三工河流域5种荒漠群落土壤有机碳动态

土壤有机碳是土壤质量和健康的重要指标,其来源是根系和凋落物,了解土壤有机碳的分布格局及土壤有机碳密度、储量与细根、凋落物的关系,是深入理解荒漠生态系统碳循环过程的关键.以新疆三工河流域的骆驼刺(Alhagi sparsifolia)、沙枣(Elaeagnus angustifolia)、多枝柽柳(Tamarix ramosissima)、芦苇(Phragmites australis)、梭梭(Haloxylon ammodendron)等5种荒漠群落为研究对象,采用连续土钻取样法和土柱法,研究土壤有机碳的密度、储量和细根、凋落物对土壤有机碳的补充.结果表明,随着土层深度的增加,5个群落的土壤有机碳含量均呈逐渐降低的趋势,最大值均出现在0-5 cm土层;5个群落的土壤有机碳密度和0-100 cm土壤有机碳储量分别为3.19 kg/m~2、306.87g/m~2,土壤有机碳的总储量为5.13×10~5 t.5个群落的凋落物年产量为10.10-79.78 g/m~2,通过分解每年补充的土壤有机碳为0.44-9.53 g/m~2,占土壤有机碳储量的0.21%-3.94%. 5个群落的细根周转速率为1.41-1.98次/年,通过分解每年补充的土壤有机碳为6.31-44.12 g/m~2,占土壤有机碳储量的2.25%-20.90%,是凋落物贡献的2.09-2.58倍.可见,细根和凋落物对土壤有机碳库的积累起关键作用,细根较凋落物对土壤有机碳的贡献更大.(图8表5参38)     

南亚热带中幼龄针阔混交林碳储量及其分配格局

以南亚热带中幼龄针阔混交林为研究对象,通过典型样地调查法,对森林生态系统各个层次进行取样调查,采用12个样地实测数据和已有生物量模型相结合的方法计算乔木层生物量,灌木层、草本层和凋落物层采用全部收获法测得其生物量,对土壤层的调查采用剖面法加土钻法,代表性样品碳含量的测定采用重铬酸钾-水合加热法。在此基础上,分析了中幼龄针阔混交林碳储量及其分配格局。结果表明,主要造林树种树根、树杆、树枝和树叶碳含量均值分别为45.07%、46.73%、46.30%和47.72%。植物碳含量表现为乔木〉灌木〉草本。乔木碳储量占植被总碳储量比例介于63.38%-94.08%之间,灌木碳储量所占比例介于3.55%-12.67%之间,而草本碳储量仅介于为1.28%-23.95%之间,不同林龄段乔木和灌木碳储量均值随林龄的增加呈上升趋势,而草本碳储量呈下降趋势。土壤碳储量介于106.73-136.61 t·hm^-2之间,土壤碳储量随林龄的增加呈现出先降低后升高的趋势。针阔混交林总碳储量介于134.79-162.60 t·hm^-2之间,分配格局表现为土壤层〉植被层〉凋落物层。土壤层碳储量所占总碳储量比例范围为78.34%-94.45%,植被层所占比例介于4.84%-20.16%之间,凋落物层仅介于0.71%-1.50%之间,中幼龄针阔混交林碳储量主要以土壤固碳为主。研究结果为树种选择、人工林生态系统固碳潜力以及人工碳汇林的经营管理等研究提供科学参考。     

薇甘菊入侵对深圳湾红树林生态系统碳储量的影响

外来植物入侵对生态系统碳过程的影响已经成为入侵生态学研究的热点问题。采用比较研究的方法分析了薇甘菊（MikaniamicranthaH．B．K．）入侵对深圳湾红树林生态系统碳储量的影响,分别设置红树林（Kandelia candel）群落、红树林．薇甘菊群落、薇甘菊群落以及光滩等样地,采集植被、凋落物和土壤剖面样品,分析生态系统各组分的碳储量变化。结果表明,薇甘菊入侵对红树林生态系统碳储量有着显著的影响,碳储量从未被入侵下215．73tC／hm^2减少到轻、高度入侵下的197．56tC／hm2和166．70tC／hm2,分别减少8．42％和22．72％。其中植被和土壤碳储量显著减少,凋落物碳储量显著增加。薇甘菊入侵一方面导致红树林枯萎,减少植被生物量,增加凋落物量,另一方面促进了土壤微生物活动,使土壤有机碳分解释放,降低土壤碳储量。薇甘菊入侵后红树林碳储量的降低将大大削弱生态系统的碳汇功能。     

