长期开垦与放牧对内蒙古典型草原地下碳截存的影响

以围封26 a草地（E26）为对照,研究了内蒙古典型草原区长期开垦与放牧对土壤-植物根系系统碳截存的影响.结果表明,0-40 cm土壤和根系中的C贮量,E26（7307.59和950.32 g·m^-2）≈连续放牧草地（LG）（7834.01和843.43 g·m^-2）〉开垦35a耕地（LC）（4537.04和277.35 g·m^-2）.E26、LG和LC中,0-40 cm土壤贮存的C分别占各自土壤-根系系统C总贮量的88.49%、90.28%和94.24%.长期开垦完全破坏了草地原生的植被-土壤系统,造成严重的土壤风蚀：相对于E26,LC中0-10cm和10-20 cm砂粒含量分别增加了81%和39%,0-40 cm土层中根系生物量减少了71%;长期开垦导致草地土壤及根系碳截存分别降低了37.9%和70.8%.因此,在草原地区,若将长期开垦的耕地恢复为天然草地,土壤和植物根系将会有较大的固碳潜力.放牧对该区土壤有机碳含量及根系生长的影响较小;但长期放牧样地土壤表层容重显著增加,预示目前放牧压力已达到或接近草地的承载阈值,应及时减小放牧压力以避免草地的进一步退化.

太行山前平原夏玉米-冬小麦轮作生态系统碳截存及其气体调节价值

应用静态明箱-气相色谱法对4个施氮肥水平N0(0kgN·hm-2),N200(200kgN·hm-2),N400(400kgN·hm-2),N600(600kgN·hm-2)的夏玉米-冬小麦季CH4、N2O排放进行了研究,同时估算了其年季净固碳量及其O2气体调节价值,计算了年综合气体调节价值。结果表明,夏玉米-冬小麦农田生态系统为CH4吸收汇和N2O排放源,随着氮肥施入量的增加,其对CH4吸收能力减弱,其N2O排放量增加。夏玉米季N400和N600的CH4平均排放速率显著高于N0和N200(P<0.05);冬小麦季N0处理CH4平均排放速率显著低于N600处理(P<0.05),冬小麦季N600的N2O平均排放速率显著高于N0处理(P<0.05)。夏玉米-冬小麦轮作农田生态系统N0、N200、N400和N600处理CH4排放总量分别为-2.55、-1.99、-0.94和-0.47kg·hm-2·a-1;其N2O排放总量分别为1.05、1.45、1.67和2.22kg·hm-·2a-1。随着氮肥施用量的增加,夏玉米季和冬小麦季转化为NPP的碳量和净固碳量均增加;夏玉米-冬小麦轮作农田生态系统N0、N200,N400和N600处理年季净固碳量分别为6224.29,13885.05,14554.35和14521.10kg·hm-2·a-1;其中N200,N400和N600分别比N0处理增加了123.08%、133.83%和133.30%。夏玉米-冬小麦轮作农田生态系统N0,N200,N400和N600处理综合气体调节价值分别为10560.19、23602.64、24727.78和24634.24yuan·hm-2·a-1;N200、N400和N600分别比N0处理增加了123.51%、134.16%和133.27%,以N400处理年固碳量最高。

持续放牧和围封对科尔沁退化沙地草地碳截存的影响

研究了科尔沁退化沙地草地持续放牧和围封恢复下土壤 植物系统的碳 (C)贮存 ,以揭示草地管理对C动态的影响 .结果表明 ,0～ 1 5cm土壤OC和植物系统贮存的C(包括初级生产固定的C ,立枯和地表凋落物C和根系C)贮量大小为 :围封 1 0年草地 ( 5 84g·m- 2 和 3 0 9g·m- 2 ) >围封 5年草地 ( 5 2 4g·m- 2 和 1 4 6g·m- 2 ) >持续放牧草地 ( 4 93 g·m- 2 和 95 g·m- 2 ) .在围封 1 0年 ,围封 5年和持续放牧草地中 ,0～ 1 5cm土壤贮存C分别占各自土壤 植物系统C的 65 3 %,78 2 %和 83 9%.在风蚀严重的科尔沁沙地 ,持续放牧对植被 ,土壤及其周围环境有极严重的恶化作用 .采取围封恢复措施后 ,植被恢复和凋落物积累使土壤免遭风蚀 ,也显著增加了土壤有机质的输入 ,因而显著作用于大气C的截存 .但排除家畜放牧的长期围封使植物C向土壤C的再循环受到限制 ,截存的大部分C以凋落物的形式积存在土壤表面 ,需进一步深入研究围封的时间尺度 .研究结果表明 ,退化沙地草地在采取有效的保护措施后 ,可以由C源变为C汇 .

