土壤碳库及其变化研究进展

土壤碳库变化对于全球温室效应、全球碳循环有重大的影响,土地利用方式变化而致的土壤碳库亏缺是大气CO2浓度升高的主要原因之一,发挥土壤碳汇效应已成为降低大气温室气体浓度、减缓全球温室效应的简便有效方法.综述了土壤碳库变化与全球温室效应的关系,详细介绍了当前国内外土壤碳库储量与分布以及土壤有机碳库变化动态与潜力研究的现状,并重点分析国内已有研究中存在的问题,最后提出开展土壤碳库及其变化研究的必要性与可能性,指出未来研究方向.     

森林与大气中CO2关系的研究进展

森林与全球气候变化及大气中CO2含量密切相关,本文对国内外在森林对大气中CO2的影响和大气中CO2浓度的变化对森林的影响方面的研究进展进行了述评.     

全球环境变化对森林土壤呼吸的影响

森林土壤呼吸是陆地植物固定CO2后又释放CO2返回大气的主要途径,是与全球变化密切相关的一个重要过程.较全面地综述全球变化条件下,全球变暖、CO2浓度上升、N沉降和森林采伐对土壤呼吸的影响.全球增温可能导致土壤向大气中释放更多的CO2,大气CO2浓度的上升将增加土壤中CO2的释放量,同时也将通过提高植被生产力促进土壤的碳吸存.在CO2浓度上升和全球变暖相互作用下,土壤是碳的净"源"还是"汇"尚不完全清楚.N沉降和森林采伐对森林土壤呼吸既有增强作用,也有抑制作用.综合来看,全球变化对森林土壤呼吸的作用仍有很大的不确定性.     

冬小麦旺盛生长期CO2浓度升高对土壤呼吸的影响

土壤呼吸是全球碳循环的一个重要组成部分、土壤碳库的主要输出途径和大气CO2重要的源。利用FACE（free-air CO2 enrichment）技术平台,采用LI6400红外气体分析仪（IRGA）-田间原位测定的方法,研究了大气CO2浓度升高和不同氮肥水平对水稻/小麦轮作制中冬小麦生长期间土壤呼吸的影响。结果表明,在整个测定期间,CO2浓度升高均增强了土壤呼吸的排放速率和释放量,增幅随着氮肥施用量的增加而增大,土壤呼吸在孕穗-抽穗期达到最大值。土壤呼吸同土壤温度呈极显著的指数相关;随施氮量从112.5kg·hm^-2增加到2255kg·hm^-2,FACE处理的Q10值从2.98增大为3.26,但比相应的Ambient（对照浓度）处理的Q10值下降了6.3%和18.3%,显然CO2浓度升高降低了土壤呼吸对温度增加的敏感性。总之,大气CO2浓度升高将加快土壤向大气的CO2排放,将有助于评价未来高CO2浓度环境对农田生态系统土壤碳循环的影响。     

植物对CO2浓度升高的响应

大气中CO2浓度在工业革命前约为265μmol/mol,二十世纪60年代全球大气CO2浓度在314μmol/mol左右,目前则在350μmol/mol左右,且平均每年以1.5-2.0μmol/mol的速度递增.研究表明,大气CO2浓度升高的主要原因是煤炭、石油等化石燃料的燃烧造成的,若不加以制约,预计到本世纪中叶,大气CO2浓度将达到工业革命前的2倍[1,2].大气CO2浓度升高,除了通过温室效应引起全球气候变化对植物产生间接影响外,还直接影响到植物的生长发育.研究大气CO2浓度升高对植物的影响已成为国内外研究的重要课题之一.本文阐述了大气CO2浓度升高对植物光合作用、蒸腾作用、生物量和产量以及抗性和品质所带来的影响.     

森林生态系统土壤碳循环研究概况

控制实验,作为全球变化生态学的主要研究方法之一,能够为生态模型提供参数估计和模型验证。本文主要通过控制影响碳循环的关键因子（CO2浓度、水分和温度）,综述这几个关键因子对森林土壤碳循环的影响。     

土壤有机碳转化研究及其进展

近年来,国际学术界越来越重视土壤有机碳库的变化对大气CO2的源汇效应,研究土壤碳转化和平衡对正确评价农田土壤碳循环有重要意义。土壤有机碳库是全球碳循环的重要组成部分,其积累和分解的变化直接影响全球的碳平衡。文章主要总结了土壤有机碳在转换过程中对生物、物理和人为因素的影响,并且阐述了对其影响比较显著的几个因素,把握这几个关键因素对准确预测土壤有机碳在全球碳循环中的作用有着重要的作用。文章还了解了土壤有机碳转换的几个模式,展望了未来国内外土壤有机碳研究的前景。     

