印江槽谷型喀斯特地区植被碳储量及固碳潜力研究

以印江槽谷型喀斯特石漠化地区11种植被类型(人工纯林、人工混交林、天然纯林、天然混交林、疏林、竹林、经果林、灌木林、石山地、宜林地、草地)为研究对象,分析了植被碳储量的空间分布格局,并对区域植被固碳速率、碳储量进行了估算,并预测了理论最大固碳潜力。结果表明:印江研究区植被碳储量空间分布为,乔木层(25.06t/hm2)灌木层(3.51t/hm2)草本层(1.10t/hm2),其平均固碳速率为10.63t/(hm2·a),植被碳储量为172.23×103 t,植被理论最大固碳潜力为94.02t/hm2。研究结果对于评价和估计印江槽谷型喀斯特石漠化地区森林的碳汇功能,以及提高碳储量有重要意义。     

广州城市绿地系统碳的贮存、分布及其在碳氧平衡中的作用

在研究广州城市绿地植物生物量和净第一性生产量的基础上,通过对城市绿地碳的贮存、分布和固碳放氧能力的估算,探讨城市绿地对城市碳氧平衡的作用。结果表明,城市绿地植物生物量和净生产量分别为287150t和1058122t/a;植物碳贮量和净生产量中的碳量分别为1328649t和462624t/a;绿地光合作用释放的氧量为2242788t/a。植物的光合作用固碳和放氧量分别相当于人口呼吸释放碳和消耗氧量的1.7和1.9倍,但远小于化学燃料燃烧放出的碳和消耗的氧量。如果广州城市绿地能得到适当的保护和改良,其对碳氧平衡的作用将大大提高。     

印江槽谷型喀斯特地区植被碳储量及固碳潜力研究

以印江槽谷型喀斯特石漠化地区11种植被类型(人工纯林、人工混交林、天然纯林、天然混交林、疏林、竹林、经果林、灌木林、石山地、宜林地、草地)为研究对象,分析了植被碳储量的空间分布格局,并对区域植被固碳速率、碳储量进行了估算,并预测了理论最大固碳潜力。结果表明:印江研究区植被碳储量空间分布为,乔木层(25.06 t/hm²) > 灌木层(3.51 t/hm²) > 草本层(1.10 t/hm²),其平均固碳速率为10.63 t/(hm²·a),植被碳储量为172.23×10³ t,植被理论最大固碳潜力为94.02 t/hm²。研究结果对于评价和估计印江槽谷型喀斯特石漠化地区森林的碳汇功能,以及提高碳储量有重要意义。     

生物炭对农田土壤-植物系统有机碳储量的影响

为探究生物炭对农田土壤有机碳储量以及作物固碳量的作用效应,在长江中下游地区地带性土壤黄棕壤上设置田间小区试验,采用玉米-小麦轮作方式,在不同生物炭用量[0.0 kg/(m~2·a)-(CK)、0.5 kg/(m~2·a)-(BC1)、4.5 kg/(m~2·a)-(BC2)]条件下,对土壤有机碳含量、作物生物量、作物光合固碳量等指标进行了测定分析,并估算了试验条件下农田土壤-植物系统有机碳储量。结果表明:(1)在0~20cm土层,BC2处理两季玉米收获时的土壤有机碳储量(3.72和3.77 kg/m~2)分别比CK处理增加18.93%和19.23%。小麦季BC2的土壤有机碳储量达3.43 kg/m~2,也比CK增加了12.83%。BC1处理比CK虽有增加,但未形成显著差异。土壤有机碳含量是土壤有机碳储量增加的基础。(2)两季玉米收获时其BC1处理的单株固碳量未显著高于对照,BC2处理的玉米单株固碳量(80.06和80.69 g/株)则分别比对照提高6.46%和7.16%。在小麦季,2个生物炭处理的植株单株固碳量均高于对照,尤以BC2处理较为突出,其单株固碳量达到3.06 g/株,比对照显著提高16.17%。作物生物量对植株单株固碳量有显著贡献。(3)就土壤-植物系统有机碳储量而言,BC2处理下,在两季玉米收获时该值分别为4.42和4.50 kg/m~2,显著高于CK处理,增幅达16.75%和17.09%。小麦季BC2处理的土壤-植物系统有机碳储量也达到了3.70 kg/m~2,比CK显著提高13.07%。在三季作物中,土壤有机碳储量占整个土壤-植物系统有机碳储量的80%~93%,土壤是农田生态系统碳增汇的主要来源,减少土壤碳排放可以使整个农田生态系统固定更多的碳。     

