双季稻田冬季种植模式对土壤有机碳和碳库管理指数的影响

为探讨冬季覆盖作物还田对稻田土壤碳库的影响,通过冬季种植油菜、紫云英、黑麦草、马铃薯,并以冬闲为对照进行大田试验,测定了不同冬季作物模式下早稻和晚稻的土壤有机碳、活性有机碳含量,并计算了稳态碳、碳库活度、活度指数、碳库指数和土壤碳库管理指数.结果表明:冬季作物还田增加了土壤有机碳含量,早稻和晚稻后的土壤有机碳含量比对照分别提高了1%～8%和3%～18%;油菜、黑麦草和紫云英还田均促进了土壤活性有机碳含量的增加,早稻后增加16.2%～84.2%,晚稻后增加24.4%～28.1%;冬季作物还田增加了土壤碳库管理指数,增加幅度为1.4%～41.8%.综上所述,冬种作物还田有利于提高土壤的固碳效应,并提升土壤质量,以种植黑麦草、紫云英的综合效果较佳.     

紫色土人工林生态系统碳库与碳吸存变化

采用时空代换法,以福建省宁化县严重退化紫色土人工林生态系统为对象,按侵蚀强度由强到弱选取4种生态恢复措施Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ,对比研究了碳库与碳吸存能力．结果表明,随着恢复程度的提高,生态系统的碳吸存能力逐渐增加,即Ⅰ<Ⅱ<Ⅲ<Ⅳ,4种措施生态系统碳库分别为1．4、8．5、25．6和37．6t·hm^-2;CO2年同化量分别是712．87、1458．01、9718．10和11109．56k·hm^-2．可见,恢复过程中的生态系统是本地区重要的碳汇之一．水土保持工程措施与生物措施相结合应是退化生态系统生态恢复的重要手段,但是减少人为干扰才是目前较为合理的恢复策略,使森林生态系统成为大气中CO2的一个重要的碳汇．     

滇南地区桃树种植模式对土壤有机碳组分及碳库管理指数的影响

经果林种植可改变土壤质量、改善生态环境,同时具有较高的经济效益。合理的种植模式可通过物种间的互补性提高资源利用效率,改善土壤碳库质量并提高综合效益。为探讨桃树种植模式对土壤有机碳组分及碳库管理指数的影响,以云南省开远市不同桃树种植模式(桃树单种-SP和桃树南瓜套种-PP)为研究对象,以毗邻的天然林地(CK)为对照,分析不同种植模式下活性碳库,即高锰酸钾氧化有机碳(POXC)、颗粒有机碳(POC),惰性有机碳库即矿物结合态有机碳(MAOC)在0—40 cm土层的分布情况,明确土壤有机碳组分与土壤理化性质的关系;计算碳库活度指数(CPAI)、碳库指数(CPI)以及碳库管理指数(CPMI),明确不同桃树种植模式的碳库变化情况。结果表明：桃树种植模式和对照的土壤有机碳组分的含量均随着土层深度的增加而减少,平均土壤有机碳(SOC)含量为：14.68 g/kg(CK)>9.57 g/kg(PP)>8.58 g/kg(SP)。平均活性有机碳组分所占比例与POC/MAOC均表现为：SP>CK>PP,PP的活性有机碳比例较低,具有较高的有机碳稳定性。两种桃树种植模式的CPMI在1...     

基于自然的碳达峰、碳中和解决方案：关键议题

实现碳达峰、碳中和是我国生态文明建设的重点战略方向。按照“目标设计-要素布局-方案实施”的基本逻辑，可以对碳达峰、碳中和的工作要点进行系统梳理。基于自然的解决方案(Nature-based Solutions, NbS)是国际社会普遍认可的生态恢复前沿理念，具备可持续性、系统性、尺度性、适应性四方面核心特质，能够有效回应“双碳”目标的工作要求。碳达峰、碳中和与NbS在目标导向和实践思路上高度契合，二者均以可持续发展为主要目标，NbS八项实施准则亦能够为“双碳”工作的积极推进提供全面系统的行动框架。结合NbS实施准则，具体提出基于自然的碳达峰、碳中和八大关键议题：(1)统筹减污降碳协同增效的政策体系；(2)强化尺度级联的传导机制；(3)构建基于自然的固碳途径；(4)完善多元化的碳汇交易；(5)兼顾社会公平的参与机制；(6)促进基于权衡的路径选择；(7)创新动态连续的监测手段；(8)推动NbS在“双碳”领域主流化，以期支撑国家碳达峰、碳中和可持续解决方案的落实。     

