Yu, H. (2024). Response of soil organic carbon and soil aggregate stability to changes in land use patterns on the Loess Plateau. Scientific Reports. 14(1): 31775. DOI: 10.1038/s41598-024-82300-2.
[22]. Kan, Z.-R., Liu, W.-X., Liu, W.-S., Lal, R., Dang, Y. P., Zhao, X., & Zhang, H.-L. (2022). Mechanisms of soil organic carbon stability and its response to no-till: A global synthesis and perspective. Global Change Biology, 28(3): 693-710. DOI: 10.1111/gcb.15968.
[23]. Li, J.-Y., Chen, P., Li, Z.-G., Li, L.-Y., Zhang, R.-Q., Hu, W., & Liu, Y. (2023). Soil aggregate-associated organic carbon mineralization and its driving factors in rhizosphere soil. Soil Biology and Biochemistry. 186: 109182. DOI: 10.1016/j.soilbio.2023.109182.
[24]. Harbo, L. S., Olesen, J. E., Liang, Z., Christensen, B. T., & Elsgaard, L. (2022). Estimating organic carbon stocks of mineral soils in Denmark: Impact of bulk density and content of rock fragments. Geoderma Regional. 30: e00560. DOI: 10.1016/j.geodrs.2022.e00560.
[25]. Morisada, K., Ono, K., & Kanomata, H. (2004). Organic carbon stock in forest soils in Japan. Geoderma. 119(1): 21-32. DOI: 10.1016/S0016-7061(03)00220-9.
[26]. Périé, C., & Ouimet, R. (2008). Organic carbon, organic matter and bulk density relationships in boreal forest soils. Canadian Journal of Soil Science. 88(3): 315-325. DOI: 10.4141/CJSS06008.
[27]. Kučera, A., Vavříček, D., Drápela, K., Zouhar, V., Friedl, M., & Vranová, V. (2025). Defining the relationship between bulk density and organic carbon content in forest soils using generalised linear mixed-effect models. Carbon Balance and Management. 20(1): 36.
DOI: 10.1186/s13021-025-00298-0.
[28]. Xiang, H., Luo, X., Zhang, L., Hou, E., Li, J., Zhu, Q., & Wen, D. (2022). Forest succession accelerates soil carbon accumulation by increasing recalcitrant carbon stock in subtropical forest topsoils. CATENA. 212: 106030. DOI: 10.1016/j.catena.2022.106030.
[29]. Vesterdal, L., Schmidt, I. K., Callesen, I., Nilsson, L. O., & Gundersen, P. (2008). Carbon and nitrogen in forest floor and mineral soil under six common European tree species. Forest Ecology and Management. 255(1): 35-48. DOI: 10.1016/j.foreco.2007.08.015.
[30]. Liu, J., Zheng, X., Luo, Q., Xiao, Q., Liu, S., & Oba, B. T. (2025). Soil pH decline promotes soil organic carbon accumulation by regulating the microbial carbon sequestration pathway. Climate Smart Agriculture. 2(3): 100068. DOI: 10.1016/j.csag.2025.100068.
[31]. Wu, B., Bai, T., Yu, W., Zhu, T., Li, D., Ye, C., Liu, M., & Hu, S. (2025). Soil pH and precipitation controls on organic carbon retention from organic amendments across soil orders: A meta-analysis. Soil Biology and Biochemistry. 207: 109819.
DOI: 10.1016/j.soilbio.2025.109819.
[32]. Aciego Pietri, J. C., & Brookes, P. C. (2008). Relationships between soil pH and microbial properties in a UK arable soil. Soil Biology and Biochemistry. 40(7): 1856-1861. DOI: 10.1016/j.soilbio.2008.03.020
[33]. Rousk, J., Brookes Philip, C., & Bååth, E. (2009). Contrasting Soil pH Effects on Fungal and Bacterial Growth Suggest Functional Redundancy in Carbon Mineralization. Applied and Environmental Microbiology. 75(6): 1589-1596. DOI: 10.1128/AEM.02775-08.
[34]. Ouyang, S., Tie, L., Rao, X., Cai, X. a., Liu, S., Vitali, V., Wei, L., Yu, Q., Sun, D., Lin, Y., Bose, A. K., Gessler, A., & Shen, W. (2023). Mixed-Species Acacia Plantation Decreases Soil Organic Carbon and Total Nitrogen Concentrations but Favors Species Regeneration and Tree Growth over Monoculture: A Thirty-Three-Year Field Experiment in Southern China. Forests. 14(5): 968.