青藏高原植被固定CO2释放O2的经济价值评估

基于研究区植被生产有机质的物质量,结合遥感和野外观测数据,利用生态经济学方法,测算了青藏高原近20年植被固碳释氧(固定CO₂释放O₂)的经济价值. 结果表明:青藏高原植被每年固定CO₂总量为28.1×108 t,释放O₂总量为20.8×108 t;青藏高原植被固碳释氧的总价值为15.6×1011 元/a,利用造林成本法估算植被固定CO₂的价值为7.3×1011 元/a,利用工业制氧法估算植被释放O₂的价值为8.3×1011 元/a;从不同植被类型来看,灌丛的服务价值贡献率最大,亚热带常绿针叶林的单位面积价值最高;在水平方向上,植被固碳释氧价值受降水和植被分布影响,自东南向西北逐渐降低;在垂直方向上,生态系统服务价值受地形影响较大.      

植被重建下煤矿排土场土壤熟化过程中碳储量变化

植被重建是治理因露天煤矿的开采而形成的大面积排土场行之有效的措施,了解植被重建模式对排土场土壤有机碳(SOC)储量的影响是筛选植被治理措施的重要因子.在内蒙古准格尔旗黑岱沟露天煤矿,选取15 a治理排土场中5种植被重建模式(自然恢复地、草地、灌木林、乔灌混交林、乔木林),16种植被配置类型,采集土壤剖面(0~100 cm)样品408个,研究不同重建模式下SOC储量的变化.结果表明:1治理排土场植被重建模式显著影响剖面SOC含量与分布(P<0.05),表层0~10 cm SOC呈草地>灌木>乔木>乔灌混交林>自然恢复地;全氮(TN)也呈相似的变化特征.2植被配置类型中,苜蓿地0~10 cm的SOC含量(5.71 g·kg-1)和TN含量(0.49 g·kg-1)均最高,比自然恢复地分别高166.7%和171.3%,且是沙棘、紫穗槐+油松、香花槐的两倍左右.3植被重建对SOC影响深度主要集中在0~20 cm,而对TN的影响可达40 cm.4与新建排土场相比,植被重建后,草地、灌木地和乔木地0~100 cm碳储量分别增加了15.47、6.93和6.95 t·hm-2,但仅相当于原地貌水平的2/3、1/2和1/2.植被重建表现出碳汇效应和巨大的固碳能力.从土壤固碳的角度考虑,建议植被重建模式以草地为主,植被类型优先考虑苜蓿.     

北京市城乡结合部17种常用绿化植物固碳释氧功能研究

固碳释氧是植物的一项重要生态服务功能。以北京市朝阳区城乡结合部17种常用绿化植物为研究对象,采用美国Li-6400便携式光合测定仪和Li-2000冠层分析仪测定植物的光合速率和叶面积指数,通过聚类分析将其固碳释氧能力分级,并对植物固碳释氧效益进行了系统的定量研究。结果表明,17种常用绿化植物的光合速率曲线多呈单峰或双峰趋势,单位叶面积固碳量为2.92~13.81 g(m2·d),释氧量为2.12~10.05 g(m2·d);单位土地面积固碳量为11.00~92.71 g(m2·d),释氧量为8.00~67.42 g(m2·d)。单位叶面积固碳释氧能力聚类分析表明,乔木(9种)分为两级,灌木(5种)分为两级,草本植物(3种)分为两级;单位土地面积固碳释氧能力分析表明,乔木(9种)分为两级,灌木(5种)分为三级,草本植物(3种)分为两级。因此,提高城乡结合部林草植被系统的固碳释氧效益,除选择固碳释氧能力较强的植物外,还应综合考虑拟选植物的结构配置。     

