全球气候变化下森林土壤碳汇研究进展

森林土壤作为陆地生态系统中重要的碳库,碳汇潜力巨大,在全球生态系统碳循环以及全球气候变化中占据着重要地位。当前,全球气候变化的趋势不断加强,人类社会受到严重威胁。森林土壤碳库对于缓解全球气候变化具有重要作用,如何提高土壤的碳储量和碳汇能力来应对这一挑战就显得尤为重要。因此,在此背景下了解和管理森林土壤碳汇不仅对森林生态系统的健康和稳定性具有重要意义,同时对全球碳循环和气候变化也有重要影响。为此,文章综述了国内外森林土壤碳汇的研究进展,讨论了森林土壤碳汇的计量监测方法,分析了当前所面临的机遇和挑战,并提出了相关研究展望。

植物生态系统中的植硅体闭蓄有机碳及其在全球土壤碳汇中的重要作用

植硅体闭蓄有机碳（phytolith—occluded organiccarbon，PhytOC）是封存在植硅体中的有机碳。在土壤环境中受到具有高度抗分解能力的植硅体的保护，它可以长期（数千年至万年以上）封存在土壤剖面中，从而成为陆地土壤长期（万年尺度）固碳的重要机制之一。以千年的时间尺度来衡量，估计全球土壤有机碳的平均积累率为2．4g·m^-2．a^-1，其中PhytOC积累贡献了15．0％～37．0％。通过选择种植高产PhytOC的植物物种来增加短期和长期碳汇的途径是存在的。大多数的农作物如大麦Hordeumvulgare，玉米Zeamays，水稻Oryzasativa，高粱Sorghumvulgare，甘蔗Saccharumofficinarum和小麦Triticumaestivum已知是植硅体的生产者。估计全球上述作物每年生产的PhytOC高达（5．08～12．01）×10^6t.a^-1。综述了植物生态系统中PhytOC的形成机制与特征、积累率、提高土壤PhytOC积累率的农学措施及其在全球土壤碳汇中的重要作用。

青海省土壤有机碳储量估算及其源汇因素分析

收集了青海省第二次土壤普查资料的2 856个土壤统计剖面数据,计算了20世纪80年代青海省土壤0～20 cm和0～65 cm深度的土壤有机碳密度,根据1∶400万数字化土壤类型图,统计了不同类型土壤的土壤有机碳储量。结合本研究采集的105个表层土壤数据,估算了青海省典型地区土壤有机碳近30年来的年均变化量。研究建立了土壤有机碳含量与温度、降雨等气候因子的关系方程,根据青海省土地利用现状估算了不同时期土地利用方式变化对青海省土壤碳源汇转化的影响。结果显示:(1)0～20 cm表土层SOCD20加权平均值为4.509 kg/m2,其值在各类型土壤间差异较为显著,SOCR20为2.953 Pg;0～65 cm的SOCD65加权平均值为13.597 kg/m2,SOCR65为8.904 Pg。由于受气候、土壤类型、植被类型、海拔等因素的影响,青海省土壤有机碳密度的分布呈现自东南向西北递减的带状分布特征;(2)近30年来青海省有机碳含量明显下降;(3)根据气象站的资料,分析了近50年来的年均气温变化趋势,预测在全球变暖背景下青藏高原土壤将表现出碳源效应,而研究区愈加明显的人类活动影响、大面积草地退化等土地利用方式改变也是造成土壤碳释放的主要原因之一。

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。

土壤有机碳及其影响因素

文章综述了土壤有机碳的赋存状态及其变化对地球碳汇的影响,重点分析了影响土壤有机碳的气候、土层深度、母质、地形、粘粒含量、时间、植被等因子的作用;提出了增强土壤有机碳库存的措施,主要有保护性耕作、提高土壤微生物的活性、施肥管理、退化土壤修复、灌溉等,预测了未来土壤有机碳研究的主要方向。