农业土壤碳汇研究进展

土壤碳库在陆地生态系统碳库中占比达到90%以上，是植被碳库的3～4倍、大气碳库的2～3倍。为了充分发掘土壤碳库巨大的减排增汇效益，实现中国2060年前碳中和的目标，对农业土壤碳汇进行了综述。在土壤碳库中，农业土壤碳汇具有极大减排潜力和减排成本优势，是应对气候变化的重要途径。虽然土壤碳汇潜力十分可观，但目前土壤碳汇研究仍然滞缓，目前农业土壤碳汇研究主要面临研究缺乏全面性且碳排放计算指标单一、对土壤碳汇研究内容没有与时俱进和空间差异分析方法无法揭示差异来源三重挑战。为了挖掘土壤碳库巨大的减排增汇效益，从4个方面对农业土壤碳汇进行了综述，具体表现为：从农业土壤对碳达峰、碳中和的影响方面对农业土壤碳汇进行概述；从农业土壤碳排放及其成因、农业土壤碳排放的区域差异及动态演变、农业土壤碳汇及其减排3个方面对农业土壤碳排放和减碳措施进行梳理；对农业土壤碳汇研究方向与策略提供相关建议；并对农业土壤碳汇进行了展望。这将为减少农业土壤碳排放，建立健全绿色低碳循环发展体系提供理论依据。     

辽宁省乔木林的碳储量和碳密度研究

为更好地了解辽宁省森林的碳汇能力,基于森林资源“一张图”数据对乔木林的碳储量和碳密度进行研究。针对乔木林各林种的不同龄组、各龄组的不同林种的碳特征值进行估算和比较分析,进而对辽宁省森林资源的固碳功能进行分析。研究认为,防护林中中龄林碳储量权重最大,面积权重幼龄林最大;特种用途林中成熟林的碳储量权重最大,面积权重成熟林最大;用材林中中龄林的碳储量权重最大,面积权重幼龄林最大;薪炭林中幼龄林的碳储量权重最大,面积权重也是幼龄林最大;幼龄林、中龄林、近熟林、成熟林和过熟林都是防护林的碳储量最高。研究结果可为森林经营管理、环境保护政策的提出等提供数据支撑。     

海河流域农田林网碳储量及其潜力评估

海河流域是中国农田林网建设的主要地区之一,准确评估海河流域农田林网的碳储量及其潜力对区域碳汇核算有重要意义。笔者基于高分辨率遥感影像、海河流域耕地面积和林网内速生杨生物量的实测数据,构建了适用于农田林网碳储量及潜力评估的方法。结果表明,当前海河流域农田林网碳储量为（0.97~1.55）×106 t,年累积量为（0.13~0.21）×106 t/a;如果适宜的田间道路全部建成林网,则碳储量可增至（4.71~7.53）×106 t,相应的年累积量为（0.63~1.01）×106 t/a。海河流域农田林网碳储量巨大,且仍有较大建设潜力,加强农田林网管理和建设水平,对于增加区域生态系统碳汇,开辟农业区固碳增汇的新途径具有重要意义。     

秦岭火地塘林区主要森林类型碳储量和碳密度估算

火地塘林区地处秦岭南坡中段,是中国暖温带向亚热带气候的过渡带。林区森林主要为天然次生林, 树木种类丰富并具有明显的垂直分异性。准确估算森林碳储量在研究全国乃至全球碳平衡中起着重要的作用。笔者基于生物量的回归方程, 估算该林区主要森林类型碳储量和碳密度的大小，并运用GIS软件Citystar(4.0)进行数据的空间分析。结果显示：不同树种随海拔高度呈垂直地带性分布。华山松和红桦的分布范围广，且碳储量大小明显高于其它三种类型的；锐齿栎、油松主要分布于中低海拔地带；华北落叶松的平均碳密度值最大；锐齿栎和红桦的平均碳密度接近但低于华北落叶松的；油松和华山松的平均碳密度接近且较低。     