黄土高原降雨驱动下流域碳输移特征及其碳流失评估：以羊圈沟坝系流域为例

通过对黄土高原典型坝系流域雨季碳沉降与径流碳输移过程的研究,探讨降雨径流过程对流域碳流失的驱动机制,并进一步评估流域碳侵蚀通量.结果表明,羊圈沟坝系流域湿、干季碳沉降月通量为3.33 kg·hm~(-2)、2.18 kg·hm~(-2),干湿季碳沉降存在一定变化且对流域碳输出贡献较小.流域8月碳输出量为944.89 kg·km~(-2),其中DOC、DIC输出量分别占55.39%、44.61%;9月碳输出量为300.29 kg·km~(-2),DOC、DIC输出量分别占23.03%、79.97%,不同降雨强度径流的碳流失量不同,总体溶解性无机碳输出比重较大.羊圈沟小雨强降雨事件中径流溶解性碳输出量为156.98 kg·km~(-2),中等雨强降雨事件中径流碳输出284.60 kg·km~(-2);该流域雨季月均碳流失模数为1.89 kg·(km~2·mon)~(-1),经评估得出研究区域年碳流失模数为2.70kg·(km~2·a)~(-1).     

盐城滨海湿地表层沉积物有机碳特征

对比研究盐城滨海湿地表层沉积物总有机碳(TOC)含量及其时空分布,揭示不同季节,不同植被覆盖对滨海湿地TOC分布的影响。结果表明,盐城滨海湿地表层沉积物TOC含量为0.69~10.34 g/kg,平均值4.55 g/kg。TOC含量的季节变化表现为:光滩呈单峰型分布,最高值出现在秋季(0.86±0.11 g/kg),除光滩外,TOC含量峰值均出现在冬季,即植被非生长季。TOC含量的空间变化表现为:互花米草滩(10.34±2.42 g/kg)>芦苇滩(3.90±1.11 g/kg)>盐蒿滩(3.28±1.86 g/kg)>光滩(0.69±0.16 g/kg);不同生态带内TOC 含量差异显著,光滩空间变异性最小(0.06),芦苇滩最大(0.14)。此外,湿地表层沉积物中TOC含量与总氮(TN, g/kg)、含水量(WFPS,%)、平均粒径(Φ)、分选系数以及C/N均呈显著正相关。通过研究发现,互花米草相对于其他植被类型由于其对有机碳很好的富集能力,可以有效增强滨海湿地生态系统土壤的固碳潜力。     

干热河谷林地燥红土固碳特征及"新固定"碳表观稳定性

全球气候变化背景下,森林土壤固碳能力及所固定碳的稳定性受到极大关注.基于土壤密度分组和酸水解技术,对比研究了1991年营造的大叶相思(Acacia auriculiformis)林不同阶段(1991、1997、2003和2010年)土壤及其物理和生化组分中有机碳密度.结果表明,造林19 a后林地表层(0～15 cm)和亚表层(15～30 cm)土壤有机碳密度分别为1.40 kg.m-2和0.99kg.m-2.研究期内(1991～2010年)表层和亚表层土壤平均固碳速率分别为37.89 g.(m2.a)-1和16.84 g.(m2.a)-1,且土壤呈现加速固碳特征.2003年林地表层重组有机碳分配比例为71.44%,显著高于2010年(67.99%).2003年林地表层或亚表层轻组顽固性碳指数显著高于重组,但均随林龄的增加而降低,尤其是轻组顽固性碳指数.2003～2010年间燥红土"新固定"碳中57%～70%受物理保护,33%～49%为生化稳定性碳.研究揭示出干热河谷人工林燥红土具备较大的固碳能力.受物理保护碳的生化稳定性低于非保护碳,其稳定性均随林龄的增加而降低.     

