等高反坡阶对滇中云南松林下碳储量及增量分配格局的影响

通过标准地调查和生物量实测相结合的方法,对布设等高反坡阶后滇中云南松林林下植被层和土壤层碳储量进行了估算,并分析了8 a后各层碳增量及分配格局。结果表明:（1）布设等高反坡阶后灌木叶、已分解凋落物及土壤层碳含量显著高于对照,对照和布设等高反坡阶处理下灌木层、草本层、凋落物层及土壤层碳含量变幅分别为441.2~484.4 g/kg,371.0~433.6 g/kg,70.4~458.5 g/kg,4.1~20.0 g/kg;（2）不同处理下林下植被层中凋落物层生物量最高,其次为灌木层、草本层,等高反坡阶处理下灌木层、草本层、凋落物层的生物量分别比对照显著高出8.17%,13.24%,9.29%,布设等高反坡阶显著提高了林下植被各层生物量;（3）林下植被层和土壤层碳储量表现为土壤层 > 凋落物层 > 灌木层 > 草本层,碳增量则表现为土壤层 > 凋落物层 > 草本层 > 灌木层,等高反坡阶处理下灌木层（高11.64%）、草本层（高15.63%）与土壤层（高50.74%）碳储量皆高于对照,灌木层、草本层、凋落物及土壤层碳增量与对照相比则分别增加了28.21%,27.17%,15.54%,34.92%。等高反坡阶可有效促进植物生长,提高林下植被层及土壤层碳储量的积累,因此人工造林时可因地制宜适度应用等高反坡阶措施,加快当地碳库及生态环境的恢复速率,提高云南松生态系统的生产能力。     

等高反坡阶对滇中云南松林生态系统碳储量及增量分配格局的影响

通过标准地调查和生物量实测相结合的方法,对布设等高反坡阶后滇中云南松林生态系统碳储量特征进行估算,并分析了8 a后生态系统各层碳增量及分配格局。结果表明:布设等高反坡阶后云南松林乔木层、凋落物层、灌木层和草本层生物量分别比对照高出9.07%,9.29%,8.17%和13.24%,各层高低依次表现为乔木层（75.65 t/hm²） > 凋落物层（23.69 t/hm²） > 灌木层（4.68 t/hm²） > 草本层（1.80 t/hm²）;等高反坡阶处理下云南松林生态系统碳储量比对照高出27.10%,各层碳储量由高到低依次为土壤层（132.09 t/hm²） > 乔木层（35.32 t/hm²） > 凋落物层（5.94 t/hm²） > 灌木层（2.11 t/hm²） > 草本层（0.74 t/hm²）,分别占总碳储量的72.12%,22.26%,3.86%,1.31%和0.45%。等高反坡阶处理下云南松林生态系统的碳增量显著高于对照（29.68%）,乔木层、灌木层、草本层、凋落物和土壤层分别高出31.76%,28.21%,27.17%,15.54%和34.92%,说明等高反坡阶可有效促进植物生长,提高植被层及土壤层碳储量积累,因此人工造林时可因地制宜适度应用一定的等高反坡阶措施,加快当地碳库及生态环境的恢复速率,提高森林生态系统的生产能力。     

山西太岳山不同林龄油松林生物量及碳储量研究

基于山西太岳山油松林5种林龄序列(18,20,25,38和42年生)来研究地上和地下各部分生物量和碳储量分配情况。结果表明:18,20,25,38和42年生油松林地上部分和地下部分不同器官碳素密度波动分别为0.411 2~0.556 0,0.424 8~0.532 8g/g。地上和地下部分总生物量随着林龄的增加逐渐增加,各器官碳储量与生物量呈显著正相关。不同林龄油松林地上部分碳库分别为38.18,42.28,56.64,86.36,95.74t/hm2,地下部分碳库分别为8.58,8.46,8.92,19.92,38.70t/hm2。树干在碳库比例中最大,其次是根桩、活枝,最小的是树皮,分别占油松林总碳储量的30.90%~54.70%,11.93%~28.41%,8.55%~15.77%和0.45%~0.88%。油松林地下部分与地上部分碳储量的比值从18年生的0.22快速降低到25年生的0.16。油松林的固碳潜力随着林龄的增加而逐渐增加,从25~42年生的油松林成熟期是碳积累的重要阶段。     