太行山区刺槐林的生物量与碳汇量

为了评估刺槐林的碳汇量和测定其生物量计量参数,为编制土地利用和林业温室气体清单提供基础数据,依据太行山区60块刺槐林生物量样地的调查资料,对不同龄级的林分生物量和碳汇量进行了研究。结果表明,生物量扩展系数(BEF)和根冠比(R)随林龄、胸径变化表现为负相关关系;刺槐幼龄林的BEF=1.535±0.127,R=0.530±0.102,n=15;中龄林BEF=1.371±0.038,R=0.381±0.045,n=45;分别建立了小班和林分2个水平尺度的生物量和碳汇量估计模型,表明林分生物量、碳汇量与蓄积量间呈线性回归关系;建立了碳汇量增长模型,推算本区刺槐林年平均碳汇量为1.79 t/hm2,有较高碳汇潜力。     

云南省农田生态系统碳足迹及其特征分析

为指导云南省农田生态系统碳减排措施的合理制定，以《省级温室气体编制指南(试行)》为依据，研究了云南省2008—2020年农田生态系统碳排放当量、碳汇以及碳足迹的演化特征，提出了未来农业发展减排固碳的主要措施。基于2008—2020年云南省农田生产投入、作物种类及产量等相关数据，运用碳足迹分析方法对云南省农田生态系统的碳排放当量与碳吸收量进行系统性分析。结果表明：一方面，农田生态系统少量的CH₄、N₂O等温室气体排放不容忽视，云南省农田生态系统的直接碳排放量、氧化亚氮碳排放当量以及甲烷碳排放当量成为农田温室气体排放最为主要的3个因素。另一方面，2008—2017年云南省温室气体碳排放当量逐年增加，随后呈逐年递减的变化趋势，当量碳排放强度呈波动式变化，其中秸秆焚烧、化肥降解以及柴油燃烧为主要的直接碳排放源，N₂O、CH₄为主要的当量碳排放源；碳吸收强度呈波动式变化，作物中的玉米和甘蔗碳吸收量远大于其他农作物，是主要的固碳源，蔬菜和瓜类具有一定的增汇潜力，农作物有从粮食作物向经济作物转变的趋势；碳足迹呈先...     

烟田生态系统碳收支研究

农业生态系统碳平衡对评估陆地生态系统的源和汇具有重要意义,针对烤烟生长及管理的特殊性,研究烟田生态系统碳收支,为提升烟田管理及农业碳汇估算提供依据。本研究以定位试验为平台,以单施化肥处理为研究对象,于2015—2017年观测了烤烟生长季的碳收支。研究结果表明,烤烟生物量平均为(5832.10±537.32) kg hm?2;烟株碳含量平均为(42.14±0.05)%,累积固碳量为(2459.25±233.78) kg hm?2。烤烟根系碳占烟株碳比例较高,平均为24.94%。烤烟生长季湿沉降碳达到了115.32 kg hm?2,干沉降碳量为6.54 kg hm?2,两者占根系碳的20.01%。烟生长季碳输出总量为2464.98kghm?2,其中CO2排放碳占碳支出的98.99%,径流损失碳占支出的0.76%,淋溶损失碳占支出的0.25%。烟田生态系统对大气而言是弱碳汇,碳汇量116.13kghm?2。虽然烤烟固碳总量相对较低,但其根系对土壤碳贡献却相对较高。     

柳州市短周期桉树人工林生态系统碳储量研究

通过野外调查和实验室材料分析,对广西柳州市短周期桉树(Eucalyptus sp.)人工林生态系统碳含量、碳储量进行了研究。结果表明：2年、3年、4年桉树人工林的林下植被含碳率分别为41.9%、41.1%、40.85%,彼此间差异未达到显著水平（P<0.05）。桉树人工林枯落物含碳率表现为：2年>4年>3年。0~60 cm土层含碳率变化幅度为0.32~0.65%。4年桉树人工林碳储量分别是2年、3年的2.16、1.18倍。桉树乔木层碳储量表现出随林龄的增加而加大的趋势。3年、4年桉树林乔木碳储量占总碳储量的比例分别为38.61%、57.42%,在生态系统总碳储量中贡献率较高。2年、3年、4年桉树人工林林下植被碳储量分别占其总碳储量的0.86%、2.69%、1.49%,枯落物碳储量分别占其总碳储量的8.55%、3.98%、2.62%。林下植被和枯落物碳汇贡献率较低。2年、3年、4年桉树人工林壤碳储量分别为37.54、46.92、39.2 t/hm2,彼此间无显著差异,桉树人工林0~20 cm碳储量占了整个土壤碳储量的41.2%,20~40 cm碳储量占整个土壤碳储量的31.88%,可见0~40 cm土壤碳储量成为土壤的主体。乔木和土壤碳储量成为短周期桉树人工林重要的碳储存库,本研究为本地区提供了短周期桉树人工林生态系统碳储量数据。     