北京山区针阔混交林地土壤有机碳含量的影响因素研究

探究生物因子和非生物因子与土壤有机碳含量的关系,解析影响土壤有机碳含量变异的主导因素,可为生态系统碳平衡协调发展提供理论依据。以北京山区针阔混交林为研究对象,基于64个样地的实测数据,采用结构方程模型筛选出影响土层（0-10、10-20、20-30 cm）有机碳含量的主导因素,并结合结构方程模型探究了各因子对土壤有机碳含量的直接和间接影响。结果表明,（1）林龄、根系生物量、凋落物质量、土壤全氮和土壤容重对0-10 cm的土壤有机碳含量的影响极显著（P<0.01）,植物多样性对0-10 cm的土壤有机碳含量影响显著（P<0.05）;直接效应依次为土壤全氮(0.73)>根系生物量(0.59)>凋落物质量(0.56)>林龄(0.47)>土壤容重(-0.44)>物种香农维纳指数（0.21）,间接效应依次为林龄(0.31)>根系生物量(0.29)>凋落物质量(0.27)>物种香农维纳指数（0.11）。（2）海拔、土壤全氮和土壤容重对10-20 cm的土壤有机碳含量影响极显著（P<0.01）,根系生物量、林龄对10-20 cm的土壤...     

宁夏不同草地类型土壤有机碳组分特征

宁夏草地生态系统对宁夏生态环境、生物多样性保护和区域经济发展具有重要作用。沿宁夏降雨梯度带,从北到南选择荒漠草原、典型草原和草甸草原3个草地类型的地上植物和土壤进行取样,对3个草地类型土壤有机碳组分(易氧化有机碳、颗粒有机碳、微生物碳和惰性碳)分布特征及其与环境变量的相关关系进行研究。结果表明,土壤总有机碳与惰性碳含量表现为山地草甸典型草原荒漠草原;土壤颗粒有机碳和微生物量碳含量表现为荒漠草原山地草甸典型草原;土壤易氧化有机碳表现为典型草原荒漠草原山地草甸。3种草地类型活性有机碳占总有机碳比例均较低,而惰性碳占总有机碳比例在23.03%~86.63%之间。RDA分析表明环境变量对土壤有机碳组分总解释量为99.6%。Pearson相关性分析表明土壤活性有机碳与土壤总有机碳之间相关性均不显著,而土壤惰性碳和总有机碳之间高度正相关(r=0.99,P0.01)。土壤总有机碳与环境变量的相关性分析表明土壤总有机碳与海拔(r=0.81,P0.01)、土壤含水率(r=0.90,P0.01)、土壤全氮(r=0.97,P0.01)、年降雨量(r=0.87,P0.01)、物种丰富度(r=0.88,P0.01)和地上生物量(r=0.86,P0.01)正相关,而与土壤容重(r=-0.90,P0.01)、年均温(r=-0.78,P0.01)负相关。研究区3种草地类型的活性有机碳比例较低,这表明土壤有机碳循环速率不高,有机碳库较为稳定,其中草甸草原的总有机碳和惰性碳含量均高于其他类型,稳定性最高。气候温、湿度特征,地上植被群落结构和生物量以及土壤水分和氮素特征是影响影响宁夏草地土壤有机碳含量重要因素。     

