陆地生态系统土壤有机碳储量研究进展

目前,土壤有机碳储量日益成为全球变化和陆地生态系统碳循环研究的前沿和热点问题,其中土壤有机碳又是全球碳循环中最为复杂、受全球气候变化影响最大的部分.本研究结合土壤有机碳储量研究的国内外报道,介绍了陆地生态系统中土壤有机碳库特点及研究意义,总结了当前土壤碳储量研究的5种主要方法(土壤类型法、植被类型与生命地带法、GIS估算法、模型估算法、相关关系统计法)及其各自特点、存在的问题.同时,通过土壤理化特性、气候条件、CO2浓度、土地利用、土地管理等5个方面简要评述了各种因素对土壤碳的积累与循环的影响,并对土壤有机碳储量今后的研究方向进行了展望.     

营养调控对虎林湿地土壤碳库的影响

湿地生态系统是地球上重要的有机碳库,湿地植被和土壤碳储量丰富、碳密度高,湿地土壤碳的循环对全球大气碳的收支平衡以及全球气候变化也可产生重大影响。选取虎林平原沼泽湿地为研究对象,不同营养调控处理如下对虎林湿地碳库、碳储量影响进行研究,并探索增加虎林典型湿地土壤碳库的规律和最佳方案的施肥量进行试验,结果表明:处理4即N肥(40kg/hm2+小叶章原位还施)、P肥30kg、K肥25kg/hm2效果最好,不但有利于植物的生长、土壤碳库的积累,还可以研究湿地结构与功能、典型湿地的保护管理及其可持续利用等方面的研究提供科学依据。     

湿地土壤有机碳稳定性的微生物学影响机制

湿地是陆地生态系统的重要碳库,其土壤有机碳是全球碳循环的重要组成部分。土壤微生物活性因子直接参与土壤物质循环,是湿地土壤有机碳分解周转的主要内在驱动因子,是反映土壤有机碳早期变化的敏感性指标。从微生物区系组成、微生物群落功能多样性、微生物量、酶活性和微生物呼吸等方面综述了影响湿地土壤碳周转的微生物学机制,对深入解析湿地土壤有机碳的迁移转换,阐明湿地土壤碳动态变化具有重要意义。最后分析了当前研究中存在的不足并对今后的研究方向提出建议。     

北疆盐湖湿地土壤有机碳分布特征及储量

盐湖湿地作为陆地生态系统的重要组成部分,土壤有机碳的变化将直接影响到全球生态系统的碳平衡,而针对内陆干旱半干旱区盐湖湿地土壤碳储量研究较为缺乏。为探讨我国内陆盐湖湿地土壤有机碳分布特征及储量,通过采取新疆北部盐湖巴里坤盐湖、达坂城盐湖土壤样品以及参考前人研究成果,分析土壤有机碳和有机碳密度特征及其在土壤剖面上的分布差异,并对北疆盐湖湿地土壤有机碳储量进行估算。盐湖湿地土壤有机碳为5.07~28.86g/kg,平均含量为15.50g/kg,土壤有机碳随土层深度的增加而减小,分配比例逐渐降低,相同土层含量变异较强。盐湖湿地土壤有机碳密度1.38~6.38kg/m2,平均值为4.32kg/m2,高于全国湿地平均水平。北疆盐湖湿地面积4 138.37km2,0~100cm土壤有机碳储量约为1 034.95×108 kg。盐湖湿地土壤平均碳密度约为全国水平的两倍,表明内陆盐湖湿地土壤是一个巨大的有机碳库。内陆盐湖湿地土壤有机碳分布特征与储量的研究,将为干旱半干旱区湿地生态系统碳循环研究以及适应气候变化的生态系统管理提供基础数据。     

