石漠化治理对土壤中CO2、CH4变化特征及碳汇效应的影响

为探究石漠化治理对土壤中CO_2、CH_4变化特征及碳汇效应的影响,采用气相色谱法对重庆市南川石漠化治理示范区土壤中CO_2、CH_4浓度进行观测,结合土壤温度、土壤含水率、土壤容重和土壤有机碳对石漠化治理区(试验区)和对比区(未经过石漠化治理的荒草地)进行研究,并用溶蚀量数据估算岩溶区碳汇量。结果显示:土壤中CO2浓度随土壤深度的增加先增加后减小,变化范围为393～7 400mg·L^(-1);而土壤中CH_4浓度随土壤深度的增加先减小后增大,变化范围为1.13～3.42mg·L^(-1)。试验区土壤中CO_2浓度均值为2 131mg·L^(-1),CH4浓度均值为1.94mg·L^(-1);而对比区土壤中CO_2浓度均值为2 338mg·L^(-1),CH_4浓度均值为2.10mg·L^(-1)。土壤温度、土壤有机碳与土壤中CO_2浓度变化趋势呈显著正相关关系,而与土壤中CH_4变化趋势呈显著负相关关系,说明土壤温度和土壤有机碳是影响土壤中CO_2、CH_4浓度的主要因素;土壤温度与土壤中CO2浓度呈正相关关系且相关性随石漠化治理而变弱,说明经过石漠化治理土壤温度对土壤中CO2浓度的影响减弱。试验区岩溶试片溶蚀速率大于对比区,且经过石漠化治理,由岩溶作用产生的碳汇可提高0.66～9.42t·km^(-2)·a^(-1);说明石漠化治理对于岩溶区碳汇起到了促进作用。

广州市红树林和滩涂湿地生态系统与大气二氧化碳交换

在生物量调查和土壤温室气体排放量测定基础上,对广州市红树林和滩涂湿地生态系统与大气CO2交换进行研究,分析湿地植被净生产力吸收CO2的能力和不同积水状态下(常年积水、间歇积水、无积水)湿地碳汇功能.结果表明:红树林湿地植被净生产力吸收CO233.74t.hm-2.a-1,土壤排放CO2(包括CH4折算成CO2的温室效应量)12.26t.hm-2.a-1,湿地每年净吸收大气CO221.48t.hm-2,说明红树林湿地是一个强的碳汇;滩涂湿地植被净生产力吸收CO28.54t.hm-2.a-1,土壤排放CO25.88t.hm-2.a-1,排放CH40.19t.hm-2.a-1,若按碳素折算,湿地每年吸收大气中碳素2.33t.hm-2,土壤排放碳素1.74t.hm-2包括(CH4中的碳),系统净固定碳0.59t.hm-2,说明滩涂湿地是一个弱的碳汇,若将CH4的温室效应折算成CO2量,则土壤排放CO29.78t.hm-2.a-1,排放比吸收多1.24t.hm-2.a-1,对大气温室效应而言,滩涂湿地是一个弱碳源;常年积水下排放的温室气体主要是CH4,无积水下排放的温室气体主要是CO2;常年积水湿地碳汇功能最大,无积水湿地碳汇功能最小.

黄土台塬不同土地利用方式土壤CH_4通量特征及主控因子分析

土地利用转变会导致土壤微环境及生理生化过程发生改变,继而影响土壤温室气体的产生和排放。目前关于土地利用转变对温室气体通量的研究主要集中于CO_2,而对CH_4研究甚少。本文以黄土台塬为研究区,重点分析不同土地利用方式的土壤CH_4通量特征与其影响因素的关系,并明确其关键影响因子,为预测整个黄土台塬土地利用方式转变对温室效应的贡献提供基础数据。以陕西省永寿县马莲滩林场为研究对象,于2015年4月—2016年3月,采用静态箱-气相色谱法,对耕地、天然草地、灌木林地、乔灌混交林地、乔木林地和果园的CH_4通量特征进行研究,并分析土壤CH_4通量与土壤温度、地表温度、含水量及全氮的关系。不同土地利用方式土壤CH_4平均通量差异显著(P<0.05),但表现相似的季节变化,呈现夏秋季高于冬春季特征。林地、园地、耕地土壤均为CH_4吸收汇,其吸收能力(平均值)为乔灌混交林(51.24μg·m^(-2)·h^(-1))>乔木林(44.80μg·m^(-2)·h^(-1))>灌木林(31.52μg·m^(-2)·h^(-1))>草地(25.89μg·m^(-2)·h^(-1))>果园(18.97μg·m^(-2)·h^(-1))>耕地(14.89μg·m^(-2)·h^(-1))。不同土地利用方式土壤CH_4吸收与土壤温度、全氮和地表大气温度均呈正相关;与土壤含水量呈负相关。其土壤表层(0~20 cm)温度是6种土地利用方式土壤CH_4吸收的主要影响因素。总之,自然条件下的土壤CH_4吸收率明显高于农业土壤CH_4吸收率,耕地转变为林地后土壤的CH_4吸收能力增强,土壤对减缓温室效应的贡献增大。

