耕地土壤碳固存的措施与潜力

土壤CO2排放与土壤退化、土壤有机质(SOC)含量减少和土壤质量下降密切相关。耕地具有较大的碳固存潜力。通过采用最佳管理措施(BMPs)和进行土壤修复来提高土壤质量，能增加SOC含量和提高土壤生产力，并能部分起到减缓温室效应的作用。文章从土壤固碳的机制入手，系统总结了在耕作土壤碳固存方面的研究。从土壤侵蚀控制、退化土壤修复、保护性耕作、残落物管理，改善农作物制度等方面，论述了耕地的固碳潜力，并提出了一系列实现碳固存的措施。最后估算出耕地土壤总的固碳潜力为0．73～0．87Pg/a。研究表明,在替代性能源开发之前，耕地碳固存是一项切实可行的措施。     

碳中和背景下微藻生物固碳技术的研究进展

随着近现代社会的高速发展,人类对于化石燃料的需求日益增加,大量埋藏在海底和地底的“碳”被采掘和利用,进入大气循环,使得温室气体增加、温室效应加剧,带来了冰川融化、海洋酸化等自然灾害,对生态环境和人类健康都造成了严重的威胁。就全球整体的碳循环过程而言,使用生物技术来固定并转化二氧化碳是最符合自然规律的方法。微藻生长速度快、二氧化碳固定效率高,是生物捕集二氧化碳的理想材料。从“碳中和”的定义和实现的必要性出发,综述了国内外微藻生物固碳技术的研究进展,并提出利用微藻进行二氧化碳固定,实现变“碳”为宝的可行方案,为“碳中和”目标的实现开辟新思路。     

湿地生态系统固碳潜力研究进展

固碳是湿地生态系统一项重要的服务功能。文章通过对各种类型湿地的固碳量及其潜力进行分析,发现湿地的固碳潜力要高于其他类型的生态系统,维持和恢复湿地的固碳潜力对全球碳循环具有重要的意义。如果湿地遭到破坏或转为他用,其固碳能力就会随之下降,所以保护湿地是保证湿地固碳潜力优先考虑的管理措施。此外通过对泥炭湿地、沿海湿地、森林湿地和人工湿地的恢复措施及效果的分析,发现恢复和创造湿地可以恢复并增强湿地生态系统的固碳潜力,但针对湿地碳库的固碳措施需要进一步的探索和实践。     

中国农田生态系统土壤碳库的饱和水平及其固碳潜力

在利用反硝化-分解（DNDC）模型估算中国分县农田土壤碳库及其变化量的基础上，分析中国分省农田土壤碳库的饱和水平，估算各省市自治区农田土壤的固碳潜力，比较旱田与水田固碳能力的差异。结果表明：笔者所得到的中国农田土壤碳库的饱和水平可代表在1990年的土地利用方式、耕作措施、施肥水平和气候条件不变的情况下农田土壤经过耕种后所能达到的碳含量的平衡值，为农田选择土地利用方式、耕作栽培措施和施肥方式以固定更多的碳素提供依据。在分布上，中国农田土壤碳库的饱和水平以华北地区较低，以华北地区为中心向外呈辐射状递增。在1990年的土地利用方式、耕作措施、施肥水平和气候条件不变的情况下，中国农田土壤的固碳潜力为-0．969Pg。从单位面积的固碳潜力看，以西藏自治区最高，黑龙江省最低；从分布看，从南向北有逐渐递减的趋势。中国水田比旱田有更大的固碳能力。     