外源碳输入对中亚热带森林深层土壤碳矿化和微生物决策群落的影响

在陆地生态系统中,深层土壤是重要的有机碳库.外源碳输入可改变土壤有机碳(SOC)矿化速率(激发效应),进而影响土壤碳排放.然而深层土壤对外源碳输入的响应程度和方向如何还不清楚,引起激发效应的机理尚不明确.本文利用¹³C标记葡萄糖添加试验,分析亚热带森林不同层次SOC矿化的激发作用,并通过微生物决策群落(r-K策略者)的相对变化来探讨激发效应的机理.结果表明: 深层土壤矿化速率显著低于表层土壤,添加标记葡萄糖后能增加所有层次土壤原有SOC的矿化(正激发效应),但是深层土壤的激发效应强度(156%)显著高于表层土壤(45%).葡萄糖添加显著降低了各层次土壤微生物的最大比生长速率,表明r策略者相对比例下降而K策略者相对比例增加.推测SOC矿化的正激发效应主要由K策略者的相对比例变化引起.此外,葡萄糖添加后可溶性有机碳和可溶性氮的比值在深层土壤中(76.03)显著高于表层土壤(13.00),暗示深层土壤存在更为强烈的氮限制作用.深层土壤微生物为获取氮源,可能会加剧对原有SOC的矿化,进而产生更强烈的激发效应.深层土壤SOC矿化受碳源和氮源的限制,更容易受外源碳输入的影响,对未来气候变化也更敏感.     

潭江流域森林碳蓄积与能源燃烧碳释放

研究了潭江流域典型区中小尺度森林碳库与人类活动化石能源碳释放.结果表明,自1990年 以来,森林一直起着碳汇的作用,并且随着经济发展与时间延长,汇的作用得到加强,1990 年森林净吸收碳量为1.0579×10⁷ t,到2002年森林净吸收碳量增至1.28061×10⁷ t,年平均净吸收碳量为1.856×10⁵ t.化石能源的碳释放与经济增长呈正相关,1990年的化石能源碳排放为9.508×10⁵ t,2002年为1.8562×10⁶ t,年平均增加量7.0×10⁴ t,2003年达到2.1968×10⁶ t,比2002年增加3.406×10⁵ t.2002年,潭江流域万元GDP能耗为2.21 t标煤,高于珠江三角洲平均水平.如果提高能源利用效率,使能耗降低至平均水平,则可削减3.360×10⁵ t碳排放,大于2002年流域森林净吸收的碳量. 从流域净吸收与净增排放的碳量来看,流域碳平衡与人类活动的关系有待进一步研究.     

红壤侵蚀地不同人工恢复林对土壤总有机碳和活性有机碳的影响

土壤有机碳尤其是活性有机碳可快速反映土壤肥力和土壤质量的恢复程度。研究了南方红壤侵蚀地3种典型人工恢复林(马尾松与阔叶复层林(Pinus massoniana-broadleaved multiple layer forest(PB))、木荷与马尾松混交林(Schima superba-Pinus massoniana mixed forest(SP))、阔叶混交林(broad-leaved mixed forest(BF)))土壤(0—60 cm)总有机碳和不同活性有机碳的垂直分布特征及其差异。结果表明:不同恢复林分土壤总有机碳(SOC)含量和有机碳储量均表现为PBSPBF,均随土层深度的增加而逐渐降低;土壤表层有机碳富集系数为0.49—0.55,表明表层土壤具有较高的有机碳恢复水平和保持强度。不同林分土壤易氧化有机碳(ROC)、水溶性有机碳(DOC)和微生物量碳(MBC)含量变化范围为0.92—9.17 g/kg、535.89—800.46 mg/kg和27.24—261.31 mg/kg,且均随土层深度的增加而降低,土壤活性有机碳含量总体以BF较高。土壤活性有机碳分配比例以ROC/SOC最高,DOC/SOC次之,MBC/SOC最低,且随土层深度的增加,ROC/SOC的值呈逐渐降低趋势,DOC/SOC的值却呈逐渐升高趋势,MBC/SOC(微生物熵)则变化规律不明显;不同林分间土壤活性有机碳分配比例以BF最高,表明阔叶混交林更有利于活性碳的积累。因此,对于红壤侵蚀地森林恢复初期,可适当密植和立体种植,以提高土壤碳储量和土壤肥力,并在马尾松等先锋树种林分中补植阔叶树种,以增加土壤活性有机碳含量,从而有利于退化生态系统土壤速效养分和土壤功能的快速恢复。     