[35]. Schiavo, J. A., Busato, J. G., Martins, M. A., & Canellas, L. P. (2009). Recovery of degraded areas revegeted with Acacia mangium and Eucalyptus with special reference to organic matter humification. Scientia Agricola. 66: 353-360.
[36]. Ahirwal, J., Kumar, A., Pietrzykowski, M., & Maiti, S. K. (2018). Reclamation of coal mine spoil and its effect on Technosol quality and carbon sequestration: a case study from India. Environmental Science and Pollution Research. 25(28): 27992-28003.
DOI: 10.1007/s11356-018-2789-1.
[37]. Schmidt, M. W. I., Torn, M. S., Abiven, S., Dittmar, T., Guggenberger, G., Janssens, I. A., Kleber, M., Kögel-Knabner, I., Lehmann, J., Manning, D. A. C., Nannipieri, P., Rasse, D. P., Weiner, S., & Trumbore, S. E. (2011). Persistence of soil organic matter as an ecosystem property. Nature. 478(7367): 49-56.
DOI: 10.1038/nature10386.
[38]. Mai Hai, C., Nguyen Van, Q., Xu Xiao, N., Bui Manh, H., Le van, C., Tran Thi, N., & Nguyen Minh, T. (2024). Variations in Soil carbon, nitrogen, and phosphorus concentrations and stoichiometry with stand age in Acacia Hybrid Plantations in Southern Vietnam. Biodiversitas. 25: 565-573.
[39]. Dos Anjos Leal, O., Santana, G. S., Knicker, H., González-Vila, F. J., González-Pérez, J. A., & Dick, D. P. (2024). Acacia and Eucalyptus plantations modify the molecular composition of density organic matter fractions of subtropical native pasture soils. Geoderma. 441: 116745. DOI: 10.1016/j.geoderma.2023.116745.
[40]. Smith, P. (2008). Land use change and soil organic carbon dynamics. Nutrient Cycling in Agroecosystems. 81(2): 169-178. DOI: 10.1007/s10705-007-9138-y.
[41]. Santana, G. S., Knicker, H., González-Vila, F. J., González-Pérez, J. A., & Dick, D. P. (2015). The impact of exotic forest plantations on the chemical composition of soil organic matter in Southern Brazil as assessed by Py–GC/MS and lipid extracts study. Geoderma Regional. 4: 11-19. DOI: 10.1016/j.geodrs.2014.11.004.
[42]. Grünzweig, J. M., Gelfand, I., Fried, Y., & Yakir, D. (2007). Biogeochemical factors contributing to enhanced carbon storage following afforestation of a semi-arid shrubland. Biogeosciences. 4(5): 891-904.
DOI: 10.5194/bg-4-891-2007.
[43]. Lê Văn Cường, Nguyễn Văn Quý & Nguyễn Thị Xuân Viên (2024). Đặc điểm các-bon hữu cơ trong đất và tính ổn định theo trình tự thời gian của rừng trồng Keo lai (Acacia hybrid) tại Ban quản lý rừng phòng hộ Xuân Lộc, tỉnh Đồng Nai. Tạp chí Khoa học Đại học Cần Thơ. 60(6A): 71-82. DOI: 10.22144/ctujos.2024.486.
[44]. Lê Văn Cường & Nguyễn Văn Quý (2024). Đặc điểm của đất dưới tán rừng trồng Keo lai Acacia hybrid tại huyện Sông Hinh, tỉnh Phú Yên. Tạp chí Khoa học và Công nghệ Lâm nghiệp. 13(3): 37-45.
DOI: 10.55250/Jo.vnuf.13.3.2024.037-045.
[45]. Davis, M., Nordmeyer, A., Henley, D., & Watt, M. (2007). Ecosystem carbon accretion 10 years after afforestation of depleted subhumid grassland planted with three densities of Pinus nigra. Global Change Biology. 13(7): 1414-1422. DOI: 10.1111/j.1365-2486.2007.01372.x.
[46]. Liu, Y., Lei, P., Xiang, W., Yan, W., & Chen, X. (2017). Accumulation of soil organic C and N in planted forests fostered by tree species mixture. Biogeosciences. 14(17): 3937-3945. DOI: 10.5194/bg-14-3937-2017.
[47]. Paul, K. I., Polglase, P. J., & Richards, G. P. (2003). Predicted change in soil carbon following afforestation or reforestation, and analysis of controlling factors by linking a C accounting model (CAMFor) to models of forest growth (3PG), litter decomposition (GENDEC) and soil C turnover (RothC). Forest Ecology and Management. 177(1): 485-501. DOI: 10.1016/S0378-1127(02)00454-1.