塔河流域天然胡杨林不同林龄地上生物量及碳储量

[目的]探讨不同林龄单株胡杨地上部分生物量、林分的生物量及碳储量的分布特征,为进一步开展胡杨天然林生态系统碳循环、碳储量、固碳速率和潜力研究提供基础。[方法]以新疆维吾尔自治区轮台县天然胡杨林为研究对象,利用不同林龄下不同径阶的标准解析木样本数据,构建胡杨地上部分各器官的生物量回归模型,探讨不同林龄胡杨地上部分的生物量组成、分配以及各器官生物量随年龄的变化规律。[结果]随着林龄的增加,单株胡杨地上部分各器官生物量呈上升趋势,其中树干占主导地位。幼龄林、中龄林、近熟林、成熟林、过熟林的林分地上生物量分别为:4.91,7.95,19.47,61.95,47.64t/hm2,且随林龄的增加胡杨林地上部分生物量先增加后稍有降低;胡杨林地上部分不同器官平均含碳率从大到小依次为:树干(48.17%)树枝(47.75%)树皮(46.13%)树叶(44.90%),且随林龄的增加不同器官含碳率先增加后降低,但各器官之间含碳率差异不显著;塔河流域胡杨林碳储量随林龄先增加后降低,大小顺序为成熟林(30.38t/hm2)过熟林(23.26t/hm2)近熟林(9.30t/hm2)中龄林(3.69t/hm2)幼龄林(2.20t/hm2)。[结论]地上部分各器官碳储量按依次排列为:树干树枝树皮树叶,树干是胡杨林地上部分碳储量的主要器官。     

等高反坡阶对坡耕地土壤碳库的影响

[目的]研究坡耕地等高反坡阶措施的蓄水保土和固碳减排效应,为改善云南山区红壤坡耕地土壤侵蚀状况提供科学依据。[方法]自然降雨条件下,通过松花坝迤者小流域1a的野外径流小区定位观测,对有、无等高反坡阶措施条件下的坡面产流产沙和土壤有机碳流失进行对比分析。[结果](1)泥沙作为土壤有机碳流失的重要载体,因其流失所致的流失量占总有机碳流失量的85%以上,最高达95.38%;(2)等高反坡阶具有显著的蓄水减流和保土减沙效应,其减流率在5.56%~53.91%,减沙率在18.84%~83.11%,产沙调控作用更优;(3)雨季前后,原状坡面小区土壤碳储量减少率达9.90%,明显高于等高反坡阶小区土壤碳储量的减少率3.99%;(4)通过相关分析发现,2个小区土壤有机碳的流失率与降雨量均未达到显著相关,但与降雨侵蚀力显著相关(p0.05)。径流、泥沙与2个小区有机碳的流失率均达到了显著正相关(p0.05)。[结论]等高反坡阶通过改变地表微地形,减少了坡耕地有机碳的输出。     

丘陵陡坡荒山灌木草丛及其造林地生态系统碳库的分配格局

植被恢复往往有利于提高生态系统的碳储量,但对南方丘陵陡坡荒山灌木草丛造林后如何影响生态系统碳库及其分配格局仍知之甚少。选取江西泰和典型丘陵陡坡(>25°)荒山灌木草丛和马尾松(Pinusmassoniana)造林19年后的林地为对象,开展上、中、下坡0～75cm土壤层和植物体碳储量的对比研究。结果表明,造林地土壤容重低于灌木草丛,土壤石砾含量与土壤碳含量和碳密度呈显著负相关,表明造林有利于改善土壤物理结构;石砾含量影响土壤碳积累。荒山灌木草丛和马尾松林土壤碳含量和碳密度均表现为随土壤加深呈下降的趋势(P<0.05),但上、中、下坡的变异规律不一致,且2种生态系统之间差异不显著。荒山灌木草丛和马尾松生态系统碳储量分别为52.85,111.31t/hm2,均表现为自上、中坡至下坡呈增加的趋势;灌木草丛和马尾松林中的植物体分别占生态系统碳储量的11.2%和59.5%。灌木草丛马尾松造林碳年均增汇3.08t/(hm2.a),林分生物量的积累是造林增汇的直接原因;推断种植耐瘠速生树种是提高困难立地造林碳增汇的有效途径。     