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%。     

黄土高原4种典型植被对土壤活性有机碳及土壤碳库的影响

对黄土高原丘陵沟壑区4种典型植被(荒草地、文冠果林地、柠条灌丛、沙棘林地)进行了活性有机碳(MBC,Microbial Biomass Carbon;EOC,Easily Oxidated Carbon;POC,Particle Organic Carbon)及有机碳的测定,结果表明:4种植被土壤活性有机碳含量随着土层深度的增加呈逐渐降低的趋势,土壤有机碳为文冠果林地荒草地沙棘林地柠条灌丛,且差异显著(P0.05)。荒草地0—40 cm范围内土壤MBC含量分别比文冠果林地、柠条灌丛、沙棘林地显著降低了8.61%、23.84%、41.42%(P0.05);荒草地土壤POC含量分别比文冠果林地、沙棘林地降低了14.47%、16.67%,比柠条灌丛POC高出了25.00%;但荒草地土壤EOC含量、碳库活度及碳库管理指数均显著高于其他3种植被类型(P0.05)。4中植被类型中沙棘林地土壤微生物熵(SME,Soil Microbial Entropy)最大,而柠条灌丛土壤有机碳储量最小。土壤SOC与土壤EOC、有机碳储量(SOCS,Soil Organic Carbon Storage)显著相关(P0.05),而土壤SOC与POC呈极显著的相关(P0.01);土壤EOC与土壤POC显著相关(P0.05),但土壤MBC与SOC、POC、EOC、SOCS均呈现出不同程度的负相关性。因此土壤活性有机碳能客观反映土壤肥力和土壤质量的变化情况,是描述土壤质量和评价土壤管理的重要指标。     

杉木凋落物对土壤有机碳分解及微生物生物量碳的影响

利用¹³C稳定同位素示踪技术,研究了杉木凋落物对杉木人工林表层(0～5 cm)和深层(40～45 cm)土壤有机碳分解、微生物生物量碳和可溶性碳动态的影响.结果表明: 杉木人工林中深层土壤有机碳分解速率显著低于表层土壤,但其激发效应却显著高于表层土壤.杉木凋落物添加使土壤总微生物生物量碳和源于原有土壤的微生物生物量碳均显著增加,但对土壤可溶性碳没有显著影响.深层土壤被翻到林地表层,可能加速杉木人工林土壤中碳的损失.     

武汉城市圈县域空间横向碳生态补偿研究——基于土地利用碳收支差异

认识和探讨区域土地利用碳收支并构建碳生态补偿模式,对于引导区域低碳协调发展、促进实现碳中和目标具有重要理论和现实意义。探究基于土地利用碳收支的碳生态补偿原理,并以武汉城市圈县域为实证研究对象,依据区域土地利用碳收支差异,在碳中和目标下估算城市圈各县(市、区)的碳生态补偿标准,明确碳生态补偿支付或受偿次序。结果表明：(1)研究期内城市圈各县(市、区)土地利用净碳排放空间差异显著。土地利用净碳排放呈现“西高东低,南北低中心高”的空间分布特点,且该空间分布特征逐渐强化;(2)武汉城市圈有14个碳生态补偿支付区,大多位于城市圈中部和西部地区,其中包括5个优先支付区、6个次级支付区、3个潜在支付区;(3)武汉城市圈有25个碳生态补偿受偿区,大多位于城市圈东部及外围地区,其中包括5个优先受偿区、9个次级受偿区、11个潜在受偿区,并针对不同类型支付和受偿区提出差别化的低碳发展对策建议。     

长白落叶松含碳率分析及含碳量异速生长模型

森林碳储量约占陆地碳储量的45%,准确评估森林碳储量对于森林的科学经营管理及规划具有重要意义。基于2015—2018年黑龙江省佳木斯市孟家岗、尚志帽儿山、小九林场以及东京、林口林业局的77棵人工长白落叶松的解析木数据,分析5种树木成分(即干材、树皮、树枝、树叶和树根)的含碳量分配及含碳率变化,构建了长白落叶松总量及各分项的一元及二元可加性含碳量模型,模型参数估计采用非线性似乎不相关回归模型方法,并采用“刀切法”对模型进行检验,评价其预测能力。结果表明:各分项加权平均含碳率差异显著,树枝(49.3%)>树皮(48.7%)>树叶(48.5%)>干材(48.2%)>树根(47.1%)。地上含碳量约占总含碳量的80%,地下含碳量约占20%。可加性含碳量模型的调整后确定系数R_a²大于0.89,平均绝对误差(MAE)小于4.1 kg,绝大多数模型的平均绝对误差百分比(MAE%)小于30%。引入树高变量,可以有效地提高大部分含碳量模型的拟合效果和预测能力。其中,总量、地上、干材和树皮含碳量模型拟合效果较好,树枝、树叶、树根和树冠含碳量模型拟合效果相对较差。     