CO_2体积分数升高对土壤-植物系统碳过程的影响

从土壤和植物2个方面,综述了大气二氧化碳体积分数升高对生态系统碳过程的影响。大气CO2体积分数升高,提高了植物的光合速率,促进了生物量的累积,改变了植物的碳结构。高CO2体积分数导致植物基质（C／N）的变化将直接影响枯落物的分解速率。大气CO2体积分数升高通过影响植物生长而间接地对土壤生态过程产生影响。由于高CO2体积分数下碳输入和输出的关系还存在很多不确定性,因此还不能推断高CO2体积分数下土壤碳库是增加还是减少。不同的生态系统类型,对高CO2体积分数的响应状况也不一致。今后应定量研究CO2体积分数升高条件下生态系统各分室碳库的动态,明确土壤、植物和大气碳库储量变化及其之间的碳通量,以便定量化生态系统碳收支对高CO2体积分数升高的响应。另外,还应加强CO2体积分数升高与其他全球变化因子的耦合作用研究,探讨其相互作用的机制,将有助于全面了解全球变化条件下生态系统的碳循环过程。     

陆地生态系统碳·氮·水耦合机制研究进展

在大气CO2浓度升高和氮沉降增加等全球变化背景下,陆地生态系统碳、氮循环相互作用及功能耦合规律的研究是揭示这些不确定性的基础,也能反映森林生态系统生物产量与养分之间的作用规律,涉及到林地持久生产力的生态学机理问题。生态系统的碳循环和水循环以气孔行为为结点,耦联成有机的整体。因此,着重在生态系统尺度上,综述了碳、氮、水循环耦合作用研究的一些进展与存在的问题,并对今后研究方向进行了展望。     

土壤CO2浓度变化及其影响因素的研究

以无锡地区典型水稻土稻麦轮作田为对象,研究和讨论了农田不同层次和时间土壤空气中CO2浓度变化规律,以及温度、降水、环境CO2浓度升高和作物生长对土壤CO2浓度变化的影响.结果表明:农田土壤空气CO2浓度变化与土壤温度变化密切相关,土壤温度升高会导致土壤CO2浓度上升;较大的降雨会闭塞土壤直接向大气排放CO2的通道,导致短期内在土壤浅层出现较高的CO2浓度分布;作物生长会导致CO2在土壤中累积,在小麦生长季内,0～30cm土壤CO2浓度廓线跟小麦根系生长密切相关;大气CO2浓度升高200±40μmol/mol使15 cm土层的土壤CO2浓度提高12%±3%.     

中国滨海盐沼湿地碳收支与碳循环过程研究进展

滨海盐沼湿地由于其较高的初级生产力和较缓慢的有机质降解速率而成为缓解全球变暖的有效蓝色碳汇,近年来引起全球范围内的热切关注。我国滨海盐沼湿地分布较广,国内学者对滨海盐沼湿地碳循环及碳收支研究取得了一定进展,深入研究滨海盐沼湿地碳循环有助于对全球碳循环及全球变化的理解,并为利用滨海湿地进行碳的增汇减排提供科学依据。主要从我国滨海盐沼湿地碳循环主要观测方法、碳收支与碳循环过程及特点、碳库的组成与影响因素、气态碳的输入输出、潮汐作用对其碳收支的影响这5个方面出发,对国内的滨海盐沼湿地碳循环与碳收支的研究进展进行了归纳总结,并对今后的研究方向给出如下建议:(1)加强滨海盐沼湿地土壤碳库在深度上和广度上的研究;(2)标准化滨海盐沼湿地碳储量、碳通量的量化方法和观测技术;(3)在研究尺度上要宏观、微观并重,同时加强长期原位监测湿地碳通量的变化与室内模拟研究;(4)量化在潮汐影响下滨海盐沼湿地碳与邻近生态系统之间的横向交换通量。只有对我国滨海盐沼湿地碳库收支进行更准确的评估和长期的碳库动态变化监测,方可进一步认识我国盐沼湿地对全球气候变化的影响及其反馈作用,这对于预测全球变化及制定湿地碳储备功能的提升策略具有重要的意义。     

城市系统碳循环:特征、机理与理论框架

城市是地表受人类活动影响最深刻的区域,城市系统碳循环在全球和区域碳过程中具有重要的地位和作用.提出了城市“自然-社会”二元碳循环的概念,探讨了城市系统碳循环的一般特征;分析了城市系统碳循环的内部机理,主要包括:城市系统碳储量和碳输入/输出通量的主要过程和途径、城市系统碳储量、碳通量和碳流通的生命周期分析、城市系统碳输入和碳输出的类型划分等;提出了基于系统层次划分和碳流通过程的城市系统碳循环的研究框架,分析了城市自然系统和城市经济系统的主要碳流通过程和环节,构建了城市系统碳循环研究的思路和理论框架;最后提出了城市系统碳循环领域未来的研究重点.     