长江口典型湿地植被储碳、固碳功能研究——以崇明东滩芦苇带为例

湿地生态系统具有很强的储碳、固碳能力,在全球碳循环中占有重要地位.为了解长江口典型湿地芦苇(Phragmites australis)的储碳、固碳情况,通过实地调研与实验室测定相结合的方法,研究了崇明东滩芦苇带湿地植被的生物量和初级生产力,并测算了其碳储量和固碳能力.结果表明:长江口典型芦苇带湿地植被的碳储量较大,为2.66～5.74 kg·m-2,平均4.02 kg·m-2,且地下部分的生物现存量大于地上部分,地下/地上生物量比率为2.33～3.64,平均2.96,碳储量是地上部分的近3倍;长江口典型芦苇带湿地具有很强的固碳能力,达1.11～2.41 kg·m-2·a-1,是全国陆地植被平均固碳能力的2.3～4.9倍,全球植被平均固碳能力的2.7～5.9倍.     

鄱阳湖不同湿地植物群落光合碳储量及分配

稳定性碳同位素自然丰度(¹³C)表征生态系统碳循环关键过程,为了追踪陆地生态系统碳的动态及其分配,通过采用¹³C脉冲标记对不同植物光合碳分配及其向地下输入特征进行研究,探讨鄱阳湖不同湿地植物群落(藜蒿群落、水蓼群落、苔草群落和芦苇群落)连续4年(2015—2018年)光合碳储量及分配及其相关影响因素。结果表明:(1)2015—2018年土壤有机碳含量和有机碳储量平均值均呈一致的变化规律,其中以表层土壤最高,随土层深度的增加逐渐降低,20—40 cm以下土壤有机碳含量变化范围相对较小; 60—80 cm土壤有机碳含量最低; 土壤¹³C含量随土层深度的增加呈逐渐增加趋势,其中不同土层大致表现为藜蒿群落>水蓼群落>苔草群落>芦苇群落。(2)2015—2018年不同湿地植物群落土壤养分含量、地上和地下生物量平均值呈一致的变化趋势,均表现为藜蒿群落<水蓼群落<苔草群落<芦苇群落,不同植物群落差异均显著(p<0.05); 而全磷含量呈相反的变化趋势,不同植物群落差异均显著(p>0.05)。(3)脉冲标记当天不同植物¹³C值均表现为叶>茎>根>土壤,具体表现为藜蒿群落>水蓼群落>苔草群落>芦苇群落,这表明不同植物根部对光合固定新碳的富集程度较大。标记当天,不同植物地上¹³C固定百分比例较高,说明标记的效率较高且分配差异较大; 脉冲标记21 d后,¹³C值下降,固定的光合碳转移到土壤中的含量显著增加。(4)标记后植物-土壤系统各组分固定¹³C量占净光合¹³C总量分配比例呈现茎>叶>根>土壤的趋势,光合碳在不同植物各部分以及土体中都有所增加,主要集中在地上部分。(5)相关性分析结果表明,地上生物量与茎叶¹³C含量显著正相关(p<0.05),地下生物量与根和土壤¹³C含量显著正相关(p<0.05); 由此说明地上和地下生物量对光合碳的分配起着主导作用,有利于对地下碳平衡过程和固碳减排的理解。     

白洋淀湿地典型植被芦苇储碳固碳功能研究

湿地生态系统具有很强的储碳、固碳能力,在全球碳循环中占有重要地位。在实地调查和实验室测定的基础上,研究了白洋淀湿地芦苇（Phragraites austrdis（Cav．）Trin．Ex Steudel）的现存生物量和初级生产,并根据光合作用原理测算了其碳储量和固碳能力,进而从光能利用率的角度探讨了其固碳潜力。结果表明,白洋淀湿地芦苇的碳储量较大,为2．52-3．44kg·m^-2,平均2．9kg·m^-2,且地下部分的生物量大于地上部分,两者比值为2．38—3．30,平均2．90,地下部分碳储量是地上部分的近3倍。白洋淀湿地芦苇具有较强的固碳能力,为0．82～1．65kg·m^-2·^-1,是全国陆地植被平均固碳能力的1．7～3．4倍,全球植被平均固碳能力的2．0-4．0倍。白洋淀湿地芦苇的光能利用率仅为0．6％-1．2％,若提高到植物理论最大光能利用率5％～6％,则固碳能力可较目前提高3．2-9．0倍,达到6．60-8．25kg·m^-2·a^-1,潜力很大。     