Long-term effects of agriculture on soil carbon pools and carbon chemistry along a Hawaiian environmental gradient

Intensive agriculture has the potential to reduce soil carbon stocks in the years following initial cultivation, although the magnitude and direction of the effect can vary with ecosystem and management factors. Agriculture can also shift the carbon chemistry of soils via changes in crop plant chemistry, decomposition, and/or soil amendments [e.g. black carbon (i.e. charcoal)]. It is possible that soil carbon levels can recover if intensive cultivation ends, but the factors driving the extent and quality of this recovery are not well understood. Here, we examined soil carbon pool sizes and carbon chemistry >200 years after intensive cultivation by early Hawaiians. We compared soils from an extensive pre-European-contact agricultural field system with reference sites under similar modern management. Sites were selected along a climate and soil weathering gradient to investigate interactions between historic land use and ecosystem properties, such as soil mineralogy, in driving soil carbon recovery. Soil carbon content was measured from 0 to 30 cm depth, and carbon chemistry was assessed using ¹³C nuclear magnetic resonance spectroscopy. Overall, we found significantly lower soil carbon stocks in pre-contact agricultural sites compared to reference sites. Radiocarbon dating of bulk soil carbon showed a trend toward older carbon in agricultural versus reference soils, suggesting decreased retention of newer C in agricultural sites. Radiocarbon dating of macroscopic charcoal particles from under agricultural field walls indicated that there were black carbon inputs concurrent with pre-contact agricultural activity. Nonetheless, black carbon and carbonyl carbon levels were lower in agricultural versus reference soils, suggesting decreased retention of specific carbon groups in cultivated sites. Proteins were the only biomolecule higher in abundance in agricultural versus reference sites. Finally, there was an interacting effect of soil mineralogy and historic land use on soil carbon stocks. Whereas short range order (SRO) minerals were positively associated with total soil carbon overall, differences in soil carbon between agricultural and reference soils were largest in soils with high concentrations of SRO minerals. Our results indicate that the negative effect of agriculture on soil carbon stocks can be long-lived, may be associated with persistent changes in soil carbon chemistry, and can vary with soil mineralogical properties.     

碳足迹核算的国际标准概述与解析

各种层面上的碳足迹核算在全球气候变化控制领域得到了越来越多的关注。但是,这些关于碳足迹核算的相关国际标准繁多,彼此之间的关系复杂,不利于研究领域和工业界对这些标准进行应用与交流,限制了碳足迹核算的发展进度与深度。对目前已有的国际主要碳足迹核算标准及生命周期评价标准进行了整理,梳理出这些国际标准的一些基本特征,绘制了国际标准之间的关系图;并进一步从生命周期评价步骤的角度出发,解析了各种国际标准在这些阶段上的相关内容,以及每一个阶段上各标准相关规定中的不同特点及逻辑关系。对促进我国碳足迹核算相关研究与实践工作具有一定的理论与现实参考意义。     

Comparison of assimilable organic carbon and UV-oxidizable carbon for evaluation of ultrapure-water systems.

Bacterial growth potential was measured in an ultrapure-water pilot plant by modified assimilable organic carbon (AOC) and UV-oxidizable carbon tests. An ion-exchange unit increased UV-oxidizable carbon, yet did not significantly (P greater than or equal to 0.05) alter AOC values. UV radiation decreased UV-oxidizable carbon and increased AOC.     

森林碳库特征及驱动因子分析研究进展

森林碳库作为全球碳库的重要组成部分,在区域以及全球碳循环中发挥重要作用。森林生态系统有机碳库主要由3部分组成:活植物碳库、土壤有机质碳库和死植物体碳库。各碳库时空差异很大,使研究森林碳储存机制存在很大的不确定性。在全球或者区域尺度上,森林生物量(与森林碳储量密切相关)呈现出清晰的分布格局,但对于这些格局的驱动因子与地上生物量的相关关系和尺度外推程度尚有很大的争议。分别讨论了气候、土壤、地形和生物因子对地上生物量的影响;而后,从各生态因子与地上生物量之间的直接或者间接关系入手,分析了各因子与生物量之间的交互作用,认为目前运用相同的处理方式来研究环境因子和生物因子对森林生物量的影响是不合适的。文章最后介绍两种新的研究方法:层次模型和生境分类,以期用来重新评估生态因子对森林生物量的影响,有助于更准确的了解森林碳储存机制。     

Comparison of assimilable organic carbon and UV-oxidizable carbon for evaluation of ultrapure-water systems.

