呼伦贝尔草原退化对植被碳库的影响

植被碳库如何响应草原退化是草原生态学的重要研究内容。在呼伦贝尔典型草原上选取40个样地,获取植被地上、凋落物以及不同深度根系的生物量,在区域尺度上阐明草原退化对植被碳库影响。结果表明:植被地上碳库、凋落物碳库以及0~50 cm根系碳库之和通常占据植被总碳库的80.0%之上,草原群落根系碳库在50 cm土层以下无显著变化;随着退化程度的加剧,植被地上碳库、凋落物碳库的占比呈现下降的趋势,而植被地下碳库占比则呈现上升的趋势;随着退化程度的加剧,根系分布呈现明显的浅层化趋势,主要体现在0~10 cm土层根系碳库的占比提高,并且0~10 cm土层根冠比对退化强度具有良好的指示作用。研究结果对于深刻认识草原退化对植被碳库的生态效应具有重要意义,为草原生态系统增汇途径提供科学依据。

氮沉降对杉木人工林生长及林下植被碳库的影响

在12年生的杉木(Cunninghamia lanceolata)人工林中开展5年的模拟氮沉降试验,氮沉降水平分别为N0(对照)、N1、N2、N3,N沉降量依次为0、60、120、240kg·hm-2·a-1,研究氮沉降增加对林木胸径、树高生长及林下植被碳库的影响。在氮沉降试验的前3年,N0、N1、N2、N3处理样地林木平均胸径年增长率分别为3.52%、3.77%、4.32%和4.55%,表明胸径增长随氮沉降水平的增加而增加。各处理样地平均树高年增长率依次为9.95%、10.02%、9.34%和7.99%,说明中-高氮处理(N2、N3)抑制了树高的生长;在氮沉降试验的后2年,各处理样地林木平均胸径年增长率分别为3.65%、4.52%、2.46%和3.55%,树高年增长率分别为7.19%、8.28%、6.41%和6.33%,表明低氮处理(N1)促进了林木的生长,而中-高氮处理在一定程度上抑制了林木生长。各处理样地的林下植被碳储量由大到小的顺序为N0、N1、N2、N3,与对照相比,N1、N2、N3处理使林下植被碳储量分别降低了0.164、0.373和0.482t?hm-2,平均每年减少C0.041、0.093和0.120t?hm-2,相当于N1、N2和N3处理使林下植被每年吸存的二氧化碳量减少了0.151、0.342和0.441t?hm-2。

南川市三泉镇岩溶区农田生态系统植被碳库的动态变化

通过农田样方观测与实验分析获得南川市三泉镇农田生态系统主要农作物的含碳率、经济系数、果实水分系数,结合该区近26年来(1980-2005)主要农作物产量与耕地面积的相关数据,用农作物产量与碳储量转换模型计算法估算和分析该区农田生态系统植被碳库的总量及构成的动态变化。结果发现:近26年来该镇农田植被碳库和碳密度略有提高,具有微弱的碳汇效应。与邻近的四川盆地非岩溶区相比,该区农田植被碳密度较低。针对农田生态系统植被碳库的构成特点和动态特征,该镇今后应进行作物结构调整,适度增加水稻等大春作物的种植和马铃薯、油菜和饲料等小春作物的种植面积,稳定小麦等作物的播种面积;加强农田基本建设,发展生态农业,以进一步提高农田生态系统植被碳库的碳储量和碳密度。

围封和施肥对高寒草甸群落特征和植被碳氮库的影响

为探究不同恢复措施对退化高寒草甸的影响,研究了不同围封年限(0、4、13年)和长期施肥(N、P)下草甸群落特征和碳氮库的变化。结果表明:1)随着围封年限增加,物种丰富度指数和Shannon-Wiener指数显著降低,Simpson指数和Pielou指数呈先上升后下降的特征;长期N和P添加分别显著降低了物种丰富度指数和ShannonWiener指数。2)地上生物量和根系生物量在4和13年围封下均显著增加,且在4年围封时最高,而凋落物生物量则随围封年限增加而逐渐增加;长期施肥对生物量的影响不显著。3)围封后,植被碳和氮储量显著增加,其中地上生物量和根系碳、氮库均在4年围封时最高,凋落物碳、氮库则在13年围封时最高;长期施肥对植被碳储量无显著影响,仅长期N添加显著提高了地上生物量氮库。4)偏最小二乘(PLS)路径模型显示:围封和施肥导致环境因子发生变化,抑制了群落多样性,促进了植物生物量和植被碳库的积累,而植被氮库特征在施肥处理下发生变化。综上,围封整体上抑制了物种多样性,但能够促进群落生产力提高和植被碳氮库增汇;长期N添加对物种多样性和植被碳库无显著正效应,但促进了植被氮库增汇。