陆地生态系统碳氮过程对大气CO_2浓度升高的响应与反馈

大气二氧化碳(CO_2)浓度升高是影响陆地生态系统碳氮循环的主要气候变化因子之一。大气CO_2浓度升高促进植被生长和光合产物积累,进而增加土壤碳库储量。同时,大气CO_2浓度升高引起土壤生物和非生物环境的改变会导致土壤温室气体排放的变化,形成对气候变化的反馈效应。目前,国际上有关大气CO_2浓度升高导致陆地生态系统碳汇效应的增加与其所引起的土壤温室气体排放之间的消长关系并不清楚。深入研究和了解陆地生态系统碳氮循环过程对大气CO_2浓度升高的响应和反馈机制对定量评估全球变化背景下陆地生态系统和土壤的固碳潜力具有十分重要的意义。本文综述了陆地生态系统碳氮循环过程对大气CO_2浓度升高的响应和反馈机制及主要驱动因子,发现大气CO_2浓度升高显著促进植被生物量碳的累积和土壤温室气体排放、增加土壤碳氮库储量,但却明显减少土壤活性氮源的供给。大气CO_2浓度升高可降低旱地CH4吸收汇的功能。大气CO_2浓度升高导致温室气体排放增加的源效应完全抵消土壤的碳汇效应,并且抵消近50%以上的陆地生态系统固碳潜力,且随其在大气中富集强度的增加呈减弱趋势。本文还提出大气CO_2浓度升高条件下影响土壤-大气温室气体交换的主要生物和环境控制因子,为气候变化背景下陆地生态系统的碳平衡估算研究提供重要理论基础。     

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(Phragmites australis(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同碳能力,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2.9 kg·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卜部分的近3倍.白洋淀湿地芦苇具有较强的固碳能力,为0.82～1.65 kg·m~(-2)·a~(-1)是全国陆地植被平均同碳能力的1.7～3.4倍,全球植被平均同碳能力的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6.60～8.25 kg·m~(-2)·a~(-1),潜力很大.     

桂东南低山区柳杉人工林生态系统碳储量分配特征

[目的]对南亚热带低山区柳杉人工林碳汇进行研究。[方法]研究广西国营六万林场低山区的31年生柳杉人工林生态系统碳素含量、碳储量及其空间分配特征。[结果](1)柳杉人工林不同器官平均碳素含量变化在498.5～530.3 g/kg,其含量排列为:叶子枯枝树干根蔸枝条细根干皮中根粗根;碳素含量随土壤深度的增加而逐渐减少。(2)低山区柳杉人工林的生态系统碳储量为393.651 t/hm2,其中植被层碳储量占生态系统碳储量的29.22%,而0～100 cm土壤层占70.78%。31年生柳杉人工林年净固碳量估算为3.709 t/(hm2.a),其中乔木层的年净固碳量为3.537 t/(hm2.a)。(3)0～20 cm土壤表层碳储量为132.418 t/hm2,比植被层的碳储量还高。[结论]加强低山区的植被保护,减少表层土壤的水土流失,可有效保持南亚热带低山区土壤对碳的长期吸存和维持。     

森林土壤有机碳模型评述与应用

土壤有机碳(SOC)库是陆地生物圈中最大的碳库,约占陆地总碳储量2/3,而森林土壤碳占全球土壤碳贮量73%,森林SOC储量及其变化直接影响到了全球的碳平衡。森林土壤碳储量及收支计量多采用模型方法,基于研究文献,对现有主要土壤有机质模型的类型、应用对象及其模拟精度等进行简介,重点分析和比较现在常用模型的应用范围、特征及适用对象,并对模型的模拟面积、模型性能、时空尺度及模拟结果等特征进行评估,以CENTURY模型阐述模型模拟机理、计算法则、影响因素、土壤、气候植被等输入参数的不确定性。     

江西省进贤县磨盘洲湿地公园碳储量计算及策略研究

为了探索湿地公园碳储量,通过计量湿地公园的植物地上碳储量、植物地下碳储量、土壤碳储量和湖体碳储量,分析湿地公园碳储量的构成。结果表明:植物碳储量是磨盘洲湿地公园碳储量的主体,为204.367 t,占整个湿地公园碳储量的58.44%;大型乔木的碳储量大多高于小型乔木;不同类型乔木碳储量不同,落叶乔木、常绿乔木、阔叶乔木、针叶乔木的平均碳储量分别为71.90、37.49、54.47、64.21 t/(株·a)。     

气候变化对长江中下游湿地的影响及其响应

气候变化将对湿地水文、生物地球化学过程、水质与水循环、湿地生态功能等产生影响,反过来湿地通过水文和物质循环来影响陆地水文循环、碳储积、局地小气候和生态环境.分析了气候变化对长江中下游地区湿地的影响和湿地对气候变化的响应,以期为开展区域湿地保护和发展提供理论依据.     