江苏省农地土壤有机碳及碳截存动态研究

根据《江苏土壤》及近几年调查和分析资料,计算提出江苏省农地土壤耕层总有机碳储库为0.2Pg。50～70年代土壤有机碳有所下降,自80年代实行土壤改良以来,江苏土壤有机碳储截存总体上有增加的趋势,其土壤的碳(C)截存速率可达27～350 g/(m^2·a)。因此,经营管理良好的农业实践对于提高陆地系统碳截存有重要意义。

围封下内蒙古典型草原区退化草原群落的恢复及其对碳截存的贡献

通过实地样方调查及实验室分析对围封(ER)与持续放牧(GD)下内蒙古典型草原区退化草原群落的植被、土壤特征进行了测定,分析了围封后植被、土壤特征的恢复状况,揭示了退化草地生态系统恢复过程中的固碳潜力及其生物化学过程.结果表明:羊草(Leymus chinensis)草原退化变型——冷蒿(Artemisia frigida)草原经过18a围封,其植被和土壤特征得到明显恢复,地上组分总生物量是持续放牧草地的2.69倍,0—40cm土层中根系总生物量是持续放牧草地的1.55倍,表层(0—10cm)土壤粘、粉粒含量比持续放牧草地分别增加617.1%和394.7%,土壤有机碳、全氮、全磷含量分别增加为持续放牧草地的2.84,2.44和2.27倍,土壤容重比持续放牧草地降低了10.60%.在内蒙古典型草原区,长期过牧下的冷蒿草原恢复为以羊草为优势种的原生群落类型将具有较大的固碳潜力,在恢复过程中其地上植物组分、根系和土壤(0—40cm)的固碳潜力可分别达到65.58,241.77和2176.19g·m-2,其植物—土壤系统总固碳潜力可达到2483.55g·m-2.

豫东平原杨农复合系统物质生产与碳截存

农林复合系统由于林分、农作物和土壤之间的相互作用而对储藏和固定碳具有巨大的潜力。其已经成为减少大气CO2浓度、解决全球气候变暖问题的重要土地利用方式之一,将会对陆地生物圈中通量的输入和碳的长期贮藏产生重要的影响。对豫东平原农区5,9,11和13年4个不同林龄的杨农间作复合系统的生物量、生产力和碳截存量进行测定和研究,结果表明:豫东平原农区5,9,11和13年4个不同年龄段的杨农间作复合系统的总生物量分别为33.03,103.06,124.30和154.60t·hm-2。4个年龄的杨农间作复合系统平均净生产力分别为19.95,29.30,33.24和56.94t·hm-2a-1。豫东平原农区5,9,11和13年4个年龄的杨农间作复合系统总碳截存量分别达到了19.86,52.42,62.45和76.44t·hm-2。

樟子松固沙林土壤碳截存及土壤呼吸对干湿变化的响应

在科尔沁沙地测定分析了流动沙丘栽植樟子松林23 a后的土壤碳截存作用,以及林地和流动沙丘土壤呼吸对干湿变化的响应。结果表明:①流动沙丘造林后土壤容重减小,土壤颗粒中极细沙和黏粉粒含量显著增加;②樟子松林地0～5 cm和5～15 cm层土壤有机碳截存量分别为221.8 g.m-2和113.9 g.m-2,截存速率分别为9.64 g.m-2.a-1和4.95 g.m-2.a-1;CaCO3-C截存量分别为4.0 g.m-2和2.5 g.m-2,截存速率分别为0.17 g.m-2.a-1和0.11 g.m-2.a-1;③干旱条件下土壤呼吸随气温的升高呈现指数减小;无论是干旱还是降雨后,林地土壤呼吸速率均显著高于流动沙丘;④降雨刺激后土壤呼吸显著增加,林地增加的幅度显著高于流动沙丘;林地地表凋落物去除后土壤呼吸速率下降,并且在降雨后下降更为明显。