近自然经营对杉木人工林地被物和土壤碳氮积累的影响

研究针叶纯林改造为异龄针阔混交林对生态系统碳氮积累的影响,对于森林可持续经营有重要意义。为探明近自然经营对林下地被物和土壤碳氮分配格局的影响,以中国林科院热带林业实验中心的杉木(Cunninghamia lanceolate)与红锥(Castanopsis hystrix)和香梓楠(Michelia hedyosperma)异龄混交林(CCM)、杉木与格木(Quercus griffithii)和大叶栎(Erythrophleum fordii)异龄混交林(CQE)以及未改造杉木纯林(MC)为研究对象,分析不同林分的林下地被物和土壤碳氮含量、储量及其分配格局。结果表明,(1)近自然经营使地被物生物量和碳氮储量分配发生改变,灌草生物量和碳氮储量分配减少,凋落物生物量和碳氮储量分配增加。(2)林分转变后林下植被的根冠比变化,导致灌草地下部位碳储量分配增加。(3)试验林分地被物总碳储量间差异不显著,CQE地被物总氮储量约为MC的50%,凋落物碳储量呈现CCMCQEMC,凋落物氮储量为CCM大于其他林分(P0.05)。(4)各林分土壤总碳储量及表层(0—20 cm)土壤氮储量间差异不显著;表层土壤C:N比值呈现CCMCQEMC,CCM表层和次层(20—40 cm)土壤碳储量高于MC,土壤总氮储量表现为CCM低于其他林分(P0.05)。采用固氮树种(格木)改造林分有利于维持土壤氮积累功能。(5)试验林分凋落物层碳氮储量和表层土壤碳储量正相关。综上,近自然经营导致林分结构改变,增加凋落物输入和提升表层土壤C:N比值,对于促进林地表层土壤碳积累有重要作用。     

中国草地生态系统碳储量及碳过程研究进展

草地为陆地生态系统的主体,是陆地上最主要的碳储库和碳吸收汇之一。近年来,随着“草原承包责任制”、“退耕还林还草”和“封育禁牧”等重大生态工程项目的实施及草地生态系统的恢复和草地生产力的提升,草地生态系统碳储量、固持潜力、土壤碳循环机制及稳定性机制越来越受到学术界的关切。文章全面综述了近年来我国草地生态系统碳储量及其碳过程的研究工作,总结了不同研究中,我国不同草地类型碳库的特征及其储量、分析了草地生态系统碳过程等,评述了土壤碳过程相关科学问题的研究进展,指出了当前草地生态系统土壤碳储量及碳过程的研究进展、存在的问题,分析了未来草地生态系统土壤碳研究的重点研究方向和发展趋势。研究表明：草地生态系统在调节碳循环和减缓全球气候变化中起着重要作用。但是,由于草地类型的多样性、结构的复杂性以及草地对干扰和变化环境响应的时空动态变化,至今对草地生态系统碳储量和变率的科学估算,以及草地生态系统土壤关键碳过程及其稳定性维持机制的认识还十分有限,随着高分辨率的MODIS、TM数据、数学模型及不同草地类型实测点的建立,以及通过枯落物碳库将植物碳库与土壤碳库的有机连接,草地生态系统的土壤碳储量及固持潜力取得了重要进展;土壤有机碳来源、组成,有机碳化学结构以及环境因子是影响土壤有机碳稳定性的重要因素,而固体赫兹共振、碳同位素示踪等对破解有机碳稳定性提供了重要手段。未来,还将进一步厘清草地生态系统土壤固碳的驱动机制,构建草地生态系统土壤固碳量化方法体系等。     

河北小五台山不同海拔白桦林土壤有机碳密度分布特征及影响因素

白桦(Betula platyphylla)是中国北方分布广泛的天然林树种。在全球气候变暖的大背景下,对白桦天然林水热梯度上土壤有机碳的垂直分布规律及其影响因素进行研究,对于研究该区域森林土壤有机碳形成机理及该区碳储量合理评测具有重要意义。以冀北山地小五台山山涧口沟白桦天然林单一植被类型为研究对象,沿其海拔分布范围(1 400~2 000 m)以150m为1个海拔梯度设置固定样地,测定每个海拔梯度气候因子、林分生物量、枯落物储量、土壤容重、土壤全氮及土壤有机碳含量等指标,分析土壤有机碳密度沿海拔的分布规律,并采用灰色关联度分析确定8个环境因子对土壤有机碳密度的影响程度。结果表明:(1)随着土层深度增加,土壤有机碳呈逐渐减少的趋势,且近50%的有机碳聚集在0~20 cm土层范围内;(2)随着海拔升高,土壤有机碳呈现显著的先上升后下降的变化趋势,在海拔1 550~1 700 m最大,有机碳密度达到12.03kg·m~(-2);(3)8个环境因子对不同海拔土壤有机碳密度的灰色关联分析表明,植被因子(枯落物储量、林木生物量)和土壤因子(全氮)是小五台山白桦天然次生林土壤有机碳密度沿海拔分布的主要影响因素,且其与土壤有机碳密度的灰色关联度值显著大于气候因子。     