等高反坡台阶整地对坡耕地农田耗水及水量平衡的影响

为了探讨等高反坡阶整地措施对红壤坡耕地农田耗水及水量平衡的影响,于2017年5月—2018年9月期间,通过野外定位监测大气降雨量、农田蒸发量等指标,利用双作物系数法获得农作物耗水规律,进一步探究了农田的水量平衡特征。结果表明:与对照样地相比,布设有等高反坡台阶的样地整个生长期的玉米耗水量减少7%～12%,作物蒸散量减少8%～12%,作物蒸腾量与总耗水量的比例为64%～70%,比未布设的样地增加了28.7%～30.1%。此外,布设有反坡台阶的坡耕地土壤水分利用量要大于未布设的坡耕地。试验表明等高反坡阶可以提高水分的利用效率,减少土壤水分的蒸发,具有蓄水、节水的作用。     

等高反坡阶措施对滇中红壤坡耕地土壤贮水量的影响

为探讨布设等高反坡阶后土壤水分驱动特征,揭示其水源涵养能力,以滇中昆明市北郊松华坝迤者小流域为研究区,采用野外监测与室内测试分析相结合的方法,分析了2017年5月1日-2018年4月30日期间不同土层深度（0-100 cm）土壤贮水量时空变化特征及其与其他物理性质的关系。结果表明:（1）试验期间雨季和旱季降雨量分别为528.5,41.5 mm,占试验年降雨量的92.7%,7.3%,I₃₀（最大30分钟雨强）与降雨量的整体变化趋势一致;（2）布设等高反坡阶后,各土层平均土壤贮水量较原状坡耕地在雨季和旱季分别增加9.6%~13.5%,10.0%~23.9%;（3）布设等高反坡阶后坡耕地土壤贮水量变异系数明显减小（p<0.05）,各土层深度下土壤贮水量变异系数的大小为:20 cm > 40 cm > 60 cm > 80 cm > 100 cm;（4）土壤贮水量随土层深度的增加明显减弱,布设等高反坡阶对坡耕地土壤贮水量的影响表现为40 cm > 20 cm > 60 cm > 80 cm > 100 cm;（5）等高反坡阶处理和不同土层深度交互作用对土壤贮水量的影响显著,修正模型平方和达到48 149.124。综上,等高反坡阶处理对坡耕地土壤的贮水能力具有明显的提高作用,对坡耕地地表径流拦蓄、增加水分入渗和减少土壤流失改善作用显著。     

石羊河流域干旱荒漠区人工梭梭林对土壤碳库的影响

采用野外调查与室内分析相结合的方法,研究石羊河流域民勤干旱沙区种植人工梭梭林4,13,36年后的土壤有机碳(Soil organic carbon,SOC)、无机碳(Soil inorganic carbon,SIC)、全氮(Total nitrogen,TN)和总碳(soil total carbon,TC)含量及储量变化特征。结果表明:流动沙地种植梭梭后,0-50cm层灌丛下和行间SOC和TN含量总体随造林年限增加而增加,5-50cm层灌丛下SIC含量在13年梭梭林地最高。36,13年林地0-50cm层灌丛下SOC和TN储量均高于行间,而13年灌丛下SIC储量低于行间,4年灌丛下5-50cm层SOC、TN和SIC储量均低于行间。0-50cm层土壤有机碳、无机碳、全氮储量增幅分别为102.44%,24.66%,54.55%,36年林地SOC和TN储量随土层加深先降低后增加,但4,13年和流动沙地SOC、SIC和TN储量均随土层加深而增加。土壤有机碳占总碳比例随造林年限增加而增加。相关分析结果表明,土壤颗粒组成、造林年限、土层深度等与土壤有机碳和全氮储量显著相关(P0.01)。民勤干旱沙区造林提高了土壤碳库截存量,并且随林龄增长而增长。     

中国退耕还林工程固碳现状及固碳潜力估算

为了科学评估中国退耕还林工程的固碳能力,收集整理了退耕还林一期工程（1999—2010年）详细的造林资料,结合中国主要树种的蓄积量（生物量）生长曲线和退耕还林前后土壤有机碳变化特征及各树种碳储量计算的相关参数,估算退耕还林工程1999—2050年的固碳量及其变化。结果表明：截至2010年,退耕还林工程造林总固碳量（土壤和植被）为355.87 Tg;工程实施期间,造林后期固碳量显著大于造林前期,平均每年固碳量为29.66 Tg;工程林固碳增汇潜力不断增加,预计到2050年中国退耕还林工程的固碳增汇潜力为1 234.04 Tg。因此,中国的退耕还林工程产生了巨大的碳汇效益。     