1940—2002年长江中下游平原乡村景观区域中土地利用覆被及其土壤有机碳储量变化

过去60a来,长江中下游平原的乡村地区发展迅速,引起土地利用覆被及其土壤有机碳储量明显地变化。通过选取区域代表性样方、基于1942年航片和2002年IKONOS影像研究小尺度土地利用覆被变化、土壤取样和收集1965年前土壤有机碳历史数据,用尺度推绎和蒙特卡洛不确定性分析方法,评价了19402002年长江中下游平原人口密集的乡村景观区域中土地利用覆被的面积及其030cm土壤(或底泥)有机碳储量的变化。结果表明:近60a来,在86×103km2的区域中有47%的面积发生土地利用覆被转化,其中耕地转化为非耕地的面积为21%(18×103km2)。土地利用覆被类型转化及其有机碳密度的变化导致该区域土壤有机碳储量的净增加。该区域稻田和闲置水域面积分别减少了21.5%(18.5×103km2)和6.7%(5.7×103km2),导致其土壤(或底泥)有机碳储量分别减少41.8TgC和12.9TgC;而水产养殖、非渗漏表面为主的建筑用地、种植木本作物和种植1年生作物的水浇地面积分别增加了14.2%(12.2×103km2)、7.7%(6.7×103km2)、3.5%(3.0×103km2)和2.0%(1.7×103km2),使其土壤(或底泥)有机碳储量分别增加32.2TgC、22.2TgC、12.2TgC和6.5TgC。近60a来,整个区域030cm土壤有机碳的储量增加了18.2TgC,其净增加的可能性为75%,形成了弱碳汇。这主要是由于区域稻田土壤有机碳密度增加了17%,使区域土壤有机碳储量增加了22.2TgC(其净增加的可能性为92%);而且,稻田转化为种植木本作物和种植1年生作物的水浇地也使区域土壤有机碳储量分别增加了1.3TgC(净增加的可能性为86%)和0.3TgC(净增加的可能性为70%);此外,闲置水域转化为水产养殖也使区域土壤有机碳储量增加1.3TgC(净增加的可能性为77%)。但是,稻田转化为水产养殖和非渗漏表面为主的建筑用地导致区域土壤有机碳储量损失6.3TgC和0.6TgC。因稻田土壤有机碳密度增加及稻田转化类型的土壤有机碳储量变化的影响,使整个区域形成弱碳汇,但如果稻田继续减少的话,很可能变成碳源。通过选取区域代表性样方、研究小尺度土地利用覆被变化、土壤取样和收集土壤历史数据,采用尺度推绎方法,研究揭示了19402002年长江中下游平原人口密集的乡村景观区域中土地利用覆被的面积及其土壤有机碳储量的变化。

土壤有机碳储量、影响因素及其环境效应的研究进展

土壤有机碳储量、分布及其转化在陆地碳循环中起着重要的作用。本文对国内外土壤有机碳贮量研究的意义、主要方法和结论 ,以及影响有机碳贮量的因素 ,包括温度和降雨等自然因素、土地利用 /覆盖变化等人为因素以及大气CO2 浓度上升与土壤有机碳之间的反馈作用等方面的国内外研究进展进行了综述 ,介绍了土壤有机碳变化对土壤质量和环境质量的影响以及土壤碳截存对策的有关研究概况。

华北平原小麦-玉米轮作系统碳中和潜力及固碳措施

农业碳中和是将工业生产的二氧化碳(CO_(2))用于农业生产的有效手段。针对国家提出的CO_(2)排放于2030年前达到峰值(碳达峰), 2060年前实现碳中和目标,我们利用“静态箱-涡度相关-生物量监测法”明确了华北平原农业非能源碳平衡;同时结合农户抽样调查和农事活动碳排放系数明确了农业能源碳排放,进而计算出该区域农田的碳中和潜力。结果表明:小麦-玉米轮作农田净截存的有机碳量小麦季和玉米季分别为604 g(C)·m^(-2)和540 g(C)·m^(-2)。考虑农田生态系统的呼吸损耗,该区域小麦季和玉米季非能源碳净碳固存量分别为-359 g(C)·m^(-2)和-143 g(C)·m^(-2)。通过对农地投入中能源碳排放的研究发现,冬小麦季农药、化肥、农用机械消耗柴油及农地灌溉的碳排放分别为3.74 g(C)·m^(-2)、90.70 g(C)·m^(-2)、5.68 g(C)·m^(-2)和2.05 g(C)·m^(-2),玉米季分别为2.89 g(C)·m^(-2)、53.70 g(C)·m^(-2)、10.20 g(C)·m^(-2)和2.05 g(C)·m^(-2)。综合非能源(包括籽粒固碳)和能源碳观测,华北平原冬小麦季和夏玉米季均为碳汇,其强度分别为-257 g(C)·m^(-2)和-74 g(C)·m^(-2)。以华北平原典型集约高产粮区——河北栾城为例,其每年冬小麦和夏玉米农田的碳中和潜力分别为3.8×10^(10)g(C)和9.4×10^(9)g(C)。此外加强耕地管理,推广农业低碳化和发展富碳农业均可作为该区域有效的固碳措施。总之,本研究明确了华北平原小麦-玉米轮作农田的碳汇强度,估算了该农田系统在河北栾城的碳中和潜力,并提出了有效的固碳措施。

环境生物学

X171.1 200400690 持续放牧和围封对科尔沁退化沙地草地碳截存的影响/苏永中…(中科院寒区旱区环境与工程研究所)∥环境科学/中科院生态环境研究中心.- 2003,24(4).-23-28 环图X-5 X171.1 200400691 阿尔泰山两河源区生态环境问题研究/武胜利(新疆师范大学地理系)…∥新疆环境保护/新疆环保科研所.-2003,25(2).-5-8

土壤无机碳研究进展

在全球碳循环研究中,土壤有机碳(SOC)的作用倍受关注,而土壤无机碳(SIC)的研究相对较少。土壤无机碳是近地表环境中主要碳库之一,主要指土壤母岩风化过程中形成的土壤碳酸盐矿物态碳,是干旱、半干旱地区土壤碳库的主要形式。本文综述了土壤无机碳的组成、来源、成因模型及与全球碳循环特别是土壤有机碳的关系,并提出未来研究需要加强的几个方面。