浙江天童土地利用方式对土壤有机碳矿化的影响

以浙江天童地区的栲树群落为参照,选择了木荷林、灌丛、马尾松林、杉木林、金钱松林、竹林、茶园和裸地等土地利用类型,测定了土壤有机碳含量,以及在25 ℃和60%饱和含水量条件下培养33 d的有机碳矿化速率.结果表明:土壤有机碳含量与矿化速率均以常绿阔叶林最高,针叶林、竹林和茶园次之,裸地最低;相反,土壤有机碳矿化释放的CO2-C比例以栲树林最低.可见,常绿阔叶林土壤的固碳能力高于其它类型,常绿阔叶林被改为其它类型后,土壤有机碳含量和矿化速率显著下降.     

杉木人工林土壤微生物生物量碳氮特征及其与土壤养分的关系

研究了湖南会同红黄壤区杉木人工林和常绿阔叶林土壤微生物量和养分状况.结果表明,该区杉木人工林取代地带性常绿阔叶林和杉木连栽后,土壤微生物碳、氮和土壤养分含量下降,土壤严重退化.在0～10 cm土层内,常绿阔叶林土壤微生物碳和氮含量为800.5和84.5 mg·kg^-1,分别是第1代杉木林的1.90和1.03倍、第2代杉木林的2.16和1.27倍;在10～20 cm土层内,常绿阔叶林土壤微生物碳和氮含量为475.4和63.3 mg·kg^-1,分别是第1代杉木纯林的1.86、1.60倍和第2代杉木林的2.11和1.76倍.在0～10 cm 和10～20cm土层内,杉木人工林取代常绿阔叶林和杉木栽植代数增加后,土壤全氮、全钾、铵态氮和速效钾含量均明显降低,但差异并不显著.人工杉木林林分组成单一,其凋落物分解慢、归还养分数量少;炼山等造成的表土流失是杉木人工林土壤微生物量和养分库退化的重要原因.土壤微生物碳与土壤全氮、铵态氮、全钾和速效钾含量呈极显著的正相关,土壤微生物氮与土壤养分含量也达到极显著水平.     

小兴安岭两种森林类型土壤有机碳库及周转

采用室内培养法测定了不同温度下(8、18、28 ℃)小兴安岭原始阔叶红松林和阔叶次生林土壤有机碳的矿化速率和矿化量,并用三库一级动力学模型对有机碳各库进行拟合.结果表明： 基于单位干土质量的阔叶次生林土壤有机碳矿化速率和累计矿化量均大于原始红松林,但有机碳累计矿化量占总有机碳的比率小于原始红松林.2种森林类型土壤活性碳库和缓效碳库随土层加深而减小,其占总有机碳的比例增加.尽管阔叶次生林土壤活性和缓效碳库均大于原始红松林,但其占总有机碳的比例却小于原始红松林,而土壤惰性碳库及其比例均大于原始红松林,表明阔叶次生林土壤有机碳整体上更稳定.土壤活性碳库平均驻留时间(MRT)为9～24 d,且随土层加深而缩短,而缓效碳库MRT为7～42 a,且随土层加深而延长.土壤活性碳库及其占总有机碳的比例随温度升高而线性增加,缓效碳库则降低;原始红松林土壤活性碳随温度的增速大于阔叶次生林,表明原始红松林土壤有机碳库对温度变化反应更敏感.     

湖南会同地区森林植被转变对土壤微生物生物量碳和酶活性的影响

研究了湖南省会同县森林植被从地带性植被天然常绿阔叶林到杉木人工林再到杉木火力楠混交林的转变过程中土壤微生物生物量碳和酶活性的变化趋势。结果表明:杉木纯林和混交林土壤微生物生物量碳含量均显著低于常绿阔叶林,分别仅为常绿阔叶林的76.8%和71.5%;与天然阔叶林相比,杉木人工林土壤蔗糖酶、脲酶和磷酸酶活性分别降低了35.8%、22.1%和45.1%,而多酚氧化酶活性增高了40.0%;相反,杉木火力楠混交林土壤蔗糖酶、脲酶和磷酸酶活性比杉木纯林分别增加了20.3%、12.6%和67.8%,而土壤多酚氧化酶活性则降低了41.0%;表明森林植被转变对土壤微生物生物量碳和土壤酶活性能够产生较大的影响,不同的树种对土壤微生物生物量碳和土壤酶活性的影响差异较大。     