不同密度侧柏人工林碳储量变化及其机理初探

以徐州侧柏Platycladus orientalis（Linn）Franco人工林为研究对象,运用生物量转化方程及土壤调查数据探讨了1 679、2 250和3 074株.hm-2的3种密度对生态系统碳储量的影响及其机理。结果表明,①乔木层、土壤层和生态系统的碳储量均随林分密度的增加而明显减少,灌草层碳储量在低林分密度最大,而枯落物层碳储量在中林分密度最大。低林分密度生态系统的碳储量是94.11 t.hm-2,分别是中密度和高密度生态系统的碳储量1.19倍和1.28倍,而这种差异主要是由乔木层和土壤层碳储量差异引起的。②林分密度对细根生物量的影响不显著（P〉0.05）,而细根形态随林分密度的增加表现为低级根中1、2级根直径变粗,根长先变长后变短,比根长变短（P〈0.05）;而高级根中的5级根直径显著变细,根长和比根长变长（P〉0.05）。③林分密度对细根生物量的影响与乔木层、土壤层和生态系统碳储量的变化规律具有较高的一致性,均为低密度下最大,高密度下最小。因此,细根生物量可能是导致系统碳储量变化的主要因素之一。     

燕山典型流域两种造林树种生态系统碳储量及固碳潜力研究

选择燕山典型流域6个林龄序列的小叶杨（Populus simonii）和5个林龄序列的山杏（Prunus sibirica）主要造林树种为研究对象,利用时间替代空间样地测量法量化退牧还林后生物量碳储量、凋落物碳储量和土壤碳储量及生态系统碳储量的变化规律,同时以各组成碳库-林龄序列中的最大碳储量之和作为生态系统饱和碳储量,以未退牧的天然草地生态系统碳储量作为初始植被类型的碳储量,分析总结了退牧还林对生态系统碳储量和碳循环的影响。结果表明,退牧还林后生态系统的生物量碳储量、凋落物碳储量基本随退牧年限的增加而增加,土壤碳储量随退牧年限的增加呈现先减小后增加的趋势。在没有人为干扰的情况下,9、15、18、22及29 a生小叶杨林的生态系统碳储量分别为7147.45、7461.67、7509.895、8468.375及8247.85 g·m^-2,9、15、18、22及26 a生山杏林的生态系统碳储量分别为6695.44、6700.82、8011.86、8001.92及7981.92 g·m^-2;9、15、18、22、29及36 a生小叶杨林的生态系统固碳潜力分别为757.08、1071.3、1119.53、2078.01、1857.48及1312.21 g·m^-2,9、15、18、22及26 a生山杏林的生态系统固碳潜力分别为310.45、1621.49、1611.55、1591.55及757.08 g·m^-2。长期来看,研究区退牧还林对提高生态系统碳汇能力是可观的、积极的。研究结果对提高造林对碳汇影响的估测能力提供数据支持,也为政府参与国际全球气候变化的谈判提供一个很好的案例研究和科学根据。     

吉林西部草地生态系统不同退化演替阶段土壤有机碳变化研究

草地盐碱化是吉林西部典型的生态环境问题。针对吉林西部具有＂羊草群落（Leymus chinense）→羊草-虎尾草群落（Carex duiuscula）→羊草-碱茅群落（Puccinellia distans）→碱蓬群落（Suaeda glauca）＂直至退化为盐碱地的逆向演替规律,本文选取大安市姜家甸草场为典型区进行野外样地调查,收集不同演替阶段植物样品30份,土壤剖面样品100份,表土样品40份,监测群落生态特征、土壤理化性质,计算土壤有机碳储量。分析结果表明：随着退化演替的进行,羊草-虎尾草群落的多样性指数、植被生物量、土壤有机质最高,土壤含水率及全N指数逐渐降低,土壤的pH值及土壤容重升高,土壤有机碳含量在0～100cm各土层呈现出先升高再降低的趋势,其中0～40cm内变化显著,50～100cm内相差不大,1m土壤有机碳密度从羊草群落的75.37t·hm-2升高到羊草-虎尾草群落的76.11t·hm-2,至盐碱地减少到52.21t·hm-2,约减少30%。研究结果对吉林省合理放牧、草地固碳量的增加和土壤碳储量的提高都有指导意义。     