基于统计资料的桑园碳汇估算模型的构建——以四川省为例

针对当前桑园基础资料相对缺乏而限制了桑园碳汇评估的客观现实,本研究以统计资料较为完整的蚕茧产量数据为基础,在假设四川地区所有桑园都采用片叶育进行养蚕的前提下,提出了基于统计资料的桑园碳汇估算模型（mulberry garden carbon sequestration estimation model,MCSD,以下简称：本研究模型）。本研究以森林生态系统碳储量计量指南的灌木模型（shrub model of the forest ecosystem carbon storage measurement guide,SMFC,以下简称：对照模型）为对照,对比了两者在计量2000—2018年四川省桑园桑树碳汇贡献的差异。结果发现：（1）本研究模型估算出四川桑园桑树年均碳密度为10.13 t/hm²,折算出四川桑园2018年碳储量为142.39万t。（2）桑叶和桑枝作为桑园碳汇的主要来源,其碳汇量分别占桑园总碳汇量的44.44%和26.65%。（3）以2000年为基准,本研究模型估算出2000—2018年间四川桑园的碳储量累积达1636.25万t。（4）到2018年,桑叶和桑枝的累积碳汇贡献分别占比60.94%和36.55%。（5）而对照模型的计算结果比本研究模型低了10.73%,且未考虑桑叶收获年和收获量的问题,不能全面地反映桑园的累积碳汇贡献。桑园碳汇评估是实现中国“碳达峰”和“碳中和”目标不可或缺的一个重要内容,本研究结果对于未来标准化评估中国不同地域不同利用方式下桑园生态系统碳汇效应提供了参考。     

仁用杏林生物量研究

为探究退耕还林树种仁用杏的固碳价值,进行了仁用杏不同林龄生物量特征研究。采用标准木法(乔木层)和样方收获法(草本层、枯落物层)分别获取6a(初产期)、12a(盛产期)、18a(盛产后期)张家口小五台山地区仁用杏生物量,并分析其结构组成、分配规律和变化趋势。结果表明：(1)不同林龄仁用杏林的总生物量随着年龄的增大而增加,6a、12a、18a仁用杏生物量分别为15.81t.hm_-2、31.43t.hm_-2、50.53t.hm_-2;(2)在整个生态系统中,乔木层生物量占绝对优势,分配率高达83.72%~96.11%,按林龄从小到大分别为13.11t.hm_-2、30.19t.hm_-2、44.97t.hm_-2,其次为草本层,占1.46%~10.82%,枯落物层所占比重最小,仅为2.43%~5.46%;(3)不同林龄乔木层各器官生物量分配规律不同,6a为干>枝>根>叶>果实,12a和18a均表现为枝>根>干>果实>叶。仁用杏器官生物量分配规律与用材林及其他经济林均有较大差异。     

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 通过对四川省温江、双流两地不同设施种植年限土壤中微生物数量及其生物量碳的研究，结果表明，不同设施种植年限大棚土壤中的微生物数量是露地的1.63~3.50倍，且大棚土壤中好气性微生物总数随种植年限的增加有逐渐降低的趋势，三大微生物数量占微生物总数的比例中，细菌表现为随设施种植年限的增加而增加；放线菌和真菌表现为下降；露地土壤微生物多样性指数分别是设施年限为1a、2a和4a的大棚土壤的1.29倍、2.28倍和3.45倍，前者明显高于后者。随设施年限的增加，土壤微生物生物量碳、有机碳及微生物对有机碳的利用率都表现     