哈尔滨丁香公园4种典型人工绿地群落碳密度研究

城市公园绿地在降低城市碳浓度方面备受关注,采用标准木解析法与剖面调查法,研究哈尔滨丁香公园4种典型人工绿地群落（落叶松林群落、白桦林群落、丁香群落与草地群落）的植被、土壤、生态系统的碳密度及分布格局,揭示寒地公园绿地植物群落碳密度差异,并定量评价4种典型人工绿地群落的碳储量与固碳能力.结果表明:①丁香公园4种人工绿地群落生物量差异显著,落叶松林群落植被生物量最大,白桦林群落次之,草地群落最低.针叶类群落生物总量高于阔叶类植物群落,不同层次植被生物量差异受群落结构影响明显.②4种人工绿地群落的植被碳密度分布在（0.50±0.03）~（9.15±0.08）kg/m2之间,呈现出由单一结构向复合结构绿地递增的趋势.③土壤有机碳密度分布在（19.11±6.26）~（28.28±4.55）kg/m2之间,公园绿地群落土壤高碳层均分布在10~20 cm土层,10~50 cm空间随土壤深度的增加,碳密度呈递减分布趋势.有机碳分布差异主要由0~30 cm各土壤层中碳密度决定.④不同类型绿地生态系统碳密度相近,群落层次越复杂,植被碳密度在生态系统中的占比越高,碳密度在（28.78±4.55）~（31.49±3.31）kg/m2之间,土壤碳密度占比（82.77%）高于植被碳密度占比（17.23%）.研究显示,适度增加阔叶林与针叶林群落比例,降低草地面积,可有效提高哈尔滨公园绿地碳汇潜力.      

城市绿地系统服务价值定量评价的研究进展

文章从生态服务价值的角度出发,综合评述了目前国内外城市绿地系统服务价值研究动态,包括固碳释氧、降温增湿、防灾减灾等生态、社会效益的货币化度量,以及国外利用"3S"技术构建城市绿地系统服务价值评价模型等方面。指出当前城市绿地系统服务价值评价的两个新方向是:城市绿地与房地产价格之间的相关性,以及城市绿地防灾减灾功能的探讨与研究。     

北京城市地区CO2通量特征

城市CO₂排放是全球大气CO₂的重要来源. 为探讨不同气象背景条件、土地利用方式和覆盖类型以及能源消耗方式对城市CO₂排放的影响,利用北京325m气象塔(39°58′N、116°22′E)上140m高涡动相关仪监测的湍流数据,对2009年6月26日—2011年12月31日气象塔周边区域共919d CO₂通量的时间变化及方向分布特征进行了研究,并计算了CO₂的年排放量. 结果表明:CO₂通量受交通因素影响明显,各季节CO₂通量日间早、晚峰值出现时间与车流量高峰时间一致,该特征在冬季表现尤为突出. 冬季取暖会显著增加CO₂排放量;受供暖排放和植物休眠的影响,冬季CO₂通量全天均高于其他季节,日均值为30.1μmol/(m2·s),显著高于春、夏、秋三季的15.2、17.9和15.8μmol/(m2·s) (t-test,P<0.001). CO₂通量在不同方向的分布特征表明,其值与源区内人工建筑面积所占比例成正比;而在植被覆盖比例较高的方位,其CO₂通量相应较小. 气象塔周边区域CO₂年均排放量达到30.0kg/(m2·a),但仍小于伦敦的35.5kg/(m2·a).      

生态系统固碳特征及其研究进展

生态系统固碳是人类应对气候变化以及全球系统变化过程的研究热点。论文结合生态系统固碳和碳汇概念,探讨生态系统自然固碳、人为工程固碳措施对生态系统功能的影响并分析生态系统固碳特征及风险。研究得出如下结论:陆地生态系统对CO₂的自然吸收与封存是相对安全有效的固碳措施,对人类与生态系统健康的影响要小于地质层与海洋层固碳。海洋生态系统固碳容易导致海水酸化以及生态系统不可逆的损害;由于地壳运动很难预测,所以地质层固碳可能面临不可预知的风险。因此,利用生态系统自然固碳能力、发展绿色固碳技术是降低人为工程固碳生态风险和减少CO₂排放到大气中的最佳选择。     