广东省雷州附城主要红树林群落碳储量及其影响因子

红树林生态系统具有碳储量高、碳汇潜力强的特点,选择碳密度高的红树林树种和最佳的碳汇环境有利于实现碳储量的最大化。以广东省雷州半岛附城沿海红树林为研究对象,通过比较不同林龄、不同潮位、不同树种栽种模式红树林群落碳储量,深入研究不同生物因素和环境因素对红树林碳储量的影响。该研究中,红树林碳储量包括植物碳储量和土壤碳储量两部分,植物碳储量通过地上植物、地下植物和凋落物的生物量的测定进行计算,通过测定土壤有机碳来计算土壤碳储量。结果表明,红树林群落碳储量一般具有随树龄增加而持续增大的趋势,主要原因为土壤碳储量不断增加。高潮位红树林碳储量高于低潮位的,潮位因素与树种因素对碳储量的影响具有交互作用,潮位因素对不同树种的影响程度不同。在研究区域内,20年生各群落碳储量排序为:无瓣海桑(S.apetala)-桐花树(A.corniculatum)桐花树(A.corniculatum)+秋茄(K.obovata)无瓣海桑(S.apetala)桐花树(A.corniculatum)无瓣海桑(S.apetala)-白骨壤(A.marina)秋茄(K.obovata)白骨壤(A.marina),碳储量分别为305.52、236.26、178.15、172.96、145.99、136.98、97.42 t·hm~(-2)。本研究可为合理制定红树林碳汇造林方案提供科学依据。     

“非正常”凋落物对冰雪灾后南岭森林土壤有机碳的影响

2008年初,一场百年罕见的冰雪灾害袭击了我国南方地区,对南方19个省（区）的林区,相当中国森林面积的13%（1.86×107 hm2）的森林植被遭受整体性、毁灭性破坏,导致的大量“非正常”凋落物必将对森林土壤碳循环产生深远影响。本研究以广东乐昌杨东山十二度水省级自然保护区不同海拔梯度上受灾的常绿阔叶混交林3种森林群落为研究对象,采用去除冰雪灾害导致的“非正常”凋落物与受损林地进行对照试验,对冰雪灾害所导致“非正常”凋落物对土壤碳的影响进行了研究。研究结果表明：灾后3种森林群落中不同深度土壤的有机碳质量分数和储量持续增加,同一深度土壤有机碳质量分数和碳储量在不同年份之间差异显著。直至2011年“非正常”凋落物分解完毕时,10~50 cm的土壤有机碳质量分数与上一年相比有减少趋势;0~10 cm的土壤有机碳质量分数稍比2010年高,但变化差异不显著(p=0.36),说明在“非正常”凋落物分解结束后土壤有机碳质量分数有减小的趋势,致使土壤碳储量下降。去除“非正常”凋落物样地与对照样地相比,各土壤深度的土壤有机碳质量分数明显下降,年平均下降百分比例变化范围为12.14%~55.34%,0~10 cm和10~30 cm土壤的有机碳质量分数下降变化波动幅度要比30~50 cm大;不同深度土壤有机碳质量分数与凋落物有机碳失质量间具有显著的线性相关性。可见,冰雪灾害导致的“非正常”凋落物对土壤有机碳质量分数和储量都有十分显著的影响,“非正常”凋落物的分解输入能显著提高土壤有机碳质量分数和储量。     