Effects of Tillage Methods on Soil Carbon and Wind Erosion

Current interest in soil‐conserving tillage in China has developed from the concern that Chinese agricultural land loses 73·8 Mg C annually. Previous research has shown that changing from conventional tillage to conservation tillage field management increases soil C sequestration. The aim of this study is to determine if no tillage with stubble retention can reduce soil carbon loss and erosion compared with conventional tillage for a cornfield in northern China. We found that soil organic C storage (kg m⁻²) under conservation tillage in the form of no post‐harvest tillage with stubble retention increased from 28% to 62% in the soil depths of 0–30 cm (p < 0·01) compared with the conventional tillage. Retaining post‐harvest stubble with a height of 30 cm and incorporating the stubble into the soil before seeding the next spring increased soil organic carbon the most. Carbon storage (kg ha⁻¹) in aboveground and belowground biomass of the corn plants in seedling and harvest stages was significantly greater (p < 0·01) with stubble retention treatments than with conventional tillage. Carbon content in root biomass in all treatments with stubble retention was significantly greater than that with conventional tillage. Soil erosion estimates in the study area under conservation tillage with stubble retention was significantly lower than that under conventional tillage during the monitoring period. Given the complexities of agricultural systems, it is unlikely that one ideal farming practice is suitable to all soils or different climate conditions, but stubble retention during harvesting and incorporation of the stubble into soil in the next spring appears to be the best choice in the dry northern China where farmlands suffer serious wind erosion. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.     

Carbon storage under different grazing management in the typical steppe

Understanding the carbon storage is necessary to understand how grassland ecosystems would respond to natural and anthropogenic disturbances under different management strategies. Carbon storage was investigated in aboveground biomass, litter, roots and soil organic matter (SOM) in eight sites that were floristically and topographically similar, but had been subjected to different years of grazing exclusion and different grazing intensities. The primary objective of this study was to ascertain the effect of different grazing management regimes on carbon storage in the typical steppe ecosystem of China. The results revealed that the total carbon stored in aboveground biomass, litter, roots and SOM (the top 100cm soil layer) varied from 9.29 to 18.51 kg m². Over 94% of the carbon stored in the SOM, with minor storage in other pools. Soil carbon storage decreased substantially with grazing intensity and the six years of grazing exclusion had a higher storage than 32 and 15 years grazing exclusion. The carbon storage trend observed in these treatments suggests that moderate grazing as well as mowing can improve the carbon sequestration and the longer fencing year is not better for carbon accumulation of typical steppe in China.     

Greater humification of belowground than aboveground biomass carbon into particulate soil organic matter in no-till corn and soybean crops

Quantifying the amount of carbon (C) incorporated from decomposing residues into soil organic carbon (C_S) requires knowing the rate of C stabilization (humification rate) into different soil organic matter pools. However, the differential humification rates of C derived from belowground and aboveground biomass into C_S pools has been poorly quantified. We estimated the contribution of aboveground and belowground biomass to the formation of C_S in four agricultural treatments by measuring changes in δ¹³C natural abundance in particulate organic matter (C_POM) associated with manipulations of C₃ and C₄ biomass. The treatments were (1) continuous corn cropping (C₄ plant), (2) continuous soybean cropping (C₃), and two stubble exchange treatments (3 and 4) where the aboveground biomass left after the grain harvest was exchanged between corn and soybean plots, allowing the separation of aboveground and belowground C inputs to C_S based on the different δ¹³C signatures. After two growing seasons, C_POM was primarily derived from belowground C inputs, even though they represented only ∼10% of the total plant C inputs as residues. Belowground biomass contributed from 60% to almost 80% of the total new C present in the C_POM in the top 10 cm of soil. The humification rate of belowground C inputs into C_POM was 24% and 10%, while that of aboveground C inputs was only 0.5% and 1.0% for soybean and corn, respectively. Our results indicate that roots can play a disproportionately important role in the C_POM budget in soils. Keywords Particulate organic matter; root carbon inputs; carbon isotopes; humification rate; corn; soybean.