火干扰对森林生态系统土壤有机碳影响研究进展

森林生态系统土壤有机碳作为陆地碳循环研究的重要内容,在全球变化和全球碳收支的研究中占据了重要地位。火干扰能改变森林生态系统中土壤与大气的碳素交换,是森林生态系统碳循环的重要影响因子。为此,加强火干扰下森林生态系统土壤有机碳循环研究,了解火干扰与森林生态系统土壤有机碳循环之间的交互关系,有助于揭示火干扰下土壤碳库动态机理。本研究简要综述了火干扰对森林生态系统土壤有机碳影响研究进展,探讨了不同强度林火对土壤有机碳的影响,分析了其产生机理;阐述了火干扰不同时间后土壤有机碳变化、火干扰对不同土层土壤有机碳的影响,并分析了其原因。最后讨论了火干扰对森林土壤有机碳影响研究中存在的相关问题,提出了在今后研究中应关注的问题,并对未来的研究方向进行了展望。     

陆地生态系统碳循环对土地利用变化的响应

陆地生态系统碳循环在全球碳循环中占有重要地位,而土地利用变化是估测陆地生态系统碳储存与释放的最大不确定性因素。植被和土壤是陆地生态系统的两大碳库,是碳循环中的两个重要纽带,土地利用变化影响陆地生态系统土壤和植被碳的固定、积累与释放,从而影响整个碳循环过程。本文主要从土壤和植被碳库的角度出发,综述了近年来土地利用变化对陆地生态系统碳循环的影响及其机理,以及研究方法进展,着重分析了模型在此方面的应用;并提出了未来研究方向的展望。     

森林生态系统碳蓄积与碳循环

通过系统论述森林生态系统碳蓄积与碳循环的研究方法、森林生态系统碳蓄积与碳循环过程的时空特征以及森林与大气间碳交换的环境响应机制，发现：生物量法是研究碳蓄积的经典方法，而涡度相关法侧重于碳交换的过程与机制研究；森林生态系统在低纬度地区表现为碳源，而在中高纬度地区表现为碳汇，随着演替过程的进展，森林碳蓄积逐渐增大，直到顶级群落表现为相对碳平衡状态；辐射、温度和水分状况等环境因子通过对森林生态系统光合生产力（光合生产力）和生态系统呼吸的影响决定净生态系统碳收支的环境响应。同时指出我国森林生态系统碳蓄积和碳循环研究存在的问题和发展前景。     

我国湿地碳循环的研究进展

湿地生态系统的碳循环正成为全球变化与陆地生态系统碳循环研究中的一大热点,在稳定全球气候变化中占有重要地位,其重要性主要表现在湿地土壤是陆地重要的有机碳库,土壤碳密度高,能够相对长期地储存碳,是多种温室气体的源和汇。目前湿地碳循环的研究主要集中在碳循环的影响因素方面,对我国湿地土壤有机碳储存的变化及其空间分布规律的特点研究较少。本文通过文献综述,研究我国不同气候区湿地土壤有机碳的储存变化及空间分布规律,对于了解湿地土壤有机碳的储存特点及其与陆地生态系统碳循环的关系,评价和保护湿地生态系统都具有重要的科学意义。     

森林生态系统土壤呼吸研究进展

森林土壤碳是全球碳库的重要组成部分,在全球碳循环方面发挥着重要作用。土壤呼吸是当前碳循环研究领域中的一个热点问题,而且目前土壤呼吸已经成为陆地生态系统中向大气释放CO2最大的源。把土壤呼吸量与植物群落生长之间的关系进行分析比较,是理解森林生态系统碳素平衡的核心。在综合介绍国内外有关土壤呼吸的各种测定方法的基础上,对国内外有关森林土壤呼吸的已有研究成果进行了述评,指出了森林土壤呼吸研究工作今后的努力方向。     

氮磷输入对湿地生态系统碳蓄积的影响

湿地生态系统在全球碳循环中有着举足轻重的作用。由于湿地垦殖、农业化施用等人类活动和全球变暖、大气氮沉降的增多等自然因素的综合作用,大量氮磷营养物质进入湿地,这必将对湿地生态系统碳蓄积产生影响。本文综述了外源氮磷输入对湿地土壤碳库、植被碳库和枯落物分解的影响以及湿地生态系统碳循环的模型研究,并对以后发展趋势进行了预测。     