干扰及林龄影响下迪庆州云杉老龄林生态系统碳储量动态

老龄林是重要的森林碳库,研究老龄林碳储量长期变化对评价老龄林碳源和碳汇功能和量化区域尺度森林生态系统碳循环具有重要的意义。基于云南省迪庆自治州森林资源规划设计调查数据、样地数据和迪庆州造林、采伐、灾害等统计数据,运用林业碳收支模型(CBM-CFS3)模拟并预测了2005—2020年云南省迪庆州区域尺度云杉(Picea likiangensis)老龄林(过熟林)的生物量、死亡有机质(包括枯落物、枯死木和土壤有机碳)以及生态系统碳储量及其动态变化。结果表明,干扰情景下,2005—2020年迪庆州云杉老龄林的生物量、死亡有机质和生态系统碳储量范围分别为3.98~4.73 Tg、5.41~7.28 Tg和9.44~12.01 Tg,且均呈逐渐增长趋势。模拟期间,云杉老龄林的生物量碳密度和生态系统碳密度均呈减少趋势,其中生物量碳密度平均值为106.40 Mg·hm~(-2),生态系统碳密度平均值为255.56 Mg·hm~(-2);死亡有机质碳库碳密度呈增加趋势,平均值为149.16 Mg·hm~(-2)。研究结果显示,迪庆州云杉老龄林生态系统碳储量动态受林分生长、成熟林为过熟林和干扰三方面影响;其中自然生长导致生态系统碳储量增加0.51 Tg,成熟林进阶导致生态系统碳储量增加2.75 Tg,而采伐干扰造成生态系统碳储量损失1.14 Tg。建议未来森林经营中将老龄林每年采伐总面积控制在1.9×10~3 hm2·a~(-1)以内,以保证老龄林生态系统碳储量趋于稳定,避免老龄林转变为碳源。     

凋落物季节性输入对川西亚高山森林土壤活性有机碳的影响

土壤活性有机碳是土壤有机碳库的活跃组分,在森林生态系统碳循环中具有重要作用;凋落物作为森林土壤有机碳库的主要来源,其季节性输入可能会对土壤活性有机碳动态产生不同的影响.为了解土壤活性有机碳如何响应凋落物输入的季节变化,选取川西亚高山3种不同森林类型(针叶林、混交林和阔叶林),采用凋落物原位控制实验,分别于凋落物输入的枝条高峰期、非生理性高峰期、生殖高峰期和叶高峰期进行样品采集,对比这4个关键时期的凋落物输入对土壤溶解性有机碳(DOC)、易氧化有机碳(EOC)、颗粒有机碳(POC)和轻组有机碳(LFC)的影响.结果显示,凋落物季节性输入下,土壤DOC浓度在非生理性高峰期减少11.1%-26.4%,在生殖高峰期增加23.9%-34.5%;EOC浓度在各采样时期均有不同程度的增加(12.9%-84.5%);而POC浓度在各采样时期主要呈减少趋势(35.6%-46.8%);LFC浓度在枝条凋落高峰期显著增加(26.75%-106.1%),随后呈减少趋势(20.3%-39.9%).凋落物C/N显著解释了土壤DOC和EOC浓度变化,而对土壤POC和LFC浓度变化的解释不显著.综上所述,土壤活性有机碳组分对凋落物季节性输入短期内即有响应,由于活性有机碳组分周转机制的差异,以及土壤理化性质(土壤温度、冻融循环和全氮等)的调控作用,不同活性有机碳组分的响应存在差异,其内在机制需进一步研究;上述结果为认识气候变化背景下高山森林土壤碳循环相关生态过程提供了基础数据.(图4表1参55)     