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.     

温带长白山天然阔叶林沼泽湿地生态系统碳储量

目的数据性分析了几种沼泽类型的长期碳汇作用、碳储量和固碳能力。目的是为了揭示几种沼泽类型的空间变异规律。方法采用年轮分析仪及相对生长方程法与碳/氮分析仪测定法,研究了生态系统的植被年净固碳量及净初级生产力,主要研究温带长白山沿湿地过渡带环境梯度顺序分布的4种天然沼泽的生态系统碳储量(土壤和植被),这4种沼泽类型包括:白桦沼泽、毛赤杨沼泽、灌丛沼泽和草丛沼泽。并分析了这几种类型的沼泽沿过渡带水分环境梯度的分布格局。结果(1) 各个不同的沼泽植被碳储量分布((3.18±0.17) t/m2~(54.04± 23.76)t/m2)沿过渡带环境梯度呈递增趋势,2种阔叶林沼泽显著高于草丛沼泽和灌丛沼泽15.9~16.0倍和9.3~ 9.4倍(P < 0.05),且灌丛沼泽高于草丛沼泽0.63倍(P >0.05)。(2)土壤碳储量为((459.67±7.11) t/hm2~(824.5±50.79) t/hm2)跟随过渡带环境梯度出现递减趋势,草丛沼泽显著高于2种森林沼泽和灌丛沼泽30.8%~79.4%(P < 0.05),灌丛沼泽显著高于2种森林沼泽20.4%~37.1%(P < 0.05)。(3)生态系统碳储量((516.71±6.44) t/hm2~(827.52±50.96) t/hm2)的草丛沼泽显著高于灌丛沼泽与森林沼泽30.2%~61.3%(P < 0.05),这表明沿过渡带环境梯度生态系统碳储量总体上也呈递减趋势,灌丛沼泽高于白桦沼泽23.8%(P < 0.05)和毛赤杨沼泽10.0%(P>0.05)。(4)植被年净固碳量((2.44±0.03) t/(hm2·a)~(6.36±0.53) t/(hm2·a))沿过渡带环境梯度呈现出阶梯式递增趋势,2种森林沼泽显著高于草丛沼泽与灌丛沼泽1.4~1.6倍和1.3~1.4倍(P < 0.05),且高于中国陆地植被年均固碳量20%~30%及全球植被年均固碳量45%~55%。结论这表明森林沼泽湿地的固碳量远远高于陆地植被固碳量,故温带长白山2种阔叶林沼泽应属于高固碳湿地类型。      

蠡湖湖滨湿地景观生态格局分析及适宜性评价研究

湖滨湿地是陆域生态系统和湖泊水域生态系统之间的过渡带,在保护湖泊生态系统稳定和生物多样性等方面发挥着重要作用。运用遥感技术对无锡蠡湖湖滨湿地生态修复前后景观生态格局及演变进行分析,从湖滨湿地景观优美性、自然性、稳定性以及服务性4个层面,对蠡湖湖滨湿地景观适宜性进行评价研究,探讨影响湖滨湿地生态系统退化和景观重建的原因,从而为开展湖滨湿地生态修复和景观重建提供理论依据。     

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。     

土地利用变化对生态系统碳汇-碳源的影响研究——以河北武安市为例

土地利用变化引起的生态系统类型转变对于区域碳循环有着极其重要的作用。运用1997～2008年土地利用变更数据,煤、石油、天然气燃烧的碳排放量,对河北省武安市碳汇-碳源进行了估算,结果表明1997～2008年武安市碳汇处于不稳定状态,碳源呈明显增加趋势。武安市碳增汇由1997年的绿灯区转变为2008年的红灯区。各乡（镇）碳汇-碳源变化的区域差异显著,其中12个乡（镇）处于红灯区,10个乡（镇）处于绿灯区。笔者根据结果提出增加碳汇,减少碳排放的建议,旨在为区域的减排目标和可持续发展提供借鉴。     

