河北平原土壤有机碳储量及固碳机制研究

利用2005年多目标区域土壤地球化学调查及20世纪70年代末全省第二次土壤普查土壤有机碳数据,对河北平原土壤有机碳密度及碳储量的时空变化规律、固碳机制及固碳潜力等问题进行了研究。结果表明,全省第二次土壤普查时土壤有机碳储量124.86Mt,2005年为176.08Mt,26年中增加了41.02%,表现出"碳汇"效应。据不同土类有机碳含量最大值估算,河北平原尚有188.6Mt的固碳潜力。稳定的Corg/N比、较高的N、P、Se含量等土壤理化环境条件以及农业施肥、秸杆还田、浅耕、免耕等农业管理措施促进了土壤有机碳的积累;而干旱碱性富钙、盐渍化、高硅钾的沙性土壤环境以及人为对自然湿地的扰动则会使有机碳丢失。

双碳目标下城市空间碳固存与增汇路径研究

目的 以城市空间碳增汇为目标,探索城市复合碳汇空间综合固碳机制,提出相应的空间优化方法,构建低碳城市空间规划方法体系。方法 依托多源数据,构建城市碳源碳汇时空数据库,运用熵权-TOPSIS模型,对当前城市空间固碳效能进行评价,揭示城市复合碳汇空间固碳效能格局;运用耦合协调模型结合回归分析,识别人工-自然碳汇空间固碳效能耦合协调关键空间驱动因子,探明城市复合碳汇空间固碳效能空间影响机制;利用OLS-GWR模型,明确各环境因素影响程度的空间差异,探明城市复合碳汇空间固碳效能环境影响机制。结果 最终根据机制研究结果,探讨增汇目标下的多尺度空间优化方法,从而引导城市空间的合理布局。结论 研究能够形成空间评价-机制研究-空间优化的系统规划方法,为城市低碳发展和碳中和目标的实现提供科学依据。

竹林生态系统碳汇的组分、固定机制及研究方向

全球气候变化是当今世界普遍关注的焦点,国内外对竹林生态系统碳汇的研究日益增加,竹林在我国森林植被储碳居于榜首。该文综述了竹林生态系统碳汇的组分、机制研究的已有成果,建议深入研究的方向,为竹林生态系统减排CO_(2)提供理论依据和技术参考。竹林植株各部分的固碳量是竹秆最大(>52%),依次是竹根、竹兜、竹枝、竹鞭和竹叶。竹林与C4能源植物芒草具有相同水平的高生物产量和高光能转化效率,但竹林木质化程度更高,其固碳的数量和质量也就更佳。竹子是需硅量很大的植物,根系从土壤中吸收可溶态硅,促进了硅酸岩矿物的风化并固定大气的CO_(2),所以竹林比其他需硅量少的林种具有更大碳汇功能。建议进一步研究的是:深入探讨竹子高光合效率和高碳汇功能的机理;培育和推广植硅体含量高的竹品种;研究竹林土壤中黑炭的固碳机制,使CO_(2)减排变得更加长期有效。鉴于竹林在固碳减排中的重要作用,发掘和释放竹林碳汇的巨大潜力为森林碳汇减缓全球气候变化提供思路和方法。

基于CCM机制的水生碳泵效应协同富营养化缓解研究进展

一直以来,由于陆地地表水体在全球所占比远小于海洋,在全球尺度碳循环的研究中,并未把陆地水生生态系统的作用作为一个重要部分进行考虑。然而,随着研究的不断增多,对陆地水生生态系统了解逐步深入。人们开始认识到,陆地水生生态系统中的水生光合生物除了能直接利用大气中的CO_(2)和CO_(2aq)作为无机碳源外,还能利用水中的HCO_(3)^(-),即存在显著的水生碳泵效应。水生碳泵效应作为一种稳碳和固碳过程,是形成长期稳定碳酸盐风化碳汇的重要机制,是碳循环的重要环节。陆地水生光合生物主要通过CCM机制在有限CO2水体中提升光合固碳能力,DIC施肥效应进一步放大这一固碳机制,增加碳酸盐风化碳汇量。陆地水生生态系统中耦合营养元素与生物碳泵效应能够有效对富营养化水体环境进行改善和修复,在增加生态碳汇实现碳中和过程中同步缓解富营养化。未来基于CCM机制的水生碳泵效应协同富营养化缓解在综合考虑气候和土地利用变化对生物群落结构和生态系统类型演变的影响等方面的研究将为喀斯特地表水体碳增汇以及有效应对气候变暖和富营养化治理与修复提供全新的科学支撑。

丛枝菌根途径的土壤有机碳固存机制研究进展

菌根真菌已被认为是土壤碳库的重要部分,陆地植物中至少78%与丛枝菌根真菌(AMF)形成共生关系,故研究AMF途径的土壤有机碳(SOC)固存机投对提高生态系统碳汇具有重要意义,但目前缺乏系统探讨AMF途径的SOC固碳机制。AMF具有显著的生态特性,包括较根系更高的周转速度、广泛的菌丝扩展范围以及将代谢产物转化为土壤中的稳定碳源等,这些特征共同构成了AMF在固碳机制中的作用路径。AMF从植物根系获得碳源,经过菌丝生长、代谢产物(尤其球囊霉素相关蛋白)和残体形成,将其转化为AMF源碳。AMF的根外菌丝还能与其他微生物共存并协同作用,通过分解凋落物、促进微生物的合成代谢及其物质周转,不仅增加植物源碳输入和微生物源碳积累,还促进团聚体形成,有效保护土壤中的碳不被分解,从而实现AMF途径的土壤碳固存。AMF途径的土壤固碳能力在森林、草地和农田依次减弱,这与气候变化、土壤的生物与非生物因素、地下的共生菌根网络及人类活动紧密相关。还探讨了这些因素对AMF途径SOC固存的影响,并针对现有研究的不足提出了未来的研究展望。本综述以期更深入地理解AMF途径的SOC固存机制,为菌根途径提升生态系统碳汇能力的研究提供理论支持。

施用有机肥对黑土团聚体有机碳的影响

采用湿筛法对不同处理下的黑土进行分离,得到4种不同大小(>2000、2000～250、250～53、<53μm)的团聚体,利用密度分组法分离出游离的轻组(freeLF)和团聚体内的颗粒有机质(iPOM),以评价有机肥对黑土团聚体有机碳的影响.结果表明:与对照相比,施用有机肥显著增加了土壤的团聚化作用,可在一定程度上抵消耕作对团聚体的破坏作用,减缓团聚体的周转.团聚体内细颗粒有机碳(fine iPOM-C)含量显著高于粗颗粒有机碳(coarse iPOM-C)含量,说明施用有机肥有利于团聚体内细颗粒有机碳的积累,是施用有机肥条件下黑土团聚体内碳固定的主要形式.

岩溶区土壤微生物驱动的自养固碳过程与机制研究进展

自养微生物能够利用无机碳作为碳源合成自身营养物质,具有很强的环境适应能力,在富钙偏碱的岩溶区土壤的碳固定过程中扮演重要角色。本文综述了土壤微生物驱动的自养固碳过程、岩溶区土壤固碳功能微生物、自养固碳的分子机制及其产生的生态环境效应,并提出了亟待解决的关键科学问题。为深入研究和认识岩溶区土壤生态系统自养微生物驱动的固碳过程及其机制、提高岩溶区土壤的固碳潜能、发展岩溶区生态环境的保护与修复策略、应对气候变化及人类活动引起的土壤退化风险提供参考。