气候变化背景下中国陆地生态系统碳储量及碳通量研究进展

全球气候变化对全球生态系统的结构、功能和过程产生了重要影响,成为各国政府、社会公众以及科学界共同关心的焦点问题。陆地生态系统碳循环又是当前气候变化和区域可持续发展研究的核心内容之一,影响到经济和社会发展的各个方面。因此,开展陆地生态系统碳储量和碳通量的研究仍将是气候变化研究中的重点内容。总结了近年来国内森林、土壤、草地、农田四种陆地生态系统在碳储量、碳通量方面取得的研究成果和不足：随着遥感、GIS及模型的发展和应用,森林、草地生态系统碳储量的研究精度和范围要高于农田和土壤,而农田和土壤生态系统碳储量的研究多基于典型性样地和大量实验数据,结果受制于样点布设和采样密度;目前,土壤生态系统碳储量结果多基于上世纪80年代全国二次土壤普查数据计算所得,且总有机碳库的估算存在较大差异,土壤有机碳的组分研究中易氧化有机碳库研究滞后于总有机碳,迫切需要对我国现有土壤有机碳进行研究;农田生态系统受人类活动干扰强烈,从一个或几个站点到全国尺度都有对农田土壤有机碳贮量的研究成果,与国外相比,我国试验田的设置时间短,资料积累较少,更多侧重不同施肥方式下农作物产量和农田合理的施肥培肥模式研究,农田土壤有机碳含量关系我国农业生产和粮食安全,对农田土壤固碳机理的研究仍将是今后关注的焦点。各生态系统碳通量的监测取得了一定成果,近年来涡度相关系统在森林、土壤、草地、农田生态系统中得到了广泛的应用。并从气候、人类活动两个因素分析了其对生态系统碳储量、碳通量的影响。针对目前存在的问题,进一步指出了目前国内不同生态系统中碳循环在现状研究、有机碳变化机制、模型建立及气候变化和人类活动影响下的碳库时空格局方面得到加强。     

韶关市小坑林场山杜英幼林植被层生物量和碳储量的分配格局

森林碳储量是森林生态系统碳库的重要组成成分,在全球碳循环中发挥着重要的作用。以韶关小坑林场山杜英(Elaeocarpus sylvestris)林为研究对象,研究其植被层和凋落物层的生物量、碳储量分配格局,为山杜英人工林的固碳能力和碳汇功能研究提供参考。在林地内建立3个20 m×20 m的样地,采用径阶标准木法,选取10株标准木,按照枝、叶、干和根分别进行取样。每个样地分别设置5个灌木样方(2 m×2 m)、草本样方(1 m×1 m)和凋落物样方(1 m×1 m)样方,收获样方内全部的灌木和草本及凋落物,并各取300 g样品,带回实验室分析。结果表明,山杜英林生物量为34.89 t·hm~(-2),平均碳质量分数为463.79 g·kg~(-1),碳储量为16.65 t·hm~(-2);山杜英林垂直结构的各组分中,乔木层的生物量(26.76 t·hm~(-2))和碳储量(12.85 t·hm~(-2))最大,占比分别为76.70%和77.18%;乔木层各组分中,树干的生物量(13.60 t·hm~(-2))和碳储量(6.62t·hm~(-2))最大,占比分别为50.82%和51.52%。山杜英林树干碳储量是乔木层碳储量的主体,因此应充分利用其生长特性,最大限度地增加树干碳储量,从而增加林分植被层碳储量。该林分具有较大的碳汇潜力,可通过提高林分密度以提高林分的碳储量。     

中国主要人工林土壤有机碳的比较

区域和全球碳循环是全球变化研究中的核心内容之一,其中估算并量化区域乃至全球土壤碳储量已经成为碳循环研究中的重大科学问题。森林生态系统在全球碳循环中发挥着重要作用,而人工林是重要的人工森林生态系统。中国对小尺度区域内一个或数个人工林土壤有机碳含量、密度和储量等已进行了大量研究,但缺乏对全国尺度下主要人工林土壤有机碳的比较研究。本文通过对近10 a内的橡胶（Hevea brasiliensis）、桉树（Eucalyptus spp.）、杉木（Cunninghamia lanceolata）、毛竹（Phyllostachys edulis）、马尾松（Pinus massoniana）、刺槐（Robinia pseudoacacia）、杨树（Populus spp.）、油松（Pinus tabulaeformis）和落叶松（Larix spp.）等9种人工林土壤有机碳53篇文献资料的统计分析,估算了中国主要人工林的土壤有机碳含量、密度及储量等。结果表明,9种人工林0-60 cm土壤有机碳含量介于4.0-31.1 g·kg^-1,平均14.8 g·kg^-1;0-60 cm土壤有机碳密度为2.8-15.1 kg·m^-2,平均8.7 kg·m^-2;0-60 cm的土壤有机碳储量介于28.2-158.1 Mg·hm^-2,平均84.5 Mg·hm^-2。以落叶松最高,毛竹、马尾松、桉树、杉木和油松等人工林居中,杨树和橡胶仅高于刺槐,刺槐最低。中国人工林土壤有机碳储量具有较为明显的经度分布性,从西向东逐渐升高;同时也具有一定的纬度分布性,大致表现为南低北高;9种人工林土壤有机碳储量虽明显低于同气候带的天然林,但仍具有很高的固碳潜力。人工林生产管理中,亟待寻找能有效增加土壤碳固定及减少碳损失的途径和措施。     