旅游驱动的土地利用与覆被变化对景区植被碳库的影响--以中国内蒙三盛公水利风景区为例(英文)

土地利用与覆被变化是仅次于化石能源消耗的第二大碳排放源。1979年以来,中国旅游业保持高速增长,旅游发展所需的交通、住宿、娱乐等基础设施建设将导致显著的土地利用与覆被变化。为测算旅游业发展驱动的土地利用与覆被变化对旅游景区植被碳库的影响,研究通过多次田野调查重建了景区尺度的土地利用格局,利用土地转移矩阵明确了景区土地利用动态演变路径,结合研究区植被碳密度计算了2004—2010年景区植被碳库的变化。研究结果表明旅游业的发展导致景区土地利用格局显著变化。在研究期内草地是景区主要植被,但随着旅游的发展,草地与灌丛、林地等用地之间不断相互转换。尽管有约52ha土地用于旅游住宿、基础设施及休闲活动设施,但景区内植被碳库不但没有减少,反而增加了442.4 Mg,这主要是因为景区为提高旅游环境质量采取了植被保护措施。这表明旅游业可以通过良好的景观营造等土地管理措施,增加景区碳汇,用以"中和"旅游业能源消耗引起的碳排放。

氮添加和刈割对内蒙古典型草原植被碳氮库的影响

外源氮输入和割草是影响草地植被碳、氮库的两个重要因素,外源氮能否补充因割草带走的养分使得植被和土壤碳、氮库保持平衡尚不明确。为了解刈割和氮输入对植被碳、氮库的影响,本研究在内蒙古典型草原设置刈割和5水平氮添加交互试验。结果表明:刈割显著降低了植物生物量和碳、氮库(P<0.05),氮添加可促进刈割后的生长补偿;氮添加显著提高了植物生物量及碳、氮库(P<0.05),同时改变了地上、地下部分生物量和碳、氮库的分配;不同水平的氮添加影响植被碳、氮库,当氮添加水平为10 g·m^(-2)·a^(-1)时,植被碳、氮库最高。以上结果表明,刈割与10 g·m^(-2)·a^(-1)氮输入相结合可支持内蒙古典型草原的可持续利用。

林火干扰对森林生态系统碳库的影响研究进展

森林生态系统是重要的碳库,在减缓全球气候变暖中具有独特的功能。林火干扰作为非连续的生态因子,是全球生物地球化学循环的驱动因子,可显著改变生态系统的结构和功能以及养分循环和能量传递,引起森林碳库和碳分配格局的变化,进而影响森林演替进程及固碳能力。本文阐述林火干扰对森林生态系统碳库影响的国内外研究方法进展,重点论述林火干扰导致的直接碳损失以及通过森林净初级生产力和土壤呼吸的改变间接影响森林碳循环和碳平衡;并分别阐明林火干扰对植被碳库、凋落物碳库和土壤有机碳库的影响,林火干扰通过直接改变植被覆盖度进而影响植被碳库和营养元素周转,最终影响植被的碳固定及碳从植被向土壤的转移,导致不同碳库之间的重新分配。通过探讨净初级生产力变化对林火干扰的响应,揭示林火干扰对植被碳库循环的间接且长期影响的机制;在林火干扰对生态系统凋落物碳库的影响方面,主要探讨林火干扰后凋落物生产量在不同林火强度和环境梯度下的变化;在林火干扰对土壤有机碳库的影响方面,通常在小尺度范围内影响土壤有机碳库垂直分布变化的主要原因可能是地形条件的变化,而在相对大的区域尺度下,气候、土壤质地、地形、植被及人类活动和管理水平及其交互作用均可影响土壤有机碳库的空间迁移和形态转化,从而导致不同区域范围的土壤有机碳库分异。在此基础上,指出目前研究存在的问题,并提出林火干扰对森林碳库影响的定量化研究路径:1)深入开展林火干扰对森林生态系统碳库循环的影响机制研究;2)加强“植被-土壤-水-微生物-气候”的系统研究;3)完善不同时空尺度下林火干扰对森林碳库周转过程的定量化研究;4)深入探讨林火干扰与森林生态系统碳元素的相互作用关系及影响机制。

城市绿地碳库研究进展

城市作为主要的人为碳排放源受得广泛关注,然而涉及城市绿地的碳排放和固碳功能未得到充分的重视。文章对近年来城市绿地研究现状进行了综述,主要从城市绿地碳库及通量的概念模型植被碳库、土壤有机碳库、微生物量碳和黑碳碳库几个方面展开论述,认为高大的乔木是城市绿地植被碳库的主体,而群落类型、城市功能区和绿地年龄强烈地影响着城市植被碳库的大小;城市绿地土壤有机碳储量一般高出植被碳储量数倍,而市区的土壤碳密度一般高出郊区和乡村;城市绿地土壤有机碳、微生物量碳和黑碳的数量受植被类型、城市功能区、土地利用和土层的影响明显。建议今后应加强城市绿地植被的碳库动态的长期定位监测;深入研究城市各种人为干扰活动对土壤碳库的影响机理;建立高度空间异质性的城市环境下植物和土壤取样的方法体系。

