基于森林清查资料的江西和浙江森林植被固碳潜力

以我国江西、浙江两省的森林植被为研究对象,基于1999-2003年间第六次全国森林清查数据及收集的1030个亚热带森林样地文献资料,依据林分生长的经验方程,估算了两个地区森林2004-2013年的固碳潜力,并基于455个样点的调查数据研究了不同森林管理措施(纯林间种、间伐、施肥)对森林未来固碳潜力的影响.结果表明:第六次森林清查以来的10年(2004-2013)间,江西森林植被年均自然固碳潜力约11.37 Tg C·a-1(1Tg=1012g),而浙江省森林植被年均自然固碳潜力约4.34 Tg C·a-1.纯林间种对江西、浙江两省森林植被固碳潜力影响最大,其次为间伐抚育,施肥的影响最小,纯林间种、间伐和施肥3种森林管理措施使江西省森林植被固碳潜力分别提高(6.54±3.9)、(3.81±2.02)和(2.35±0.6) Tg C·a-1,浙江省森林植被固碳潜力分别提高(2.64±1.28)、(1.42±0.69)和(1.15±0.29) Tg C·a-1.     

中国湿地生态系统固碳现状和潜力

固碳是湿地重要的生态系统服务功能之一.通过资料调研和分析,对我国湿地的固碳速率和固碳潜力进行了评价.结果表明,我国各种类型沼泽湿地总的固碳能力为4.91TgC·a-1.红树林湿地和沿海盐沼的固碳速率最高.我国湖泊湿地的固碳潜力为1.98TgC·a-1, 其中东部平原地区湖泊湿地的固碳速率和能力最大.恢复湿地可以提高我国陆地生态系统的固碳潜力,其中退田还湖和退田还泽的固碳潜力分别为30.26 GgC·a-1和0.22 GgC·a-1,而湿地保护工程在2005～2010年之间的固碳潜力为6.57 GgC·a-1.     

Mycorrhizal responses to nitrogen fertilization in boreal ecosystems: potential consequences for soil carbon storage

Mycorrhizal fungi can contribute to soil carbon sequestration by immobilizing carbon in living fungal tissues and by producing recalcitrant compounds that remain in the soil following fungal senescence. We hypothesized that nitrogen (N) fertilization would decrease these carbon stocks, because plants should reduce investment of carbon in mycorrhizal fungi when N availability is high. We measured the abundance of two major groups of mycorrhizal fungi, arbuscular mycorrhizal (AM) and ectomycorrhizal (ECM) fungi, in the top 10 cm of soil in control and N-fertilized plots within three Alaskan boreal ecosystems that represented different recovery stages following severe fire. Pools of mycorrhizal carbon included root-associated AM and ECM structures; soil-associated AM hyphae; and glomalin, a glycoprotein produced by AM fungi. Total mycorrhizal carbon pools decreased by approximately 50 g C m⁻² in the youngest site under N fertilization, and this reduction was driven mostly by glomalin. Total mycorrhizal carbon did not change significantly in the other sites. Root-associated AM structures were more abundant under N fertilization across all sites, and root-associated ECM structures increased marginally significantly. We found no significant N effects on AM hyphae. Carbon sequestered within living mycorrhizal structures (0.051–0.21 g m⁻²) was modest compared with that of glomalin (33–203 g m⁻²). We conclude that our hypothesis was only supported in relation to glomalin stocks within one of the three study sites. As N effects on glomalin were inconsistent among sites, an understanding of the mechanisms underlying this variation would improve our ability to predict ecosystem feedbacks to global change.     