亚热带地区阔叶林与杉木林土壤活性有机质比较

通过对亚热带3个地区地带性阔叶林和杉木林土壤活性有机质的比较,分析森林类型变化及杉木连栽对土壤有机碳和养分含量的影响.结果表明：地带性阔叶林转变为杉木林后,土壤总有机碳含量下降27.8%～52.1%、腐殖酸碳下降32.2%～52.8%、胡敏酸下降36.4%～59.0%、富里酸下降29.7%～50.0%;杉木连栽也使土壤总有机碳和腐殖质含量下降.森林类型改变和杉木连栽对土壤活性有机质的影响更明显.杉木林取代阔叶林后,土壤微生物生物量碳、微生物生物量氮、可溶性有机碳和可溶性有机氮含量的最大降幅分别为61.8%、38.2%、43.3%和69.0%;与第1代杉木林相比,第2代杉木林土壤微生物生物量碳、微生物生物量氮、可溶性有机碳和可溶性有机氮含量的最大降幅分别为34.7%、29.3%、30.4%、18.4%.经相关性分析,除冷水浸提有机氮外,土壤活性有机质与养分含量之间具有密切的相关关系.     

武夷山不同海拔高度土壤有机碳矿化速率的比较

应用土壤培养法,比较分析了武夷山不同海拔高度土壤在25℃和60%田间饱和含水量条件下培养110 d有机碳矿化速率和矿化率的差异.结果表明:不同海拔高度土壤有机碳矿化速率随海拔高度的升高而加快,高山草甸(0.08 g CO2-C·kg-1·d-1)分别比亚高山矮林、针叶林、常绿阔叶林快14.3%、60.0%和166.7%,差异主要存在于0～10 cm.土壤碳矿化率以针叶林最高(16.6%),分别比亚高山矮林、常绿阔叶林、高山草甸高37.0%、67.6%和79.1%.土壤有机碳矿化速率和矿化率均随土层加深而递减,递减的幅度在不同海拔高度土壤间存在显著差异(P＜0.05).研究结果揭示,土壤碳矿化速率和矿化比率随着海拔高度的变化而产生显著的变化.     

川南天然常绿阔叶林人工更新后土壤碳库与肥力的变化

对川南天然常绿阔叶林及其人工更新成檫木林、柳杉林和水杉林后土壤不同形态碳素含量、碳库管理指数、养分含量和酶活性进行研究,并探讨了土壤不同形态碳素及碳库管理指数与土壤肥力之间的关系.结果表明:各季节土壤有机碳、水溶性有机碳、微生物量碳、活性有机碳、稳定态碳、碱解氮、有效磷和速效钾含量及蔗糖酶、磷酸酶和过氧化氢酶活性均为天然常绿阔叶林＞檫木林＞水杉林＞柳杉林,土壤碳库管理指数也为天然常绿阔叶林＞檫木林＞水杉林＞柳杉林,且土壤不同形态碳素含量和碳库管理指数与土壤养分含量及酶活性之间存在显著的相关关系.这说明了天然常绿阔叶林人工更新后土壤不同形态碳素含量、碳库管理指数和土壤肥力下降,且各人工林下降程度不同,而且土壤不同形态碳素含量和碳库管理指数的变化能够较好地表征土壤肥力的变化.研究结果为保护天然常绿阔叶林、选择适宜的更新树种和天然常绿阔叶林人工更新后林地土壤的科学管理提供依据,也为退耕还林中树种的选择提供参考.     