基于Agro-IBIS模型的新疆农田生态系统净初级生产力时空动态及其对气候变化的响应模拟研究

为了系统地了解干旱区农田生态系统碳动态及其对气候变化的响应,笔者利用基于过程的新型全球动态植被模型(Agro-IBIS)模拟了1979—2009年间新疆农田生态系统净初级生产力(NPP)的时空变化,并通过相关性分析揭示农田NPP对不同气候因子和CO2浓度变化的响应。结果表明,在1979—2009年间,新疆农田NPP平均值为723.78 g C/(m2·a),总碳储量约为237.15 Tg C,净农田生态系统碳交换量(NEE)年平均值为-63.36 g C/(m2·a),并总体上呈碳汇特征。对新疆农田NPP的空间变化而言,除了在天山地区绿洲农田NPP出现较小幅度的减少外,总体变化呈逐步增加趋势。31年来,新疆农田年度NPP总量与年均气温的相关性比与降水量的相关性较高。说明以灌溉对新疆干旱区绿洲田生产力的影响远大于自然降水。经验证,Agro-IBIS模型对于新疆农田生态系统碳收支的模拟结果合理,可以为中国西北干旱区农田生态系统的固碳潜力的模拟预测和科学制定区域碳管理政策提供科学依据。     

基于Agro-IBIS模型的新疆农田生态系统净初级生产力时空动态及其对气候变化的响应模拟

为系统地了解干旱区农田生态系统碳动态及其对气候变化的响应,笔者利用基于过程的新型全球动态植被模型(Agro-IBIS)模拟了1979—2009年间新疆农田生态系统净初级生产力(NPP)的时空变化,并通过相关性分析揭示农田NPP对不同气候因子和CO_2浓度变化的响应。结果表明,1979—2009年新疆农田NPP平均值为723.78 g C/(m~2·a),总碳储量约为237.15 Tg C,净农田生态系统碳交换量(NEE)年平均值为-63.36 g C/(m~2·a),并总体上呈碳汇特征。对新疆农田NPP的空间变化而言,除了在天山地区绿洲农田NPP出现较小幅度的减少外,总体变化呈逐步增加趋势。31年来,新疆农田年度NPP总量与年均气温的相关性比,与降水量的相关性较高。说明灌溉对新疆干旱区绿洲田生产力的影响远大于自然降水。经验证,Agro-IBIS模型对于新疆农田生态系统碳收支的模拟结果合理,可以为中国西北干旱区农田生态系统固碳潜力的模拟预测和科学制定区域碳管理政策提供科学依据。     

黄土高原杨树人工林的细根生物量与碳储量研究

为了解细根生长、周转及其对土壤碳库的贡献,以太原地区杨树人工林(Populus tomentosa)为研究对象,采用连续取土样法及分解袋法,研究了细根(＜ 2 mm)的垂直分布、季节动态、年生产量及碳储量。结果表明：0~40 cm土层细根生物量为241.8 g/m2,其中活细根生物量为168.0 g/m2,约占细根总生物量的69.5%。细根主要集中于0~10 cm土层,且随土层加深而递减。细根生物量还具有明显的季节变化,最大值出现在8月,最小值出现在4月。细根年分解量为35.3 g/m2,年死亡量为98.2 g/m2。细根年生产量估计为216.6 g/m2,年周转率为1.29次。0~40 cm土层细根总碳储量为97.4 g?C/m2,每年由于细根死亡向土壤碳库输入的碳量约为39.6 g?C/m2。土壤全氮含量和土壤含水量是影响细根垂直分布的主要因素,而细根季节动态与土壤水分及气候特点密切相关。由于本研究区地处黄土高原,土壤水分短缺是导致细根生产量偏低的主要原因,且影响细根周转及其向土壤有机碳库的碳输入。     