基于生态网络效用的昭通市“三生空间”碳代谢分析

解析“三生空间”碳代谢有助于实现区域“三生空间”要素整合和结构优化,是寻求城市绿色低碳发展的有效途径之一。以昭通市为例,通过计算垂直方向上碳通量,构建水平方向的碳流模型,系统分析了2010—2018年“三生空间”碳代谢的时空分布,利用生态网络分析方法评价了“三生空间”演化对城市碳代谢的综合影响。结果显示:（1）2010—2018年间昭通市垂直方向上净碳通量和水平方向上净碳流均为负值,“三生空间”演化对昭通市碳代谢平衡产生了消极作用,造成碳排放量的增加。（2）“三生空间”用地在碳代谢系统中的生态关系以限制掠夺关系为主,生态空间被生活空间和生产空间挤占,影响了昭通市的碳代谢平衡。（3）整体生态效用函数J的值为0.85,小于1,说明“三生空间”演化对区域整体碳代谢平衡的综合作用是消极的,这与净碳流显示的结果相同。研究结果可为昭通市国土空间利用优化与低碳发展提供理论依据,这种研究方法可为国土空间优化与“三生空间”优化提供前期支持。     

基于组分区分的亚热带湿地松人工林土壤呼吸对氮添加的响应

氮沉降在很大程度上会对土壤呼吸产生扰动,进而影响到生态系统碳收支.以我国亚热带湿地松人工林为研究对象,通过定位模拟氮沉降控制试验,定量研究根系呼吸和微生物呼吸对氮添加的响应差异,并通过土壤环境的同步监测,初步探讨影响上述过程的生物地球化学与微生物学机理.结果表明:不同氮素添加水平下土壤呼吸速率及其组分总体上都呈现出单峰曲线特征,峰值出现在7月或8月,氮添加对土壤呼吸的季节模式没有明显影响.CK（0,对照）、LN〔60 kg/（hm2·a）,低氮〕和HN〔120 kg/（hm2·a）,高氮〕处理下土壤总呼吸速率的年均值分别为3.91、2.30和1.73 μmol/（m2·s）,各组根系呼吸速率年均值分别为1.41、0.87和0.66 μmol/（m2·s）,各组微生物呼吸速率年均值分别为2.50、1.44和1.07 μmol/（m2·s）.施氮后土壤总呼吸及其组分都受到明显抑制,并且随着施氮水平的提高,土壤总呼吸及其组分明显减小.与对照样地微生物呼吸占比65.2%相比,低氮和高氮处理下微生物呼吸占比显著降低,降幅分别为62.6%和62.1%,说明氮素添加对微生物呼吸的抑制作用大于根系呼吸.施氮后一年,氮素输入对土壤呼吸的抑制在消退.施氮对表层土壤w（TOC）（TOC为总有机碳）、w（NH₄+）、w（NO₃-）、w（DOC）（DOC为可溶性有机碳）、w（DON）（DON为可溶性有机氮）、w（MBC）（MBC为微生物生物量碳）和w（MBN）（MBN为微生物生物量氮）都没有显著影响.氮素添加主要是通过降低土壤pH、加速湿地松人工林土壤酸化,对影响土壤有机质转化的土壤脲酶和蔗糖酶活性产生显著抑制,从而影响到土壤微生物活性,导致土壤微生物呼吸降低,这可能是土壤呼吸对氮添加响应的关键机制.      

屋顶绿化二氧化碳减排效益的研究

屋顶绿化不仅能够美化城市环境,而且对城市二氧化碳减排具有一定作用。文章利用自行设计的熏气装置对几种常见屋顶绿化植物进行CO2熏气实验,测定其对CO2的吸收速率和影响因素;实验结果表明,红叶石楠、红继木和石榴等绿化植物对CO2具有显著的吸收能力,其中红叶石楠的吸收速率最高,达7.058 L/(m.2d),绿化植物对CO2的吸收速率受屋面温度影响较大,温度超过34℃时吸收速率快速减小;在实验观测基础上,结合武汉城市区域气候特征、建筑物荷载能力、屋顶绿化可用面积等信息,分析得到武汉市进行规模化屋顶绿化之后,每年可吸收转化CO21.696×106t,相当于一个194 MW火力发电厂一年的CO2排放量,屋顶绿化的发展前景较可观。     