天然常绿阔叶林改造为板栗林对土壤有机碳库的影响

天然林改造为人工林后,由于植被覆盖类型和经营管理措施发生改变,从而显著影响土壤有机碳库的特征.测定浙江省临安市相邻的天然常绿阔叶林和板栗林(板栗林由常绿阔叶林改造而来,集约经营10年)表层(0～20 cm)和亚表层(20～40 cm)土壤有机碳储量和不同形态活性有机碳库,用固态核磁共振方法分析土壤有机碳的化学结构特征,研究天然常绿阔叶林改造为板栗林对土壤有机碳库的影响.结果表明: 常绿阔叶林改造为板栗林后,土壤表层有机碳储量、水溶性有机碳、热水溶性有机碳、微生物生物量碳和易氧化碳含量分别下降19.7%、34.4%、25.8%、30.4%和25.2%,土壤亚表层的各指标分别下降13.5%、38.4%、19.8%、34.1%和22.2%.土壤表层烷氧碳含量、芳香碳含量以及芳香度显著降低,而烷基碳含量、羰基碳含量以及A/O-A值均显著增加;土壤亚表层烷氧碳含量显著降低,而烷基碳含量和A/O-A值显著增加,而芳香碳含量、羰基碳含量以及芳香度无显著变化.天然常绿阔叶林改造为板栗林并长期集约经营后,土壤有机碳储量和活性有机碳库均显著下降,有机碳的化学结构发生显著变化.     

杉木人工林土壤微生物群落结构特征

采用氯仿熏蒸法、稀释平板法和磷脂脂肪酸(phospholipid fatty acid,PLFA)方法,分析了常绿阔叶林转变成杉木人工林后土壤微生物种群数量和群落结构的变化特征.结果表明:常绿阔叶林转变为杉木人工林后,林地土壤的微生物生物量碳、可培养细菌和放线菌数降低.杉木人工林地总PLFAs、细菌PLFAs、真菌PLFAs比常绿阔叶林分别降低了49.4％、52.4％和46.6％,革兰氏阳性和阴性细菌PLFAs远低于常绿阔叶林.杉木人工林根际土壤微生物生物量碳、可培养细菌和放线菌数显著高于杉木人工林林地土壤,根际土壤中总PLFAs、细菌PLFAs、革兰氏阳性和阴性细菌PLFAs的含量也高于林地土壤,但真菌PLFAs和细菌PLFAs之比却低于林地土壤.对土壤微生物群落结构进行主成分分析发现,第1主成分和第2主成分共解释了土壤微生物群落结构变异的78.2％.表明常绿阔叶林与杉木人工林土壤的微生物群落结构间存在差异.     

中国温带阔叶红松林不同演替系列土壤有机碳矿化特征

土壤有机碳矿化与陆地生态系统碳循环和全球气候变化关系密切,为准确评估中国温带小兴安岭阔叶红松林不同演替系列土壤有机碳矿化特征及变化规律。以年代序列法代替群落次生演替过程,采用室内恒温培养(碱液吸收法)测定阔叶红松林不同演替系列(中生演替系列、湿生演替系列、旱生演替系列)6种群落类型土壤有机碳矿化量和矿化速率。3个演替系列土壤有机碳含量均表现出一致的剖面变化特征,随着土层深度的加深有机碳矿化量逐渐降少。且不同演替系列土层间有机碳矿化量不同,中生演替系列原始阔叶红松林土壤有机碳累计矿化量最大,其次为旱生演替系列,湿生演替系列最小。3个演替系列土壤有机碳矿化速率随时间变化呈现基本一致的趋势,即培养前期快速下降、后期逐渐趋于平稳。3个演替系列6种群落类型土壤有机碳矿化差异显著,表现为原始阔叶红松林白桦次生林云冷杉红松林红松枫桦次生林蒙古栎红松林蒙古栎、黑桦次生林。阔叶红松林不同演替系列土壤有机矿化采用非线性指数拟合效果较好。阔叶红松林不同演替系列土壤有机碳矿化与土壤全氮、凋落物量显著正相关,与土壤含水率、容重、土壤酸碱度显著负相关。不同演替系列群落的演替历史、土壤质地和养分状况等生态因子是导致阔叶红松林不同演替系列土壤有机碳矿化差异的原因。     