稳定13C同位素示踪技术在农田土壤碳循环和团聚体 固碳研究中的应用进展

农田土壤有机碳库是全球碳循环的重要组成部分,其积累和分解直接影响陆地生态系统碳贮藏与全球碳平衡。土壤团聚体是土壤结构的物质基础和土壤肥力的重要载体,也是土壤有机碳的固定场所。稳定~(13)C同位素示踪技术是研究土壤碳动态变化的有效手段,能够揭示新输入碳在土壤及团聚体中赋存状态、周转过程以及微生物的调节机制。本文主要归纳与阐述了稳定~(13)C同位素示踪技术在农田土壤有机碳循环及土壤团聚体固碳机理方面的研究进展,提出~(13)C同位素示踪技术在未来土壤碳循环和固碳机制方面的主要研究方向。     

华北土石山区油松和元宝枫人工林土壤有机碳特征

森林生态系统土壤有机碳的储量及时空变化是制定森林生态系统可持续经营管理措施的重要依据,对全球碳循环与碳平衡的研究具有十分重要的理论价值.以华北土石山区不同密度油松和元宝枫人工林为研究对象,对不同林地类型的土壤密度、pH值以及全氮、速效钾、有机碳的质量分数等参数进行测定,对比分析不同林地类型土壤有机碳的质量分数、土壤有机碳密度、储量及垂直分布特征,探讨土壤有机碳质量分数与土壤理化性状的相关关系.结果表明:元宝枫林的平均土壤有机碳质量分数和有机碳密度均大于油松林的;土壤有机碳质量分数和有机碳密度在土壤表层(0 ～ 10 cm)为最高值并随土壤深度的增加而降低;土壤有机碳质量分数表现为2种林分密度下的元宝枫林无显著差异,而有机碳密度则表现为高密度元宝枫林＞低密度元宝枫林;在油松林中土壤有机碳质量分数、有机碳密度均表现为中密度油松林＞高密度油松林和低密度油松林.油松林和元宝枫林土壤有机碳质量分数与土壤密度均呈显著负相关,而全氮、速效钾与其呈显著正相关,油松林土壤有机碳质量分数与pH值呈显著相关,而元宝枫林土壤有机碳质量分数与pH值不相关.综上所述,华北土石山区元宝枫林较油松林具有更大的固碳潜力,而且土壤的有机碳质量分数及有机碳密度受树种和林分密度影响较大.     

氮输入对陆地生态系统碳库的影响研究进展

碳氮循环是生物地球化学的重要过程。陆地生态系统碳循环在全球碳收支中占有重要的地位,人类活动导致生态系统中氮含量增加,影响土壤和植物体中碳的积累与重新分配,对陆地生态系统不同的碳过程产生不同的影响。本文综述了近年来氮输入的研究现状,并对未来的研究方向做了展望,提出今后重点研究的方向。     

农田生态系统碳循环模型研究进展和展望

农田生态系统是陆地生态系统碳循环过程中最活跃的碳库。研究农田生态系统碳循环,对温室气体减排及研究全球气候的变化都具有极其重要的意义。农田生态系统碳循环研究是一个非常复杂的过程,碳循环模型是研究农田生态系统碳循环最有效的手段。该文综述了农田生态系统碳循环的最新研究进展,总结了农田生态系统碳循环的流动过程,介绍了碳素在不同碳库以及碳库不同组分之间迁移转化的规律,梳理了从1960年至今的农田生态系统碳循环模型并进行了分类,阐述了国际主要模型以及中国自主开发的碳循环模型的应用情况。未来农田生态系统碳循环的研究方向为:1)探索农田生态系统碳循环机制;2)从空间时间上完善对碳循环过程的研究;3)考察氮循环、水循环、微生物与碳循环的关系;4)利用碳循环模型来估算不同的管理实践下碳在不同农田的再分配;5)开发利用碳循环模型,为政府制定相关政策提供相关数据参考。     