不同经营措施对毛竹林生态系统净碳汇能力的影响

【目的】探讨不同经营措施对毛竹林生态系统净碳汇能力的影响,为毛竹林固碳经营提供依据。【方法】利用两因素随机区组设计,排除地形因子等影响,选取施肥量和采伐方式2个因素,每个因素分别设置3个水平,共9个试验组合:大量施肥强度采伐、大量施肥中度采伐、大量施肥弱度采伐、中等施肥强度采伐、中等施肥中度采伐、中等施肥弱度采伐、不施肥强度采伐、不施肥中度采伐和不施肥弱度采伐,研究2010—2013年不同经营措施对毛竹林生态系统净碳汇能力的影响。【结果】2010和2013年两期0~50 cm土层土壤有机碳储量差异显著(P<0.05),而0~10 cm土层土壤有机碳贮量差异不显著(P>0.05);两期植被总碳储量和毛竹碳储量差异均极显著(P<0.01),而两期林下植被总碳储量差异不显著(P>0.05);样地外运输总泄漏量仅占样地内施肥总排放量的7.32%;中等施肥弱度采伐处理与大量施肥强度采伐处理净碳汇量差异显著(P<0.05),中等施肥弱度采伐处理林分的净碳汇量最多,达到64.721 tC·hm^(-2),而大量施肥强度采伐处理林分的净碳汇量最少,为-14.237tC·hm^(-2),说明过度集约经营可能造成毛竹林生态系统的碳排放,而合理经营方式有利于毛竹林生态系统的碳积累;土壤碳库变化量占所有碳库变化量总和的70.99%±12.30%,毛竹碳库变化量占所有碳库变化量总和的23.37%±11.24%,林下植被碳库变化量占所有碳库变化量总和的0.63%±0.37%,运输泄漏量占所有碳库变化量总和的0.40%±0.16%,施肥排放量占所有碳库变化量总和的4.60%±4.85%,其中土壤碳库和毛竹碳库的变化量之和占所有碳库变化量总和的94.36%。【结论】在碳汇项目计量监测时,为了节约成本,可以忽略林下植被碳库和运输泄漏以及施肥引起的温室气体排放。大量施肥强度采伐的毛竹林常规经营方式不仅植被总碳储量增加较少,而且还引起了明显的土壤碳排放,不利于毛竹林生态系统净碳汇量的积累。采用中等施肥弱度采伐的生态经营方式,不仅使植被总碳储量增加最多,同时土壤碳储量也增加最多,是一种最有利于毛竹林增汇减排的经营方式。

陆地碳平衡对大气CO_2升高的响应及其机制

研究陆地碳平衡对大气CO2浓度升高的响应,能为揭示碳失汇之迷提供有力证据,为制定缓解全球变化的合理政策措施提供理论依据。综述了陆地碳平衡对全球大气CO2升高的响应及其可能的机制,由于陆地生态系统的复杂性,以及不同的研究在具体的对象、时间、地点、方法和角度的差异,目前有关陆地碳平衡对全球大气CO2升高的响应还存在很大的分歧。陆地碳库主要可分为植被碳库和土壤碳库,大气CO2浓度升高主要是通过影响光合作用、土壤养分、水分供应、光照条件、群落组成、光合产物分配等方式影响植被碳库;而土壤碳库的响应机理主要包括光合产物向土壤的输入量、脱落物质量、养分循环、光合产物分配、根系周转期、微生物活性等的响应。关于陆地碳平衡对全球大气CO2升高的响应今后应该主要集中在:(1)不同生态系统影响全球植被碳库变化的主导因子;(2)大气CO2浓度升高与其他环境因子的互作效应;(3)大气CO2浓度升高对植物光合作用的促进效应与光合作用适应性间的关系;(4)地上碳库与地下碳库间的相关性,及其对大气CO2浓度升高的分别响应;(5)克服目前实验方法存在的局限性。

常绿阔叶成熟林碳储存与分配特征比较研究

常绿阔叶林是中国重要的森林类型。笔者综合分析了常绿阔叶林植被碳库与土壤碳库的分配特征,了解当前对常绿阔叶林碳储存的研究现状以及存在的不足,提出了在全球气候变化背景下,宜开展对常绿阔叶林的长期定位研究,以掌握常绿阔叶林生产力形成机制以及气候变化对常绿阔叶林生态系统固碳功能的影响。