双碳战略背景下城市生态系统的碳汇功能与生物多样性可以兼得

“碳达峰、碳中和”是中国对世界的庄严承诺, 也是当前指导我国可持续发展的重要战略。碳排放的空间分布表明, 城市及其周边地区是最主要的碳排放区。随着我国的城市化进程不断推进, 如何有效减少城市碳排放、增加碳汇成为关系着双碳战略成效的关键问题。作为城市空间中唯一的自然碳汇, 城市绿地生态系统的固碳增汇作用日益突出。加强城市绿地的碳汇建设, 如果按照传统的人工营建思路, 只种植在当前情景下碳汇能力强的少数植物种则很可能会减少生物多样性。基于植物分配有限资源时存在权衡关系的生态学一般原理, 不仅选取当前情景下碳汇能力强的植物, 还要考虑适应环境变化、在未来环境下碳汇能力强的植物, 以及遭遇极端环境时有一定碳汇能力的植物。在此框架下, 选取恰当的植物多样性组合有望实现更好的城市绿地碳汇功能, 即环境稳定时碳汇能力更强, 环境变化时碳汇能力更稳, 出现极端事件时碳汇损失更小。具体的做法包括: (1)扩展绿地物种库信息, 纳入植物的碳减排能力、适应环境变化能力、应对极端变化能力等信息; (2)考虑植物在碳汇能力与应对气候变化能力之间的权衡关系, 将植物分成不同类型的组, 比如高碳汇低适应、低碳汇高适应; (3)根据不同城市的环境和未来气候变化特点, 因地制宜地选择恰当植物组合营建城市绿地; (4)开展城市绿地建设的全生命周期碳计量, 以近自然方式营建和管养城市绿地, 减少管护过程的碳排放。这些举措有助于实现城市绿地碳汇能力提升与生物多样性保护的双重目标。城市生态系统的‌结构与功能共赢, 对落实双碳战略和生态文明建设意义重大。     

服务双碳目标的中国人工林生态系统碳增汇途径

中国在相对较低的经济发展水平条件下提出了"碳达峰、碳中和"目标，在全球气候治理中起着关键作用。中国是全球人工林面积最多的国家，中国森林生态系统碳储量增加的主要贡献者是人工林，是中国陆地碳汇的主要来源，具有较高的碳汇增长潜力，加强人工林碳增汇方案研究对中国实现"碳达峰、碳中和"目标具有非常重要的作用。研究梳理了中国人工林生态系统碳汇能力提升的主要因子和环节，分别从增加碳汇强度型增汇、保护修复型增汇、减少碳排放型增汇、技术提高型增汇和市场引领型增汇5个方面提出了12条人工林碳增汇途径，以期为中国实现"碳达峰、碳中和"目标作出更大贡献。     

Current forest carbon stocks and carbon sequestration potential in Anhui Province,China

Aims
This study was conducted to investigate carbon stocks in forest ecosystems of different stand ages in Anhui Province, and to identify the carbon sequestration potential of climax forests controlled by the natural environment conditions.
Methods
Data were collected based on field investigations and simulations were made with the BIOME4 carbon cycle model.
Important findings
Currently, the total forest carbon stocks in Anhui Province amounts to 714.5 Tg C: 402.1 Tg C in vegetation and 312.4 Tg C in soil. Generally, both the total and vegetation carbon density exhibit an increasing trend with the natural growth of forest stands. Soil carbon density increases from young to near mature forests, and then gradually decreases thereafter. Young and middle-aged forests account for 75% of the total forest area in Anhui Province, with potentially an additional 125.4 Tg C to be gained after the young and middle-aged forests reach near mature stage. Results of BIOME4 simulations show that potentially an additional 245.7 Tg C, including 153.7 Tg C in vegetation and 92 Tg C in soil, could be gained if the current forests are transformed into climax forest ecosystems in Anhui Province.     

安徽省森林碳储量现状及固碳潜力

为阐明安徽省不同林龄的森林生态系统的碳储量现状, 以及现有自然环境条件下顶极森林生态系统的固碳潜力, 采用野外样地调查和BIOME4模型方法对此进行研究。安徽省森林生态系统的现状总碳储量为714.5 Tg C, 其中植被碳402.1 Tg C、土壤碳312.4 Tg C。从幼龄林至过熟林的生长过程中, 森林生态系统的总碳密度和植被碳密度都呈现增长趋势。但土壤碳密度从幼龄林至近熟林阶段呈增加趋势, 近熟林以后出现减少趋势。安徽省幼龄林和中龄林占森林总面积的75%, 若幼、中龄林发展到近熟林阶段, 将增加125.4 Tg C。BIOME4模拟显示: 当森林发展到气候顶极森林时, 安徽省森林生态系统将增加245.7 Tg C, 即总固碳潜力包括植被固碳153.7 Tg C, 土壤固碳92.0 Tg C。     