色季拉山4种林型土壤呼吸及其影响因子

土壤碳是森林生态系统最大的碳库,是其森林生态系统碳循环的极其重要组分。森林土壤呼吸时陆地生态系统土壤呼吸的重要组成部分,其动态变化对全球碳平衡有着重要的影响,然而目前对藏东南地区森林土壤呼吸的研究还比较薄弱。为探讨不同林型土壤呼吸差异及其影响因子,采用Li-8100便携式土壤呼吸测定仪,研究了藏东南色季拉山4种原始森林生态系统(高山灌丛AS、方枝柏SS、杜鹃RF、急尖长苞冷杉AGSF)的土壤碳动态。结果表明:(1)藏东南色季拉山寒温带森林土壤呼吸具有明显的日变化和季节变化。在日变化方面,CO2的排放通量存在明显的日变化规律,排放通量在白天16:00左右最高,最低值出现在凌晨6:00左右,一天内土壤呼吸作用均呈单峰型曲线变化。季节变化方面,CO2排放的通量的季节变化趋势表现为6月份随着天气转暖和植被生长土壤呼吸作用逐渐增大,7月份气温最高时土壤呼吸作用也达到最大值随后,9月份气温逐渐下降,土壤呼吸作用也逐渐降低。(2)4种森林类型的土壤呼吸速率在植物生长季内与土壤表层(10 cm)土壤温度均呈不同程度的正相关,而与土壤含水量的相关性较弱。土壤温度是决定藏东南色季拉山土壤呼季节变化的主要因子。该研究为明确森林生态系统土壤呼吸变化规律及其影响因素的控制提供参考,同时对估算地区碳平衡、评估区域碳源汇具有重要意义。     

泥炭湿地碳储量核算与其影响因素分析

泥炭湿地占全球陆地表面积的2%~3%和全球湿地面积的40%~70%,却存储3.0×1017~6.0×1017g碳。以前有关泥炭湿地碳储量的研究主要偏重于土壤,尤其在北方,缺乏对植被和枯枝落叶层的综合报道。本文综述了近些年来全球泥炭地碳储量(土壤碳储量、植被碳储量和枯枝落叶层碳储量)核算的研究进展。目前,全球泥炭地碳储量的核算仍存在较大的不确定性,其主要原因是全球泥炭地碳储量核算方法的数据信息不足,缺乏植被生物量、地表凋落物、碳质量分数、深度、容重和面积等全面数据,尤其是关于全球泥炭地面积较大的地区或国家;其次,人为干扰活动也进一步增加了全球泥炭地碳储量估算的不确定性,使得碳储量估算变得更困难。我国湿地面积居亚洲第一,世界第四,然而泥炭地/湿地有机碳储量估算与其他国家比较,相差较大,数据信息不足且存在较大波动。因此,为了提高泥炭湿地碳储量的估计精度和预测陆地生态系统应对气候变化响应机制的准确性,进一步加大泥炭地碳储量研究是非常必要的。     

溶解性有机质在土壤固碳中的意义

随着全球变暖的加剧,土壤圈作为全球碳循环中的重要碳库受到日益关注。土壤有机碳固定对大气温室效应和气候变暖有重要影响。溶解性有机质(DOM)是土壤中最活跃的有机碳库,其含量与土壤CO2、CH4、N2O的排放显著正相关,DOM的矿化成为土壤有机碳损失的重要途径。DOM可通过与Fe、Al共沉淀、吸附于土壤矿物表面而改变其生物降解性,从而在土壤中稳定和保留下来,对土壤有机碳积累中具有重要贡献。DOM的化学组成和结构特征影响其生物降解性,同时也影响其沉淀吸附效应。其稳定机制不同,对土壤有机碳积累的贡献也存在差异。目前估算DOM对土壤有机碳的贡献尚无普遍认可的方法,具体数值因估算方法不同而存在较大差异,有效的估算方法仍有待于进一步研究。     