北京市六环内绿色空间滞蓄雨水径流功能的变化评估

面对日益频发的城市内涝问题,科学认识绿色空间控制雨水径流的作用具有重要意义。论文以北京市六环内区域为研究区,评估了2000-2010年绿色空间滞蓄雨水径流的功能及其变化。结果表明：2000-2010年北京城市绿色空间减少198.49 km²,主要表现为农田和荒草地面积减小,五到六环内绿色空间缩减最为严重,且最大斑块指数（LPI）和聚集度指数（AI）均减小,景观破碎化趋势明显。绿色空间夏季滞蓄雨水径流量由2000年的1.32×10⁸ m³增加到2010年的1.46×10⁸ m³,但雨水滞蓄率相应地由23.43%下降到16.89%,这与绿色空间面积减小和景观格局变化有关。此外,五到六环内绿色空间滞蓄雨水径流能力最高,滞蓄率高达22%~32%,且逐年呈降低趋势;二到三环内绿色空间滞蓄雨水能力最低,需要重点加强暴雨内涝防治。这主要与不同环路内绿色空间的面积和斑块连通性有关。因此,建议优化调整北京市六环内绿色空间的组成结构和景观格局,充分发挥其滞蓄雨水径流功能,以降低城市内涝风险。     

干旱区城市化对生态系统碳库的影响——以乌鲁木齐市为例

城市化是影响区域生态系统碳循环的主要原因,也是评估生态系统碳循环的最大不确定因素。论文利用1990与2010年Landsat TM数据,基于V-I-S城市土地覆被模型和决策树分类法,获得乌鲁木齐土地变化时空格局;结合野外实测数据和文献检索得到研究区不同土地覆被类型的土壤与植被碳密度,估算了城市土地变化对生态系统碳库的影响。结果表明：1）1990—2010年间,乌鲁木齐城市不透水地表（impervious surface areas, ISA）以中部南部内部填充与北部扩张的形式约增加62%,主要占用农田（27%）与荒漠（62%）。2）乌鲁木齐市生态系统碳库主体（95%）分布在土壤中,城市土地覆被变化导致约25%的碳库损失,由农田、裸土/残存荒漠以及城市绿地转变为ISA解释了68%的土壤有机碳和63%的植被碳损失量,其空间分布与ISA的扩张相一致。城市植被及其土壤具有较高的碳密度,合理的城市规划可以抵消部分因土地变化而损失的生态系统碳。     

植被恢复对侵蚀型红壤碳吸存及活性有机碳的影响

依托江西水土保持生态科技园,研究了侵蚀型红壤退化裸地恢复为百喜草地、柑橘果园和湿地松林后,0~100 cm深度范围内不同土层(0~10、>10~20、>20~40、>40~70和>70~100 cm)中w(TOC)(TOC为总有机碳)以及表层(0~40 cm)土壤中活性有机碳组分含量的变化. 结果表明:①退化裸地土壤中w(TOC)和有机碳库储量分别仅为4.73 g/kg和48.41 t/hm2,均处于较低水平,w(TOC)的垂直分布特征也不明显;恢复为百喜草地和柑橘园后,w(TOC)分别增至7.08和7.69 g/kg,有机碳库储量分别增至55.09和70.78 t/hm2,并且植被恢复对表层土壤中w(TOC)影响显著,而对深层(>40 cm)土壤影响有限. ②以退化裸地为对照,百喜草地和柑橘果园土壤碳吸存量分别为6.68和22.36 t/hm2,平均碳吸存速率分别为0.51和1.72 t/(hm2·a);以保存较好的湿地松林为参照,退化裸地、百喜草地和柑橘果园土壤碳吸存潜力分别为23.71、17.03和1.34 t/hm2,说明严重侵蚀地的碳吸存潜力巨大. ③侵蚀型红壤退化裸地的植被恢复可积极促进表层土壤中DOC(水溶性有机碳)、MBC(微生物生物量碳)和POC(颗粒有机碳)的积累,同时该影响存在表聚效应,即植被恢复后土壤表层中活性有机碳组分含量在w(TOC)中所占比例增大.