Mineral soil carbon fluxes in forests and implications for carbon balance assessments

Forest carbon cycles play an important role in efforts to understand and mitigate climate change. Large amounts of carbon (C) are stored in deep mineral forest soils, but are often not considered in accounting for global C fluxes because mineral soil C is commonly thought to be relatively stable. We explore C fluxes associated with forest management practices by examining existing data on forest C fluxes in the northeastern US. Our findings demonstrate that mineral soil C can play an important role in C emissions, especially when considering intensive forest management practices. Such practices are known to cause a high aboveground C flux to the atmosphere, but there is evidence that they can also promote comparably high and long‐term belowground C fluxes. If these additional fluxes are widespread in forests, recommendations for increased reliance on forest biomass may need to be reevaluated. Furthermore, existing protocols for the monitoring of forest C often ignore mineral soil C due to lack of data. Forest C analyses will be incomplete until this problem is resolved.     

杉木人工林C库与C吸存的动态研究

对湖南会同10年生、14年生杉木人工林C库和C吸存的动态研究结果表明,杉木人工林生态系统的C库主要由植被层、死地被物层、土壤层组成的,按其C库大小顺序排列为土壤层>植被层>死地被物层。10年生、14年生杉木林生态系统的C库分别为120.52和171.40t.hm-2,具有一定的年龄阶段和地带性特点。随着杉木林年龄的增长,乔木层C贮量的优势逐渐加强,从10年生的30.38t.hm-2增加到14年生的61.24t.hm-2,分别占总C库的25.21%和38.50%,树干C贮量占林分C贮量的比例最大,可达47.17%以上,并随杉木林年龄的增长而明显增强,分布在枝、叶、皮和根中的C贮量占48.11%以上,地上部分的C贮量占总C贮量的84.73%以上。10年生和14年生林地土壤层(0~60cm)的C库分别为88.21和108.20t.hm-2,占生态系统总C库的63.13%以上,土壤表层(0~15cm)的C储量分别占土壤总C库的36.57%和34.26%,土壤0~30cm层中的C储量分别占土壤总C库的63.44%和61.05%。地上部分C贮量与地下部分C贮量之比为10年生时为1∶3.53,14年生时为1∶2.22。10年生和14年生杉木人工林生态系统的年净固定C量分别为5.488和9.285t.hm-2.a-1。湖南省现有杉木林植被C库为0.1916×108t,潜在C库为1.4710×108t,C吸存潜力为1.2794×108t,湖南省现有杉木林植被的C库仅为其潜在C库的13.03%,低于全国水平26.46%。     

城市森林碳汇及其抵消能源碳排放效果——以广州为例

城市森林及其管理相关政策作为减少CO₂排放的有效策略得到了较为广泛的关注。采用材积源生物量方程与净初级生产力方法来定量分析了广州市城市森林碳储量和碳固定量,根据化石能源使用量及其碳排放因子核算了广州城市能源碳排放,最后评估了城市森林碳抵消效果。结果显示广州市城市森林碳储量为654.42×10⁴t,平均碳密度为28.81 t/hm²,而森林碳固定量为658732 t/a,平均固碳率为2.90 t·hm^-2·a^-1。2005-2010年广州市年均能源碳排放则达到2907.41×10⁴t。广州城市森林碳储量约为城市年均能源碳排放的22.51%,其通过碳固定年均能够抵消年均碳排放的2.27%,不过从城市森林综合效益来看其仍是城市低碳发展重要举措之一。分析了林型组成和林龄结构对于广州森林碳储量和碳固定量的影响,并从森林管理角度为城市森林碳汇提升提出建议。这些结果和讨论有助于评估城市森林碳汇在抵消碳排放中所起的效果。     

Soil organic carbon dynamics jointly controlled by climate,carbon inputs,soil properties and soil carbon fractions