河北省柏乡县土地整理项目的碳排放效应研究

为研究土地整理项目中的碳排放效应,明确土地整理的碳排放及其测算方法,分析土地整理碳减排潜力,以河北省柏乡县固城店镇土地整理项目区为研究区域,基于能源消费及土地利用变化,采用IPCC清单法,分析土地整理施工工程中包含土地平整工程、灌溉和排水工程、田间道路工程以及农田防护工程4个方面的碳排放及区域土地利用变化导致的碳排放。结果表明：柏乡县土地整理项目能源消费导致的碳排放总量为469.77 tC,土地平整工程的碳排放比例最大,高达78.44%,田间道路工程及灌溉和排水工程分别占15.69%,5.86%。从单位投资额碳排放量和单位投资比率的碳排放比例上看,田间道路工程和灌溉与排水工程投资的生态效应优于土地平整工程。柏乡县土地整理导致的土地利用变化使得区域土壤和植被碳储量增加了748.58 tC,其中未利用土地的碳储量变化最大。土地利用结构调整后增加的碳储量是整个施工过程中的碳排放量的1.59倍。柏乡县土地整理后项目区碳储量增加了278.81 tC,表现出碳汇效应。研究结果表明,为了降低土地整理的碳排放量,应当减少土地平整工程量,提倡使用清洁型燃料,并优先考虑碳密度较低的地类作为耕地来源,并在耕种过程中减少化肥和农药施用量,提高耕地产能。     

1980—2020年黑龙江省土地利用碳排放时空分异研究

土地利用碳排放时空分异格局研究对于指导区域实现碳中和目标具有重要意义。本文以1980—2020年黑龙江省遥感影像和能源消耗数据为基础，采用土地利用碳排放计算和碳排放风险指数测算模型，结合土地利用转移矩阵、ArcGIS空间分析等方法，对黑龙江省土地利用现状、碳排放时空格局以及碳排放风险进行分析。结果表明：黑龙江省主要用地类型为耕地和建设用地且面积逐年增加，建设用地是最主要的碳源，林地、草地和水域面积逐年下降，林地是最主要的碳汇。1980—2020年黑龙江省土地利用碳排放量呈现不同程度的上升，在碳源方面，总碳源量呈现出波动上升的变化趋势；在碳汇方面，总碳汇量逐年降低。2000—2020年各市域碳排放总量呈现不同程度的增加，其中2000—2010年增速较快，2010—2020年增速较缓，2000—2020年各市域碳排放空间差异性逐渐显著，风险等级逐年升高。依据相关分析结果，本文期望为黑龙江省低碳土地利用模式和碳减排政策提供参考，为中国“双碳”目标的实现提供决策支持。     

云南哀牢山湿性常绿阔叶林土壤碳分布特征

通过调查亚热带森林生态系统中各类属性土壤碳在2种不同类型土壤剖面中的分布规律,分析和探讨原生土和淤积土在森林土壤碳循环过程中发挥的重要作用。本研究地点位于云南省哀牢山亚热带中山湿性常绿阔叶原生林生态系统,以海拔高度较高的上游森林原生土和海拔高度较低的下游灌草淤积土为采样点,沿着土壤剖面分层取样,重点研究土壤剖面根层(0~45 cm)土壤中全碳、活性有机碳、微生物量碳、可溶性碳和水溶性碳的垂直分布规律。研究结果表明：本研究过程中所调查的5类不同属性土壤碳在两种不同类型土壤剖面中均呈衰减指数式分布。土壤全碳、活性有机碳和水溶性碳在淤积土中的平均含量均显著高于原生土;土壤微生物量碳在2种类型土壤剖面中的平均含量差异不显著;而土壤可溶性碳在淤积土中的含量显著低于原生土,说明在哀牢山亚热带中山湿性常绿阔叶原生林生态系统中原生土和淤积土在储存不同属性土壤碳和碳循环方面发挥着不同作用。本研究结果充分证明不同属性土壤碳在同一亚热带森林生态系统不同类型土壤剖面中虽然垂直分布规律一致,但是平均储量存在着明显的空间异质性,这为全球热带和亚热带森林生态系统中土壤碳库不同属性土壤碳的估算和不同类型土壤碳循环的研究提供新的理论依据和研究方向。     