碳中和目标下中国森林固碳量跨期分配及成本

我国实现碳中和路线图的“碳排放达峰”、“快速降低碳排放”、“深度脱碳实现碳中和”3阶段具有复杂且差异的减排形势。森林固碳作为我国实现碳中和目标的重要手段,其跨期分配是平衡产业减排与森林固碳关系、降低我国实现碳中和的成本代价、以最优成本分步实现碳中和目标的重要途径。本研究从成本优化分配理论出发,引入森林边际固碳成本理论,结合国内现有产业边际减排理论,对我国实现碳中和3个阶段的成本变化过程进行模拟。结果表明: 我国在“碳排放达峰”、“快速降低碳排放”、“深度脱碳实现碳中和”3个阶段,实现成本最优的森林年固碳量分别为0.20、7.75、19.82亿t,分别占当期总减排量的1.8%、17.5%、37.6%。相较于仅依赖产业减排,在成本最优设计下发挥森林固碳成本优势,使得碳中和3个阶段的总成本分别降低0.48、791.36、9092.53亿美元。在“碳排放达峰”阶段,森林固碳的成本优势十分有限,应当主要依靠产业减排;在“快速降低碳排放”阶段,森林固碳的成本优势逐渐凸显;在“深度脱碳实现碳中和”阶段,应当充分发挥森林固碳的成本优势实现“零碳”目标,否则将会面临十分高昂的成本代价,尤其对于脱碳成本十分高昂或永远无法完全脱碳的产业。最优成本设计下森林固碳可以节约9884.37亿美元的碳中和成本。     

Soil structure formation and management effects on gas emission

The aim of this paper is to clarify the effect of soil management and thus also of soil aggregation on physical and chemical properties of structured soils both on a bulk soil scale, for single aggregates, as well as for homogenized material. Aggregate formation and aggregate strength depend on swelling and shrinkage processes and on biological activity and kinds of organic exudates as well as on the intensity, number and time of swelling and drying events. Thus, soil management like conventional or conservation tillage alter not only the mechanical strength but also the pore continuity and the hydraulic, gas and heat fluxes, and also alter the accessibility of exchange places for nutrients and for carbon storage (global change aspects). The possibility to predict physical properties on these various scales depends on the rigidity of the pore system. In general this rigidity depends on the above-mentioned physical and chemical processes both with respect to intensity and frequency, which again are linked to the soil management systems.     

青海省森林乔木层碳储量现状及固碳潜力

为阐明青海省森林生态系统乔木层植被碳储量现状及其分布特征, 该研究利用240个标准样地实测的乔木数据, 估算出青海省森林生态系统不同林型处于不同龄级阶段的平均碳密度, 并结合青海省森林资源清查资料所提供的不同龄级的各林型面积, 估算了青海省森林生态系统乔木层的固碳现状、速率和潜力。结果表明: 1) 2011年青海省森林乔木层平均碳密度为76.54 Mg·hm ^-2, 总碳储量为27.38 Tg。云杉(Picea spp.)林、柏木(Cupressus funebris)林、桦木(Betula spp.)林、杨树(Populus spp.)林是青海地区的主要林型, 占青海省森林面积的96.23%, 占青海省乔木层碳储量的86.67%, 其中云杉林的碳储量(14.78 Tg)和碳密度(106.93 Mg·hm ^-2)最高。按龄级划分, 乔木层碳储量表现为过熟林>中龄林>成熟林>近熟林>幼龄林。2)青海省乔木层总碳储量从2003年的23.30 Tg增加到2011年的27.38 Tg, 年平均碳增量为0.51 Tg·a ^-1。乔木层固碳速率为1.06 Mg·hm ^-2·a ^-1, 其中柏木林的固碳速率最大(0.44 Mg·hm ^-2·a ^-1); 桦木林的固碳速率为负值(-1.06 Mg·hm ^-2·a ^-1)。3)青海省乔木层植被固碳潜力为8.50 Tg, 其中云杉林固碳潜力最高(3.40 Tg)。该研究结果表明青海省乔木层具有较大的固碳潜力, 若对现有森林资源进行合理管理和利用, 将会增加青海省森林的碳固存能力。     