中国森林生物量的估算:对Fang等Science一文(Science,2001,291:2320～2322)的若干说明

Science杂志于 2 0 0 1年发表了方精云等人关于中国森林植被碳库及其变化的论文 (Fangetal.,2 0 0 1,2 91:2 32 0～ 2 32 2 )。该文利用大量的生物量实测数据 ,结合使用中国 5 0年来的森林资源清查资料及相关的统计资料 ,基于生物量换算因子连续函数法 ,研究了中国森林植被碳库及其时空变化。这是一个大时空尺度的工作 ,涉及一些大尺度生态学研究的原理、方法以及尺度转换问题。由于篇幅所限 ,论文并未详细说明这些问题。为了帮助理解大尺度生态学研究的方法和思路 ,本文给出了论文中涉及生物量计算的理论基础 ,对数据和计算方法等也进行了较为详细的说明。生物量换算因子的连续变化、区域森林生物量的计算方法以及由样地实测到区域推算的尺度转换构成该项研究的 3个主要的理论基础 ,其中换算因子的连续变化是关键。

西南地区草地群落灌木植物盖度对生态系统碳库的影响

中国西南地区草地主要为暖性及热性草丛、灌草丛,约占全国草地面积的1/10,分析灌木植物盖度与草地碳库及其构成的关系对于准确评估尚处于次生演替阶段的南方草地碳储量具有重要意义。该研究基于野外实地调查,将西南地区不同地貌类型的41个代表性草地样地依据灌木植物盖度划分为3种类型:无灌木植物草地群落(灌木植物盖度为0)、低灌木植物盖度草地群落(灌木植物盖度0–10%)和高灌木植物盖度草地群落(灌木植物盖度10%–30%),测定了群落地上、地下生物量和凋落物生物量以及植物和土壤碳含量,计算碳密度。结果表明:随着草地群落灌木植物盖度增大,生态系统植被碳密度从0.304 kg·m–2增加到1.574 kg·m–2,其中根系和凋落物碳库也呈增长趋势;土壤碳密度从7.215 kg·m–2增加到9.735 kg·m–2,生态系统碳密度从7.519 kg·m–2增加到11.309 kg·m–2。草地碳库构成中,低灌木植物盖度草地群落的土壤碳库占生态系统碳库比例最小。草地群落灌木植物盖度增加改变了草地生态系统碳库构成并导致生态系统碳库增加,建议在估算草地生态系统碳库时,需要统筹考虑并兼顾南方地区草地群落灌木植物盖度变化。

林火干扰对广东省桉树林生态系统碳密度的影响

林火作为森林非连续的生态因子,引起森林生态系统碳库碳储量与碳分配的变化,影响森林演替进程及固碳能力。以桉树林不同林火干扰强度的火烧迹地为对象,采用相邻样地比较法,以野外调查采样与室内试验分析相结合为主要手段,研究不同林火干扰强度对森林生态系统各碳库及生态系统碳密度变化和空间分布格局的影响,探讨林火干扰对生态系统碳密度与碳分布格局的影响机制。结果表明:林火干扰降低了植被碳密度(P<0.05),轻度、中度和重度林火干扰样地植被碳密度依次为67.88、35.68和15.50 t·hm^-2,相比对照分别下降了15.86%、55.78%和80.79%;在轻度、中度和重度林火干扰样地中,凋落物碳密度分别为1.43、0.94和0.81 t·hm^-2,相比对照分别降低了28.14%、52.76%和59.30%;不同林火干扰强度样地土壤有机碳密度均低于对照,且减少幅度随土壤剖面深度增加而逐渐变小,轻度、中度和重度林火干扰样地土壤有机碳密度分别为103.30、84.33和70.04 t·hm^-2,相比对照分别下降了11.67%、27.89%和40.11%;轻度、中度和重度林火干扰后桉树林生态系统碳密度分别为172.61、120.95和86.35 t·hm^-2,相比对照依次下降了13.53%、39.41%和56.74%;林火干扰降低了桉树林的碳密度,表现为随林火干扰强度增加,碳密度呈递减的规律;与对照相比,轻度林火干扰强度对桉树林碳密度的影响不显著(P>0.05),而中度和重度林火干扰强度对桉树林碳密度的影响差异显著(P<0.05)。

陆地生态系统碳循环对土地利用变化的响应

陆地生态系统碳循环在全球碳循环中占有重要地位,而土地利用变化是估测陆地生态系统碳储存与释放的最大不确定性因素。植被和土壤是陆地生态系统的两大碳库,是碳循环中的两个重要纽带,土地利用变化影响陆地生态系统土壤和植被碳的固定、积累与释放,从而影响整个碳循环过程。本文主要从土壤和植被碳库的角度出发,综述了近年来土地利用变化对陆地生态系统碳循环的影响及其机理,以及研究方法进展,着重分析了模型在此方面的应用;并提出了未来研究方向的展望。