Soil organic carbon (SOC) dynamics are regulated by the complex interplay of climatic, edaphic and biotic conditions. However, the interrelation of SOC and these drivers and their potential connection networks are rarely assessed quantitatively. Using observations of SOC dynamics with detailed soil properties from 90 field trials at 28 sites under different agroecosystems across the Australian cropping regions, we investigated the direct and indirect effects of climate, soil properties, carbon (C) inputs and soil C pools (a total of 17 variables) on SOC change rate (r_C, Mg C ha^?1 yr^?1). Among these variables, we found that the most influential variables on r_C were the average C input amount and annual precipitation, and the total SOC stock at the beginning of the trials. Overall, C inputs (including C input amount and pasture frequency in the crop rotation system) accounted for 27% of the relative influence on r_C, followed by climate 25% (including precipitation and temperature), soil C pools 24% (including pool size and composition) and soil properties (such as cation exchange capacity, clay content, bulk density) 24%. Path analysis identified a network of intercorrelations of climate, soil properties, C inputs and soil C pools in determining r_C. The direct correlation of r_C with climate was significantly weakened if removing the effects of soil properties and C pools, and vice versa. These results reveal the relative importance of climate, soil properties, C inputs and C pools and their complex interconnections in regulating SOC dynamics. Ignorance of the impact of changes in soil properties, C pool composition and C input (quantity and quality) on SOC dynamics is likely one of the main sources of uncertainty in SOC predictions from the process‐based SOC models.     

土壤有机碳和外源添加碳对水稻土土体呼吸的影响

土体呼吸输出碳来源于土壤固有有机碳和外源添加碳,而以往关于不同施肥措施对水稻土碳排放的研究少有区分碳的来源。本试验利用一个长达30年的水稻土定位试验,在保证原有定位试验继续正常开展的前提下变更部分施肥处理,得到继续施用高量有机肥(HOM)、施用常量有机肥30年后改施高量有机肥(N-H)、继续施用常量有机肥(NOM)、施用化肥30年后改施常量有机肥(C-N)、施用高量有机肥30年后改施化肥(H-C)、施用常量有机肥30年后改施化肥(N-C)、继续施用化肥(CF)等7种施肥处理。通过观测早稻生长期间原有施肥和改施肥处理土体CO2排放通量(FCO2),研究不同后续施肥对水稻土FCO2的影响,以期探讨土壤原始有机碳和外源添加碳对土壤FCO2的影响。结果表明:7种不同施肥处理土体CO2平均排放通量(F珔CO2)分别为85.34、69.10、51.27、49.15、14.89、12.92和11.59 mg C.m-2.h-1;对施用无机肥料和常量有机肥料的土体而言,土壤本身有机碳含量对F珔CO2无显著影响,但对施用高量有机肥的土体而言,土壤本身的高有机碳含量会增强F珔CO2;CO2排放通量(Y)与添加外源碳量(x)之间符合指数方程:Y=13.33e1.719 x(R2=0.967,n=21),施入的外源有机碳对土体FCO2产生极显著影响;当季外源添加碳以CO2-C矿化分解释放的碳占其总碳量的14%左右,且该分解率受土壤有机碳含量和有机物料添加量的影响较小。     

森林生态系统可溶性碳和颗粒碳通量

可溶性碳(Dissolved carbon,DC)和颗粒碳(particulate carbon,PC)通量作为森林生态系统碳收支的重要组分,在森林固碳功能的评价和模型预测中具有重要意义,但常因认识不足、测定困难等而在森林碳汇研究中被忽略。综述了森林生态系统DC和PC的组成、作用、相关生态过程及其影响因子,并展望了该领域应该优先考虑的研究问题。森林生态系统DC和PC主要包括可溶性有机碳、可溶性无机碳和颗粒有机碳,主要来源于生态系统的净初级生产量。DC和PC是森林土壤的活性碳库,主要以大气沉降、穿透雨和凋落物的形式输入森林土壤系统,并通过土壤呼吸、侧向运输及渗透流失的方式输出生态系统。从局域尺度看,DC和PC通量受根系分泌、细根分解、微生物周转等生物过程的影响较大;从区域尺度看,它们受土壤和植被特性、生态过程耦联关系、气候因子以及全球变化的综合影响。该领域应该优先考虑:(1)探索不同时空尺度下森林生态系统DC和PC通量的控制因子及其耦联关系,揭示其中的驱动机理;(2)探索DC和PC与其它森林生态系统碳组分的相互关系及转化,阐明DC和PC通量与其它养分之间潜在的生态化学计量关系;(3)探索全球变化,特别是人类活动(如森林经营)和极端干扰事件(如林火、旱涝、冰冻、冻融交替等)对森林生态系统DC和PC通量的影响。