保护性耕作对农田碳效应影响研究进展

 土壤碳循环在全球气候变暖上具有重要的作用,也越来越受到人们的关注。保护性耕作具有减少土壤侵蚀、提高秸秆利用效率和增加土壤有机质等特点,对土壤碳汇效应具有重要的影响。国内外在保护性耕作上对土壤碳循环等方面取得了丰硕的成果。随着保护性耕作碳循环方面研究的深入,人们对保护性耕作的农田碳效应及其机制的认识也越来越深入。本文对国内外保护性耕作对农田碳效应的影响进行了比较客观详尽的阐述,并再此基础上提出了未来本领域的研究重点,以期对中国开展相关的研究提供借鉴。     

农田碳汇管理策略及其效果评价

目前增加农田生态系统的碳储量的措施主要有：减少碳损失,包括提高能源利用率,减少水土流失和提高水肥利用率;增加土壤有机碳,包括调整耕作制度,使用有机肥料,应用深根作物和增加土壤中微团聚体的含量。在分析各种策略与措施的基础上,笔者认为以下几种农田碳汇管理措施有效且较容易推广。①实施土地用途转换管理：把低产及土壤退化严重的农田变成草地或森林;集约管理农田,实行农林复合、林草复合经营方式;在区域或地区尺度变单一土地利用方式为承担不同人类需要的多种土地利用方式等。②调整耕作制度：免耕不仅使土壤团聚体的数量和稳定性增加,从而减少了团聚体内部有机质的分解作用;还能有效地抑制土壤的过度通气,减少有机碳的氧化降解,防止土壤侵蚀;此外,免耕土壤有机碳的平均滞留时间比常规耕作土壤增加了约1倍。轮作能提高土壤固碳效率,在轮作中加入豆科作物或豆科牧草更可增加土壤有机质汇集,是实现土壤蓄存碳潜力的重要途径。提高复种指数,降低休耕频率可以提高作物产量并增加土壤作物残茬和根的有机质输人,从而增加土壤中有机碳的含量。③改善经营与管理：有机肥或有机肥和化肥配合施用,能显著提高土壤有机碳含量．应当优先选择;人为改变土壤的水分条件可以调节土壤排放温室气体的总量、组成及其产生的潜在温室效应;残茬和土壤有机质库的增加,可以改善植物的水分利用效率和营养再循环能力,减少养分流失,加强碳汇集。④依托技术进步：如改良作物品种,有计划地抓紧培育具有对高温、干旱等极端气候及病虫害有抗性的品种,确保在新的生态环境中产量不断提高,扩大碳的吸收存储。此外,采用新型节能的农机部件对拖拉机等农业动力机械进行改装,也可减少农田碳排放,增加农田碳汇的潜力。     

土壤无机碳研究进展

土壤无机碳在全球碳循环中占重要位置。相较于土壤有机碳广泛而深入的研究,无机碳的研究才开始不久。研究主要集中在全球土壤无机碳储量及分布,转移过程及影响因素,无机碳固存及土壤碳酸盐研究等方面,还未形成系统性。     

中国森林生态系统碳平衡研究进展

碳平衡研究是全球变化研究的热点问题之一,森林生态系统在全球碳循环中发挥着重要的作用.本文从森林生态系统碳平衡研究的重要性出发,对植被、枯落物、土壤碳库及土壤呼吸的研究现状和主要研究方法进行了总结,指出了其存在的问题,并对其发展方向进行了展望.     

森林生态系统碳收支状况研究进展

森林生态系统碳交换对全球碳平衡有着重要影响,在全球范围内得到了极大的关注,并进行了大量的研究。从森林生态系统碳通量/贮量的研究方法、碳收支状况及其自然-人文影响因素的分析,总结了森林生态系统碳循环的国内外研究成果,并展望了未来森林生态系统碳研究的主要问题。     

湿地碳循环研究进展

湿地生态系统是陆地生态系统中仅次于森林生态系统的最大碳库,湿地生态系统碳循环在全球碳循环中起着重要作用.由于湿地独特的水文条件,使得湿地碳循环具有与其他生态系统不同的特点.植被、气候条件及水文状况共同决定湿地生态系统的碳收支.系统地研究湿地生态系统碳循环有助于加深对全球碳循环变化的理解.本文从湿地碳循环特点、影响因素及研究方法3个层面对湿地碳循环的工作作了归纳与总结,同时提出了湿地碳循环研究工作今后的发展方向.     

西北干旱区森林和草原SOC向SIC转移的研究进展

干旱区的土壤碳是全球碳库的重要组成部分。西北干旱区土壤无机碳比重较大,且通过"SOC-CO2-SIC"的微碳循环系统存在着土壤有机碳(SOC)向土壤无机碳(SIC)的转移,研究该迁移转化过程、估算其转移量,可揭露"遗漏"的一部分碳汇。表述了该地区SOC向SIC转移的机理,介绍了几种常用计算碳转移量的方法,并对其进行对比分析;重点阐述了应用碳稳定同位素技术的生物地球化学方法在碳转移量计算中的应用。但目前国内外对该方面的研究仍较少见,且计算碳转移量的过程以及对土壤CO2区分等还存在着许多不确定性,测定结果只为估算值。在以后的研究中,应加强SOC向SIC转移的影响因子研究,降低试验误差。     

森林经营管理对森林碳汇的作用及提高措施

碳循环对全球气温变化的影响至关重要,尤其是森林生态系统碳循环研究,已成为全球碳循环研究的热点之一。总结了森林经营管理的原则,从森林生态系统碳贮量入手,分析各种森林管理措施对森林碳汇的作用和影响,并提出加强森林管理和增加森林碳吸收的措施,以为森林的经营管理和森林碳汇的增加提供参考。