Bacterial growth potential was measured in an ultrapure-water pilot plant by modified assimilable organic carbon (AOC) and UV-oxidizable carbon tests. An ion-exchange unit increased UV-oxidizable carbon, yet did not significantly (P greater than or equal to 0.05) alter AOC values. UV radiation decreased UV-oxidizable carbon and increased AOC.     

Impact of sinking carbon flux on accumulation of deep-ocean carbon in the Northern Indian Ocean

The export of carbon through the biological pump from the surface to the deep ocean has a direct influence on the removal of CO₂ from the atmosphere. This is because the carbon is sequestered for only a few days to months in the surface while the carbon removed from the surface to deep waters takes hundreds of years to re-enter the atmosphere. The highest dissolved inorganic carbon (DIC) is expected in the deep waters of the North Pacific due to longer age of waters. On contrary, the higher deep water DIC is found in the northern Indian Ocean than elsewhere in the World Oceans. The sinking fluxes of particulate organic (POC) and inorganic carbon (CaCO₃) are found to be the highest in the northern Indian Ocean. The rates of bacterial respiration, organic carbon regeneration and inorganic carbon dissolution are also found to be the highest in the northern Indian Ocean than elsewhere. A most efficient biological pump appears to be operating in the northern Indian Ocean that transports surface-derived organic/inorganic carbon to deeper layers where it is converted and stored for longer times in dissolved inorganic form.     

氮输入对滨海盐沼湿地碳循环关键过程的影响及机制

滨海盐沼湿地是缓解全球变暖的有效蓝色碳汇, 但是近岸海域富营养化导致的大量氮输入对盐沼湿地稳定性和碳汇功能构成严重威胁。潮汐作用下大量氮输入对盐沼湿地植物光合碳输入、植物-土壤碳分配和土壤碳输出等碳循环关键过程产生深刻影响, 进而影响盐沼湿地碳汇功能评估的准确性。该文从植物光合固碳、植物-土壤系统碳分配、土壤有机碳分解、土壤可溶性有机碳释放、盐沼湿地土壤碳库5个方面综述了氮输入对盐沼湿地碳循环关键过程的影响。在此基础上, 针对当前研究的不足, 提出今后的研究中, 需要进一步探究氮输入对盐沼湿地植物光合固碳及碳分配过程的影响、盐沼湿地土壤有机碳分解的微生物机制、盐沼湿地土壤可溶性有机碳产生和横向流动的影响、以及氮类型对盐沼湿地土壤碳库的影响。以期为揭示氮输入对盐沼湿地碳汇形成过程与机制提供基础资料和理论依据, 为评估未来近岸海域水体富营养化影响下滨海盐沼湿地碳库的潜在变化提供新思路。     

Effects of mycorrhizal colonization and elevated atmospheric carbon dioxide on carbon fixation and below-ground carbon partitioning in Plantago lanceolata

Plantago lanceolata with or without the mycorrhizal fungus Glomus mosseae were grown over a 100 d period under ambient (38050 mol mol^-1) and elevated (600150 mol mol^-1) atmospheric CO2 conditions. To achieve similar growth, non-mycorrhizal plants received phosphorus in solution whereas mycorrhizal plants were supplied with bonemeal. Measures of plant growth, photosynthesis and carbon input to the soil were obtained. Elevated CO2 stimulated plant growth to the same extent in mycorrhizal and non0mycorrhizal plants, but had no effect on the partitioning of carbon between shoots and roots or on shoot tissue phosphorus concentration. Mycorrhizal colonization was low, but unaffected by CO2 treatment. Net photosynthesis was stimulated both by mycorrhizal colonization and elevated CO2, and there was a more than additive effect of the two treatments on net photosynthesis. Colonization by mycorrhizal fungi inhibited acclimation, in terms of net carbon assimilation, or plants to elevated CO2. ¹³C natural abundance techniques were used to measure carbon input into the soil, although the results were not conclusive. Direct measurements of below-ground root biomass showed that elevated CO2 did stimulate carbon flow below-ground and this was higher in mycorrhizal than non-mycorrhizal plants. For the four treatment combinations, the observed relative differences in amount of below-ground carbon were compared with those expected from the differences in net photosynthesis. A considerable amount of the extra carbon fixed both as a result of mycorrhizal colonization and growth in elevated CO2 did not reveal itself as increased plant biomass. As there was no evidence for a substantial increase in soil organic matter, most of this extra carbon must have been respired by the mycorrhizal fungus and the roots or by the plants as dark-respiration. The need for detailed studies in this area is emphasized.