闽西北地区不同龄组常绿阔叶混交林生态系统碳储量结构特征

选取福建西北部地区多群落类型组成的常绿阔叶混交林为研究对象,通过典型样地调查法,对生态系统各个层次进行取样调查,采用“相对生长法”计算乔木层生物量,灌木层、草本层和凋落物层采用全部收获法测得其生物量,对土壤层的调查采用剖面法加土钻法,代表性样品碳含量的测定采用重铬酸钾-外加热容量法。在此基础上,分析了该地区不同林龄常绿阔叶林生态系统碳储量及其格局特征,结果表明,（1）闽西北地区常绿阔叶林生态系统平均碳储量为260.63 t·hm-2。在每个发育阶段,各层片对整个生态系统碳储量的贡献率相对稳定,空间分布格局特征相似。幼龄林、中龄林、近熟林、成过熟林生态系统的碳储量分别为192.14、221.15、317.11和312.12 t·hm-2,基本表现出随林龄增加而逐渐增大的趋势。（2）乔木层、灌木层、草本层、凋落物层的平均碳质量分数分别为48.5%、46.9%、41.2%、44.0%,每个层片中,各器官的碳含量差异不大,乔木层、灌木层及草本层的碳质量分数表现出随层片高度降低而减小的趋势。土壤碳质量分数由表层到底层逐渐减小。0～10、10～20 cm土层碳质量分数均显著大于其余三个土层。（3）生物量碳储量在每个层片随着龄组不同,表现出不同的变化趋势。乔木层碳储量大小排序为近熟林﹥成过熟林﹥中龄林﹥幼龄林,灌木层与草本层在不同发育阶段的碳储量,均表现出以下规律：从幼龄林到中龄林不断增长,在中龄林达到最大值后,又随发育的进行显现出不断下降的趋势。随着地表凋落物现存量的不断增加,其碳储量也表现出幼龄林﹥中龄林﹥近熟林﹥成过熟林的趋势。土壤的平均碳储量为134.986 t·hm-2,随着林分发育,表现为成过熟林﹥近熟林﹥中龄林﹥幼龄林。     

藏北高寒草地地下生物量特征及其与土壤水分的关系

植物地下生物量是高寒生态系统重要的碳库,可以反映植物对极端环境的适应特征。以高寒草原、高寒草甸草原和高寒草甸3种主要草地类型为对象,对比分析了非生长季和生长季的地下生物量,探究不同类型的高寒草地地下生物量分配机制及其动态变化过程。结果表明:(1)3种草地地下生物量的空间分布在生长季和非生长季均呈现"T"字型分布。在这两个时期,3种草地0~10 cm的生物量占总地下生物量的比例均表现为:高寒草原(91.20%,94.72%)高寒草甸草原(83.17%,92.07%)高寒草甸(67.04%,68.38%),且其比例在生长季均有增加;(2)两个时期高寒草甸地下生物量均最高(1 620.39±71.09)g·m~(-2),(3 950.08±291.46)g·m~(-2),非生长季高寒草原最低(136.24±9.14)g·m~(-2),生长季高寒草甸草原最低(133.97±6.93)g·m~(-2);高寒草甸和高寒草原地下生物量在生长季都有显著增加,而高寒草甸草原显著减少;(3)地下生物量与土壤含水量有显著的正相关关系,在同样的温度条件下,土壤含水量是地下生物量的重要影响因子;而生长季是藏北地区降水比较集中的时期,土壤表层水分的增加促使根系向表层生长。