帽峰山森林土壤碳氮随雨季月及土壤深度的时空变化特征

采用森林生态系统定位观测及对比试验方法,对广州帽峰山常绿阔叶林和杉木人工林（16年）土壤（0~90 cm）有机碳、无机碳、总氮及有机氮的雨季月（5—10月）含量动态、垂直梯度变化特征及土壤湿度影响进行了对比观测研究。结果表明：常绿阔叶林及杉木林土壤有机碳、无机碳雨季月的剖面权均含量变化趋势均为倒S型,常绿阔叶林土壤有机碳剖面权均质量分数较相应杉木林大0.14%、土壤无机碳则小0.12%。常绿阔叶林土壤表层0~10、10~30 cm有机碳雨季月含量变差较杉木林分别高出1.83%、0.61%,土壤30~90 cm雨季月含量变差相对较小;常绿阔叶林土壤70~90 cm无机碳含量在5—8月份较高、杉木林则以土壤30~50 cm在5、6及10月含量较高;常绿阔叶林群落土壤0~20 cm的总氮雨季月含量均大于相应杉木林,植被吸收作用影响使土壤20 cm以下层的雨季各月总氮相对较低;常绿阔叶林土壤剖面雨季月无机氮含量随土层深度递减变化显著,即表层0~30 cm受矿化作用影响较大、深层30~90 cm则受植被吸收作用影响较大;而杉木林土壤剖面层无机氮含量则随雨季的月变化显著,5—7月份含量相对较小、8—10月份含量相对较大。常绿阔叶林土壤有机碳、总氮含量随土壤深度的增加均呈幂函数规律的递减,而杉木人工林土壤有机碳随土壤深度的增加呈对数函数规律的递减、土壤总氮含量则随土壤深度的增加呈二次函数规律的递减。在0~10 cm处,土壤有机碳和有机氮含量与土壤湿度呈负相关。     

气候变暖背景下森林土壤碳循环研究进展

由人类活动引起的温室效应以及由此造成的气候变暖对森林牛态系统的影响已引起人们的普遍关注.森林土壤碳循环作为全球碳循环的重要组成部分,是决定未来陆地牛物嘲表现为碳源/碳汇的关键环节,揭示这一作用对于准确理解全球变化背景下陆地生态系统碳循环过程具有重要的指导意义.本文主要通过论述影响土壤碳循环过程的5个方面(土壤呼吸、土壤微生物、土壤酶活性、凋落物输入与分解、土壤碳库),综述了近10 a来全球气候变暖对土壤碳循环过程的影响.近年来,尽管已开展了大量有关土壤碳循环对气候变暖的响应及反馈机制的研究,并取得了一定的成果,但研究结果仍然存在很大的不确定性.整合各种密切关联的全球变化现象,完善研究方法和实验手段,加强根际微生态系统碳循环过程与机理研究将是下一步研究的方向和重点.参70     

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。     

宝钢厂区植被碳储量及其固碳效益评价

以著名钢铁企业上海宝钢为例,基于厂区植被调查、航片数字化解释、优势种生物量测定及模型建立,对宝钢厂区植被碳储量和固碳能力进行估算,并通过碳税法对其固碳效益进行评价,以期为城市工业区绿地群落配置和绿化树种选择、企业绿化建设的费用效益分析提供更为科学的依据。结果表明:宝钢厂区植被总碳储量为3992.99～4736.17 t,固碳效益为13507.33～16185.85万元;平均碳密度为45.82～53.27 t/hm2,固碳能力为5.91～6.87t/(hm2.a),高于上海城市森林平均值,但小于中国森林平均值,一定程度上受平均胸径、郁闭度及群落密度等因素影响。厂区在进行绿化建设时,应考虑选择防污且固碳能力强的植物,构建防污固碳兼有型群落,发挥植被的多元功能。     

乌梁素海沉积物中营养盐分布特征与固碳能力

通过2008—2011年连续现场采样和室内实验分析,研究了乌梁素海沉积物营养盐的分布特征以及固碳功能.结果发现,乌梁素海沉积物中氮与有机碳水平分布具有相同规律,总磷水平分布差异较大,揭示了沉积环境和水动力条件对磷在沉积物中的累积具有一定影响,也在一定程度上反映了磷来源的多样性.在垂直方向上,总氮、有机碳、硝态氮规律明显,随深度增加有递减的趋势,而总磷和氨氮垂直分布差异性显著,表明其与环境因素和早期演化和成岩作用有关.乌梁素海沉积物中C:N:P=20.2:4.5:1,小于Redfield比(C:N:P=106:16:1).沉积物中总氮与有机碳有明显的正相关性,而总磷与有机碳无相关性.乌梁素海沉积物有机碳沉积速率为169.55 g·m-2·a-1,有机碳密度为5.70 kg·m-2.30 cm深度沉积物中,碳储量为134.39×104t,存在很大的固碳潜力,这对于调节气候变化和维护湖泊区域生态平衡具有重要潜能.     