Europe's terrestrial biosphere absorbs 7 to 12% of European anthropogenic CO2 emissions

Most inverse atmospheric models report considerable uptake of carbon dioxide in Europe's terrestrial biosphere. In contrast, carbon stocks in terrestrial ecosystems increase at a much smaller rate, with carbon gains in forests and grassland soils almost being offset by carbon losses from cropland and peat soils. Accounting for non-carbon dioxide carbon transfers that are not detected by the atmospheric models and for carbon dioxide fluxes bypassing the ecosystem carbon stocks considerably reduces the gap between the small carbon-stock changes and the larger carbon dioxide uptake estimated by atmospheric models. The remaining difference could be because of missing components in the stock-change approach, as well as the large uncertainty in both methods. With the use of the corrected atmosphere- and land-based estimates as a dual constraint, we estimate a net carbon sink between 135 and 205 teragrams per year in Europe's terrestrial biosphere, the equivalent of 7 to 12% of the 1995 anthropogenic carbon emissions.     

Regional changes in carbon dioxide fluxes of land and oceans since 1980

We have applied an inverse model to 20 years of atmospheric carbon dioxide measurements to infer yearly changes in the regional carbon balance of oceans and continents. The model indicates that global terrestrial carbon fluxes were approximately twice as variable as ocean fluxes between 1980 and 1998. Tropical land ecosystems contributed most of the interannual changes in Earth's carbon balance over the 1980s, whereas northern mid- and high-latitude land ecosystems dominated from 1990 to 1995. Strongly enhanced uptake of carbon was found over North America during the 1992-1993 period compared to 1989-1990.     

稻田湿地土壤碳固定研究进展

稻田湿地土壤由于淹水时间长,具有积累更多有机碳潜能,其积累的有机碳呈现明显表层聚集趋势。介绍了稻田湿地土壤有机碳固定现象、原因,并从微团聚体、杂草及微生物多样性等方面对其机制进行了初步探讨及展望。     

鄱阳湖湿地两种优势植物叶片C、N、P动态特征

2011年2—6月在鄱阳湖南矶湿地国家级自然保护区逐月测定了灰化苔草(Carex cinerascens)、南荻(Triarrhena lutarioriparia)叶片C、N、P含量及其地上生物量，以阐明鄱阳湖湿地优势植物C、N、P含量及化学计量比动态特征与控制因子，探讨湿地养分利用与限制状况。结果表明：1）两种优势植物叶有机碳含量变化范围分别为365.3—386.6 mg/g和352.6—393.2 mg/g，平均值(?标准差)分别为(375.5?17.4) mg/g和(371.7?12.5) mg/g；叶N含量分别为6.96—17.59 mg/g和5.50—20.68 mg/g，平均值分别为(11.35?1.40) mg/g和(11.54?0.84) mg/g；叶P含量变化范围为0.65—2.14 mg/g和0.57—2.25 mg/g，平均含量为(1.56?0.69) mg/g和(1.55?0.68) mg/g。两种植物C:N、C:P、N:P平均值分别为37.65、413.60、9.62和41.05、410.29、9.57，C、N、P及其化学计量比种间差异不显著(P>0.05)。2）气温与地上生物量是N、P及其化学计量比季节变化的主要控制因子，气温和生物量对两种优势植物叶片氮、磷含量的影响要高于对叶有机碳含量的影响。3）植物C:N、C:P与地上生物量变化趋势基本一致，显示N、P养分利用效率随植物的快速生长而提高；根据两种优势植物及土壤N、P含量与化学计量比来判断，研究区植物更多地受氮限制。     

我国湿地气候的研究进展

综述了我国湿地气候的研究概况,重点阐述了湿地小气候特征、湿地气候变化特征、气候变化对湿地生态系统的影响几个方面的研究。结果表明,气候变化是湿地退化的主要原因之一,特别是温度和降水变化的影响,并且,随着全球和区域气候的变化,一方面,湿地气候表现出气温升高、降雨减少、蒸发量增大、冷湿-暖干化等特征,另一方面,湿地又具有调节小气候的作用,对气候的变化作出了一定的响应。最后对我国湿地气候的未来研究进行了展望。