围封对辽西北退化草地土壤有机碳含量的影响

以辽西北农牧交错带退化草地为研究对象;研究土壤有机碳含量、储量以及土壤固碳能力随围封年限的变化特征。结果表明: 围封6年后0～20 cm土层土壤有机碳储量增加了18.6%。随围封年限的增加;土壤有机碳含量、储量均呈现下降-上升-下降-上升的“W”型的变化趋势;围封3年、6年时;土壤固碳潜力较高。相关性分析结果表明;0～10 cm土壤有机碳储量与土壤pH呈显著负相关（P<0.05）;与凋落物量、地上生物量呈显著正相关（P<0.05）;10～20 cm土壤有机碳储量与凋落物量呈显著正相关、与植物优势度指数呈显著负相关（P<0.05）。短期围封（6年）通过增加地上生物量促进土壤有机碳的积累;同时通过降低土壤pH减缓有机碳分解;从而增加土壤有机碳含量和固碳潜力。本研究为辽西北退化草地的生态恢复提供了技术支撑。     

中国森林生态系统植被固碳现状和潜力

根据近3次森林资源普查资料和六大林业工程规划估算了中国森林植被的固碳现状和潜力.我国森林植物的碳贮量从第4次森林清查(1989～1994年)的4220.45 Tg C增加到第6次森林清查(1999～2003年)的5156.71Tg C,平均年增长率为1.6%, 年固碳量为85.30 ～ 101.95Tg·a-1,主要集中在西藏、四川、内蒙古、云南、江西、广东、广西、福建和湖南等省份.根据我国林业工程建设规划,到2010年规划完成时,林业工程每年新增的固碳潜力为115.46 Tg·a-1,其中天然林资源保护工程、退耕还林工程、三北、长江流域等重点防护林建设工程、环北京地区防沙治沙工程和重点地区速生丰产用材林基地建设工程到2010年新增的固碳潜力分别为16.25、48.55、32.59、3.75和14.33 Tg·a-1.     

The importance and place of the photosynthetic carbon sequestration in the organic branch of its global cycle

Results of comparative analysis of turnover times and the capacity of major global pools of organic carbon are presented; the place of photosynthetic carbon sequestration is defined; concept of its catalytic role in the regulation of the organic branch of the global carbon cycle is ground. Concept of reservoir-flux model of photosynthetic carbon sequestration and of the net photosynthetic production at the territory of Northern Eurasia is suggested.Translated from Fiziologiya Rastenii, Vol. 52, No. 1, 2005, pp. 81–89.Original Russian Text Copyright © 2005 by Voronin, Black.     

西藏森林植被乔木层碳储量与碳密度估算

利用第八次森林资源连续清查数据和不同树种的树干密度、含碳率等参数,运用生物量清单法,估算了西藏自治区森林乔木层植被碳储量和碳密度.结果表明: 西藏森林生态系统乔木层植被总碳储量为1.067×10⁹ t,平均碳密度为72.49 t·hm^-2.不同林分乔木层碳储量依次为:乔木林>散生木>疏林>四旁树.不同林种乔木层碳储量大小依次为:防护林>特殊用途林>用材林>薪炭林,其中前两者所占比例为88.5%;不同林种乔木层平均碳密度为88.09 t·hm^-2.不同林组乔木层碳储量与其分布面积排序一致,依次为:成熟林>过熟林>近熟林>中龄林>幼龄林.其中,成熟林乔木层碳储量占不同林组乔木层总碳储量的50%,并且不同林组乔木层碳储量随着林龄的增加呈先上升后下降的趋势.     

生物固碳途径研究进展

生物固碳是地球碳循环过程的重要组成部分。自然界已经发现了六条天然生物固碳途径,但自然途径不仅能量利用效率低下,而且人工改造提升固碳效率难度大。随着合成生物学的发展,新的人工固碳途径不断涌现。相对于天然途径,人工固碳途径具有路线短、耗能少、原子经济性高等优点,有望在不久的将来能够替代天然固碳途径,实现固碳效率的大幅提高,是解决人类能源与环境问题的有效途径之一。主要总结了天然固碳途径和人工固碳途径的代谢原理和关键固碳酶的酶学特征,并对未来发展趋势进行展望。     