中国农田生态系统土壤碳库的饱和水平及其固碳潜力

在利用反硝化-分解(DNDC)模型估算中国分县农田土壤碳库及其变化量的基础上,分析中国分省农田土壤碳库的饱和水平,估算各省市自治区农田土壤的固碳潜力,比较旱田与水田固碳能力的差异。结果表明:笔者所得到的中国农田土壤碳库的饱和水平可代表在1990年的土地利用方式、耕作措施、施肥水平和气候条件不变的情况下农田土壤经过耕种后所能达到的碳含量的平衡值,为农田选择土地利用方式、耕作栽培措施和施肥方式以固定更多的碳素提供依据。在分布上,中国农田土壤碳库的饱和水平以华北地区较低,以华北地区为中心向外呈辐射状递增。在1990年的土地利用方式、耕作措施、施肥水平和气候条件不变的情况下,中国农田土壤的固碳潜力为-0.969 Pg。从单位面积的固碳潜力看,以西藏自治区最高,黑龙江省最低;从分布看,从南向北有逐渐递减的趋势。中国水田比旱田有更大的固碳能力。     

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。     

农业生产措施对土壤碳库的影响

在陆地碳平衡日益成为全球变化科学和生态科学中最为前沿与热点问题的前提下,农业碳平衡问题也受到了强烈的关注,从而促进了农业生产措施对土壤碳库影响的研究。文章综述了农业生产措施对土壤碳库的影响及其效率。从全球不同地区的研究得出,农业措施决定了现阶段农业生态系统是C源还是C汇。目前,影响农田土壤碳库的措施主要有:农业用地面积的扩张;耕地的休耕与利用;农业施肥;耕作方式;作物类型与轮作;秸秆还田。平均不同地区的研究结果,各种措施提高土壤碳积累的效率(CMg·hm-2·a-1)分别为:施用动物肥料0.6(肥料用量10Mg·hm-2·a-1)、施化肥-0.71、耕地转换为草场0.825、改善轮作0.21、实施免耕0.315、秸秆还田0.3。目前研究存在的问题及将来的研究重点应主要集中在:通过改善农业措施提高土壤碳库的可行性;土壤有机碳积累与农业措施间的关系的地区差异性;农业措施提高土壤碳库所产生的环境效益与经济效益。     

Carbon sequestration of black locust forests in the Yellow River Delta region,China

The Yellow River Delta region in China is a land area of 1,200,000 ha with rich natural resources. Adverse environmental conditions, such as low rainfall and high salinity, promote the dominance of black locust trees for afforestation. With the increase of CO₂ in the atmosphere, this forest and others throughout the world have become valued for their ability to sequester and store carbon. Forests store carbon in aboveground biomass (i.e. trees), belowground biomass (i.e. roots), soils and standing litter crop (i.e. forest floor and coarse woody debris). There are well-developed methods to sample forest ecosystems, including tree inventories that are used to quantify carbon in aboveground tree biomass. Such inventories are used to estimate the types of roundwood products removed from the forest during harvesting. Based on standard plot inventories and stem analyses, carbon sequestration estimates of trees were 222.41 t ha^?1 for the Yellow River Delta region accounted for 67.12% of the whole forest. Similarly, carbon storage by herbaceous matter and soil was 0.50 and 50.34 t ha^?1, respectively. The results suggest that carbon sequestration in the forest ecosystem was performed by most of the forest, which plays an increasingly important role in sequestering carbon as the stand grows.     

Forest optimisation models including timber production and carbon sequestration values of forest ecosystems: a case study

The integration of carbon sequestration value of forest ecosystems into forest management planning models has become increasingly important in sustainable forest management. This study analyses the economic effects of different minimum cutting ages on timber and carbon sequestration values for a Scots pine forest clumped mainly in older age classes in northeast Turkey. The analysis is performed by formulating three optimisation models. The objective of each model is to maximise net present value (NPV) of harvested timber, net present value of carbon sequestration and the total net present value of timber production and carbon sequestration, respectively. Results showed that increasing the minimum cutting ages by 10 years increased the NPV of timber by 10.5%. However, the current minimum cutting ages were optimal for maximizing the NPV of carbon and the sum of the NPV of timber and carbon benefits. In addition, the model outputs were found to be quite sensitive to unit carbon prices.     