青藏高原退牧还草重大生态工程气候效应

青藏高原实施了林草保护与修复、沙化治理和水土保持等生态工程,是我国乃至全球最大的生态工程区之一。其中,退牧还草简单有效且成本较低,在近20年的高寒草地生态恢复中广泛应用。长时间、大规模实施的退牧还草生态工程极大地改变了下垫面状态,并影响着碳水热交换过程。团队通过典型生态工程对比监测和数据资源整合,系统研究了退牧还草工程地气间的碳水热效应,取得系列科学发现。(1)青藏高原高寒草地是重要的净CO_(2)汇,生态恢复工程能够显著提升CO_(2)汇40%~60%,水分多寡影响生态恢复的碳汇强度。(2)高寒草甸和高寒草原是可观的CH_(4)汇,草地恢复通过提升土壤通透性和阻断速效氮返还促进CH_(4)吸收,恢复区总体提升约20%.高寒湿地整体是CH_(4)的弱源,草地恢复通过增加维管植物传输氧化减少CH_(4)排放高达50%以上。(3)草地恢复显著降低土壤温度并提升了土壤水分含量,退牧还草提升高寒草原、高寒草甸、高寒湿地土壤水分幅度为1%~4%,土壤温度下降幅度为0.3℃~2℃。综上,青藏高原退牧还草典型生态工程具有显著的碳水热效应,在我国应对气候变化中不容忽视。未来应进一步整合建立重大生态工程碳汇监测网络,依据水热组合对生态恢复工程进行布局调整,及时评估生态恢复成效缩短生态恢复年限,加强生态工程广域气候效应研究,进而助力我国碳中和目标的实现。

国外湿地生态系统碳循环研究进展

在全球变化背景下,面对湿地生态系统是否能维持其碳汇功能等问题,在以下几方面进行了讨论:当前湿地生态系统碳源与碳汇评估中存在的问题;湿地碳源与碳汇功能时空格局变异最新研究进展;影响湿地甲烷排放的因素;湿地碳循环过程对全球变暖的响应模式;湿地生态系统碳循环模拟。认为当前对湿地生态系统碳循环认识的局限性,是导致碳循环成为全球变暖互馈机制中不确定性的主要原因之一。针对中国当前湿地生态系统碳循环研究的特点,提出了中国未来湿地生态系统碳循环研究的焦点问题,即如何在气候变化及人类活动双重影响下,维持中国湿地生态系统现有碳储存库的功能,以及如何提高已退化湿地的固碳功能及潜力。

内蒙古河套灌区不同盐碱程度土壤CH_4吸收规律

土壤盐碱化严重威胁土地可持续利用和温室气体排放.本研究选择内蒙古河套灌区3种盐碱土壤[S1:盐化土壤,电导率(EC) 4. 80 d S·m^(-1); S2:强度盐碱土壤,电导率(EC) 2. 60 d S·m^(-1); S3:轻度盐碱土壤,电导率(EC) 0. 74 d S·m^(-1)].利用静态暗箱法野外原位观测研究盐碱土壤甲烷(CH_4)吸收规律.结果表明,不同盐碱程度土壤CH_4吸收每年均存在显著差异,2014年生长季(F=18. 0,P <0. 001),2015年生长季(F=23. 6,P <0. 001)和2016年生长季(F=28. 4,P <0. 001).轻度盐碱土壤CH_4累积吸收量最高,盐化土壤累积吸收量最低.随土壤盐碱程度加重,土壤CH_4累积吸收量降低.轻度盐碱土壤CH_4累积吸收量在2014～2016年3个生长季(4～10月)分别为150. 0、119. 6和99. 9 mg·m^(-2);重度盐碱土壤CH_4累积吸收量比轻度盐碱土壤分别降低27%、28%和19%;盐化土壤CH_4累积吸收量比轻度盐碱土壤分别降低35%、35%和53%.冗余分析表明,盐碱土壤CH_4吸收通量与土壤EC的投影在第一主成分轴正方向和反方向,土壤EC越高,CH_4吸收通量越低.土壤电导率EC是调控盐碱土壤CH_4吸收的关键因子,相关系数r为-0. 880 9 (P <0. 01,n=9).