中国三系杂交稻恢复系资源的遗传多样性

以来自全国6个稻区16个省（市、自治区）及外引的128份三系杂交稻恢复系为试验材料，采用均匀分布于水稻12条染色体的36对SSR引物及9个表型性状标记进行遗传多样性分析。根据SSR标记检测结果，基于遗传距离的Neibor-jointing聚类显示128份恢复系可分为6个类群，籼亚种（83.2%）和野败型（82.6%）大多数分布于类群1和类群2，粳亚种（81.5%）和BT型（78.6%）大部分聚在类群3，红莲型（75%）相对集中于类群1。系谱分析显示，含有IR24血缘的材料分布于4个聚类群，而明恢63及其衍生系则分布非常集中。36对SSR引物在128份恢复系中共检测出281个等位变异，平均每个位点8.0个，平均遗传多样性指数(He)为0.6190，其中籼亚种（0.5770）略高于粳亚种（0.5656），但未达显著水平。按恢保类型，BT型(0.5816)>野败型(0.5705)>红莲型(0.4989)，野败型与BT型无显著差异，但二者均显著高于红莲型。按不同地理来源，He呈现南方稻区大于北方稻区，以华中双单季稻稻区(0.6057)最高，与其他稻区差异极显著差异；其次为西南高原单双季稻稻区(0.5326)；华北单季稻稻区(0.3902)最小，与其他稻区也差异极显著。表型性状检测的标记表明，平均Shannon-Weiner多样性指数为1.3980，其中籼、粳亚种分别为1.3746和1.3789，未达显著差异；不同恢保类型表现为BT型(1.4026)>野败型(1.3567)>红莲型(1.1732)。表型性状与SSR标记结果表现出一致性，相关系数分别为0.9981*（按亚种）、0.9418（按恢保类型）和0.8835**（按稻区）。     

不同林龄沙地云杉根际外生菌根真菌群落结构高通量测序分析

沙地云杉(Picea mongolica)有"生物活化石"之称,是中国特有的针叶林树种,具有重要的科研价值。外生菌根真菌是森林生态系统重要的组成部分,然而沙地云杉的外生菌根真菌研究非常少。本研究以内蒙古白音敖包林场沙地云杉根际外生菌根真菌为研究对象,并选取不同林龄即20a和80a的沙地云杉,通过高通量测序分析揭示沙地云杉外生菌根真菌多样性及不同林龄沙地云杉外生菌根真菌群落结构差异。本研究共获得80个外生菌根真菌OTUs,隶属于担子菌门和子囊菌门的19个真菌支系,其中丝盖伞(Inocybe)、蜡壳菌(Sebacina)、拟小垫革菌(Tomentellopsis)等为沙地云杉根际外生菌根真菌的优势进化支序。20a和80a树龄的沙地云杉根际外生菌根真菌的优势进化支序不同,β多样性存在显著差异,且不同林龄的外生菌根真菌具有特定的指示物种类群。     

森林温室气体排放的研究态势分析

为了解森林温室气体排放的研究现状及发展趋势,基于文献计量学方法,借助VOSviewer和Citespace工具对Web of Science核心数据库中2017—2021年发表的文献进行统计和可视化分析。结果表明：（1）全球森林温室气体排放研究领域的文献逐年增长,且高发文期刊的影响因子较高。中国和美国的发文量远超其他国家,两国之间合作最为密切,且与其他核心国家几乎都有合作关系。（2）中国科学院、中国科学院大学和中国林业科学院的发文量进入世界前10名,在全球影响力较大,同时也是国内最主要的研究力量。（3）来自德国的Corre M D和Veldkamp E作发文量与中国的Peng Ch发文量并列第一,同一聚类内的作者合作较多,但不同聚类作者之间的交流仍然需要加强。（4）全球气候变暖与森林土地利用的改变对温室气体排放的规律和作用机制,以及如何完善数据模型和提高监测技术手段是该领域的研究重点和热点。因此,鉴于中国在该研究领域的较高综合实力,如何更加准确地确定国内森林碳储量分布显得尤为重要,为促进“碳中和”目标的实现,碳汇交易机制的确立及城市碳交易市场的试点和普及将是未来的重要工作。