海南热带橡胶园土壤易氧化有机碳空间变异特征研究

为了解热带橡胶园土壤活性有机碳状况,采集了海南全岛13个不同胶园土壤,用高锰酸钾氧化-比色法测定了土壤易氧化有机碳质量分数,分析了其影响因素。结果表明,海南橡胶园土壤易氧化有机碳质量分数平均为2.70 g.kg-1（以C计）,变化在0.92~6.82 g.kg-1之间,变幅达到641%。易氧化有机碳质量分数与土壤有机质、全磷和全氮显著正相关,同时受成土母质的强烈影响,玄武岩发育的土壤最有利于易氧化有机碳累积,砂页岩和花岗岩次之,而变质岩和浅海沉积物形成的土壤易氧化有机碳质量分数较低。土壤易氧化有机碳质量分数也受气候强烈影响,随湿度降低而下降。     

生草栽培下果园土壤固碳潜力研究

果园是我国南方红壤丘陵区重要的土地利用类型之一,但目前丘陵区果园中存在一些不合理开发、传统粗放式的经营、水土保持技术缺乏等因素,导致水土流失严重,土壤退化严重。寻求合理的土壤管理措施,减少果园水土流失,增加红壤的碳汇功能一直是学术界和生产实践面临的重要问题。本研究以福建尤溪长期定位试验为研究平台,研究顺坡开垦＋清耕、梯台开垦＋清耕、梯台开垦＋套种平托花生Arachis pintoi这3种垦殖方式对红壤果园有机C含量的影响,并利用Jenny模型对不同处理的土壤有机碳动态进行模拟。结果表明,经过14年的垦殖,清耕模式导致土壤容重增大,而梯台生草处理土壤容重比开垦前降低了1.8%;生草栽培不但提高了果园土壤有机碳含量,且生草栽培处理的土壤有机碳储量比清耕处理提高了13.9%～34.7%,其与清耕处理间的差异达到显著性水平;本试验条件下果园土壤有机碳平衡值为16.607~25.608 g/kg,并以此估算得到生草栽培处理0~20 cm土层有机碳储量平衡值为54.801 t/hm2,其固碳潜力为24.6951 t/hm2,分别是顺坡清耕和梯台清耕处理的4.2倍和1.5倍。因此可以认为生草栽培有利于提高土壤的碳汇功能。     

土壤生态系统中黑碳研究的几个关键问题

因人类活动的影响,全球大气C02浓度自1750年以来呈现逐步上升的趋势。农业生产活动与气候变化紧密相关,因土地利用方式的改变以及高度集约化的粮食、食物生产等农业活动都有可能增加CO2等温室气体的排放。如何遏制和减少大气中的CO2浓度是当前的热点问题,黑碳这一物质形式有可能为这一问题的缓解或解决提供新途径。生物质黑碳是生物质材料在低氧或无氧状态下经热裂解而形成的一种富含碳元素的有机连续体,其中碳（C）元素的含量高达70％-80％,并且大多以稳定的芳香环形式而存在。人类生存环境中所形成黑碳的80％以上最终都要归于土壤,且由于其较强的抗分解能力而长期滞留于土壤环境中。利用黑碳的这些特性及其碳封存能力,实施积极而有效的土壤管理措施,有可能增加土壤生态系统中的碳储存,从而为人类社会应对全球气候变化提供新的机遇。在文献资料调研的基础上,描述了土壤中黑碳的来源及其增加土壤碳储存、减缓陆地生态系统碳循环的潜力;阐释了量化土壤中黑碳的重要性以及精确测定土壤黑碳含量的关键所在;揭示了黑碳在土壤环境中的稳定性,探讨了外源黑碳与土壤本体有机碳的相互作用关系,并分析了黑碳对土壤温室气体排放的影响及其不确定性。揭示这些问题有助于客观评价黑碳能否作为一个有效的土壤有机碳库,也益于明确黑碳在全球碳循环以及中国农业减排过程中的作用与地位。     

Effects of salinity on soil bacterial and archaeal community in estuarine wetlands and its implications for carbon sequestration: verification in the Yellow River Delta

Soils from two typical tidal salt marshes with varied salinity in the Yellow River Delta wetland were analysed to determine possible effects of salinity on soil carbon sequestration through changes in soil microbiology. The mean soil respiration (SR) of the salt water–fresh water mixing zone (MZ) was 2.89 times higher than that of the coastal zone (CZ) (4.73 and 1.63?μmol?m^?2?s^?1, respectively, p?Pseudomonas sp. and Limnobacter sp. that might have led to its higher dehydrogenase activity and respiratory rates. Additionally, the CZ possessed more Halobacteria and Thaumarchaeota with the ability to fix CO₂ than the MZ. Significantly lower soil salinity in MZ (4.25?g?kg^?1) was suitable for β-Proteobacteria, but detrimental for Halobacteria compared with CZ (7.09?g?kg^?1, p?相似文献