青藏高原高寒区阔叶林植被固碳现状、速率和潜力

为明晰青藏高原高寒区阔叶林植被碳储量现状及其动态变化特征, 利用森林资源清查数据和标准样地实测数据, 估算了青藏高原高寒区(青海和西藏两省区)阔叶林植被的碳储量、固碳速率和固碳潜力。结果表明: 2011年青藏高原高寒区阔叶林植被碳储量为310.70 Tg, 碳密度为89.04 Mg·hm^-2。六类阔叶林型(栎(Quercus)林、桦木(Betula)林、杨树(Populus)林、其他硬阔林、其他软阔林和阔叶混交林)中, 阔叶混交林的碳储量最大, 杨树林碳储量最小; 其他硬阔林碳密度最大, 其他软阔林碳密度最小。空间分配上碳储量和碳密度表现为: 乔木层>灌木层>凋落物层>草本层>枯死木层。不同龄级碳储量和碳密度总体表现为随林龄增加逐渐增大的趋势。阔叶林碳储量从2001年的304.26 Tg增加到2011年的310.70 Tg, 平均年固碳量为0.64 Tg·a^-1, 固碳速率为0.19 Mg·hm^-2·a^-1。不同林型固碳速率表现为其他软阔林最大, 其他硬阔林最小; 不同龄级表现为成熟林最大, 幼龄林最小。阔叶林乔木层固碳潜力为19.09 Mg·hm^-2, 且不同林型固碳潜力表现为栎林最大, 桦树林最小。三次调查期间阔叶林碳储量逐渐增加, 主要原因是近年来森林保护工程的开展使阔叶林生长健康良好。     

城市土壤碳循环与碳固持研究综述

城市化过程带来的土地利用变化和环境污染是全球变化的重要方面,城市为人们了解人类与自然复合生态系统对全球变化的影响及其对全球变化的响应过程提供一个独特的\"天然实验室\"。陆地生态系统碳循环是全球变化研究的热点领域之一,然而,人们对城市在全球碳循环中的作用和影响知之甚少,城市土壤碳循环研究处于起步阶段。介绍了城市土壤的主要特性和碳循环特征,指出强烈的人为作用是其最突出的特点;综述了城市土壤碳库、碳通量和碳固持研究方面取得的进展;探讨了城市化过程中土地利用变化、土壤中生物及土壤管护措施、城市小气候、大气污染沉降和土壤污染等对土壤碳循环的影响;提出未来城市碳循环研究需要开展长期系统监测、深化城市土壤碳循环机制研究、创新研究范式和研究方法、并将研究成果与城市景观规划与设计相结合,提升城市土壤碳管理能力。     

土壤溶解性有机碳在陆地生态系统碳循环中的作用

土壤溶解性有机碳(DOC)是有机碳库的活跃组分,在陆地生态系统碳循环中发挥重要作用.本文从碳循环重要性着手,综述了土壤DOC在土壤碳固持与温室气体排放中的作用;结合我国的现实情况(如土壤酸化、气候变暖等),探讨了土壤DOC的相关影响因素如土壤性质、环境因素、人为活动对土壤DOC的影响及作用机制,对进一步理解土壤DOC在陆地生态系统碳循环与温室气体减排中的作用具有重要意义.     

草地土壤固碳潜力研究进展

土壤固碳功能和固碳潜力已成为全球气候变化和陆地生态系统研究的重点。草地土壤有机碳库,作为陆地土壤有机碳库的重要组成部分,其较小幅度的波动,将会影响整个陆地生态系统碳循环,进而影响全球气候变化。因此,深入研究草地土壤固碳功能和固碳潜力对于适应和减缓气候变化具有重要意义。在土壤固碳潜力相关概念界定基础上,结合《2006年IPCC国家温室气体清单指南》,从样点及区域尺度上综述了目前关于草地土壤固碳潜力的一般估算方法,同时对各类方法的特点及适用性进行了评述,提出了草地生态系统固碳潜力研究概念模型。最后在对草地土壤固碳的影响因素及固碳措施总结的基础上,阐明了草地土壤有机碳固定研究中存在的问题和发展前景。