农业生产对石灰性土壤无机碳库损失的影响

一般认为,土壤无机碳（SIC）周转缓慢,在全球农田碳循环及应对气候变化等方面的作用有限。近年来越来越多的证据表明,土壤无机碳转化速率也较快,在土壤肥力、碳库转化和调节大气二氧化碳浓度方面的作用不容小觑。总结了国内外关于农田无机碳方面的研究进展,强调无机碳在农田土壤固碳、缓冲土壤pH等方面具有重要作用;农业生产特别是氮肥大量施用导致我国一些地区农田无机碳消耗,加速土壤酸化,增加了作物重金属污染风险,影响了农田土壤健康。认为我国“秦岭-淮河”南北分界区非石灰性土壤与石灰性过渡区、山东半岛棕壤与潮土过渡区、东北黑土与黑钙土过渡区等区域SIC含量相对较低、降水量相对较高,长期大量施用氮肥会导致农田表层SIC发生损失,属SIC损失敏感区。提出应进一步研究的问题,包括：查明农业生产特别是施用氮肥对土壤无机碳去向的影响,研究土壤有机碳-二氧化碳-钙离子-无机碳相互作用机理及对氮肥的响应,在全球碳循环及土壤碳收支平衡研究中,应考虑人类活动特别是农业生产对土壤无机碳库的影响。建议定期监测我国无机碳损失敏感区农田土壤无机碳含量,合理施肥以减少土壤无机碳损失。     

森林土壤有机碳库组分定量化研究

用一级动力学方程研究了贵州省黎平县森林土壤活性、缓效性和惰效性有机碳库的变化及分解速率,模拟结果表明:各土壤剖面的土壤活性碳库一般占总有机碳的0.5%~7.6%,平均驻留时间(M ean Residue Tim e,MRT)为41~64天;缓效性碳库占总有机碳的45%~71%,平均驻留时间为3~30年;采用酸水解法测定惰效性碳库的库容,一般占总有机碳的20%~50%。活性碳库的变化规律为混交林>阔叶林>针叶林,缓效性碳库中混交林最大,其它两种林分规律不明显;不同林龄的杉木(8年,16年,40年),非活性碳库(缓效性碳库和惰效性碳库之和)的含量变化规律为40年>16年>8年,说明40年生的杉木下土壤固碳能力比8年和16年的强;16年的又比8年的强。     

Drought and ecosystem carbon cycling

Drought as an intermittent disturbance of the water cycle interacts with the carbon cycle differently than the ‘gradual’ climate change. During drought plants respond physiologically and structurally to prevent excessive water loss according to species-specific water use strategies. This has consequences for carbon uptake by photosynthesis and release by total ecosystem respiration. After a drought the disturbances in the reservoirs of moisture, organic matter and nutrients in the soil and carbohydrates in plants lead to longer-term effects in plant carbon cycling, and potentially mortality. Direct and carry-over effects, mortality and consequently species competition in response to drought are strongly related to the survival strategies of species. Here we review the state of the art of the understanding of the relation between soil moisture drought and the interactions with the carbon cycle of the terrestrial ecosystems. We argue that plant strategies must be given an adequate role in global vegetation models if the effects of drought on the carbon cycle are to be described in a way that justifies the interacting processes.     

改变碳输入对南亚热带海岸沙地典型天然次生林土壤呼吸的影响

土壤呼吸是陆地生态系统碳循环的一个重要过程,开展环境因子和改变碳输入对土壤呼吸影响的研究具有重要意义.2015年3月-2016年2月,在南亚热带海岸沙地典型天然次生林中设置去除根系、去除凋落物、加倍凋落物和对照4种处理,采用LI-8100连续观测改变碳输入对土壤呼吸的影响.结果表明:改变碳输入没有显著影响l0cm土壤温度和湿度(P＞0.05);不同处理土壤呼吸速率存在明显的季节变化,表现为夏高冬低,最大值出现在5月或者6月,最小值出现在11月或12月;土壤呼吸速率的年均值为加倍凋落物＞对照＞去除根系＞去除凋落物,不同改变碳输入方式均降低了土壤呼吸的Q10值;矿质土壤呼吸、凋落物呼吸和根系呼吸对土壤总呼吸的贡献分别为41.24％、43.29％和15.45％;不同处理土壤呼吸速率分别与土壤温度和湿度呈显著的指数和线性正相关(P＜0.05),双因子模型能解释土壤呼吸变异的45％ ～ 69％;改变碳输入影响土壤可溶性有机碳和微生物生物量碳,不同处理土壤呼吸速率与可溶性有机碳和微生物生物量碳呈正相关.因此,改变碳输入引起土壤易变碳的变化进而影响土壤呼吸.