放牧对黄土高原退耕草地土壤有机碳储量的影响

放牧是影响草地土壤碳固存的重要因素。本研究选取黄土高原水蚀风蚀交错区西部、中部、东部地区及水蚀区,以各区20年以上退耕封禁地为对照,分析3个放牧强度下(羊粪球密度分别为0～10、10～20、>20 ind·m^-2)退耕草地0～20 cm土层土壤有机碳储量的分布特征,研究放牧及其强度对退耕草地土壤固碳效应的影响。结果表明: 放牧对交错区西部0～20 cm、东部0～10 cm,水蚀区0～5 cm土层土壤有机碳储量有显著影响,对交错区中部各土层均无显著影响;羊粪球密度0～10、＞20 ind·m^-2强度的放牧使交错区西部0～20 cm土层土壤有机碳储量显著降低了34.8%～50.9%,而在其他3个区域,放牧对有机碳储量的影响较退耕封禁地差异不显著。在交错区东部,放牧强度是影响退耕草地土壤有机碳储量的主要因素,而其他3个区域有机碳储量主要受土壤理化性质和(或)枯落物生物量的影响。羊粪球密度10～20 ind·m^-2强度的放牧对各区域退耕草地0～20 cm土层土壤有机碳储量无显著影响。     

植被恢复模式对石漠化生态系统碳储量的影响

为揭示石漠化生态系统碳储量对植被恢复模式的响应,在广西天等县中度石漠化山地,研究了吊丝竹纯林(Dendrocalamus minorD)、任豆纯林(Zenia insignis Z)、任豆、蚬木(Buerretiodendron hsienmu)和顶果木(Acrocarpus fraxinifolius)混交林(mixed plantation M),以及相应同龄封育林(D_(CK)、Z_(CK)、M_(CK))的碳储量。结果表明:人工林碳储量显著高于相应同龄封育林的碳储量,D、Z、M人工林碳储量分别为67.75、66.56、121.20 t/hm~2,而D_(CK)、Z_(CK)、M_(CK)封育林仅为49.75、52.89、60.86 t/hm~2。碳储量在乔木层、地被物层、土壤层分配排序因生态系统类型而异,如M:乔木层土壤层地被物层;D和Z:土壤层乔木层地被物层;D_(CK)、Z_(CK)和M_(CK):土壤层地被物层乔木层。此外,M、D、Z乔木层年平均碳储量差异显著,而封育林尚未形成乔木层,其植被碳储量则随封育时间的增加而提高,即M_(CK)Z_(CK)D_(CK)。可见,在中度石漠化山地,植被恢复模式显著影响生态系统碳储量及其分配。人工造林相对于封山育林更能快速促进植被恢复、形成乔木林,从而提高生态系统碳储量。     

黄土高原丘陵区退耕还林地油松人工林碳储量及分配特征研究

以黄土高原丘陵区主要退耕还林树种油松为研究对象,对甘肃省庆阳市合水县采用样地调查与生物量实测方法,分析不同坡向（阳坡、阴坡）及退耕年限（退耕6年、9年和12年）油松人工林的乔木不同器官、灌草层、枯落物层和土壤层的碳含量,以及油松人工林乔木层、灌草层、枯落物层和土壤层碳储量及其分配特征,探讨甘肃黄土高原丘陵区生态林的固碳作用。结果表明:（1）油松不同器官碳含量为48.15%~53.90%,各器官碳含量大小为树干>叶>细枝>粗枝>根桩>粗根>树皮>大根>中根>小根>细根>球果;灌木层碳含量为茎>叶>根;草本层碳含量为地上部分>地下部分。（2）油松人工林的枯落物层碳含量为未分解层大于半分解层。（3）0~100 cm土壤层的碳含量随退耕年限增加而增大,随土壤深度的增加而下降;0~10 cm、10~20 cm土壤层不同坡向间碳含量差异显著。（4）阳坡和阴坡退耕6年、9年和12年油松林总碳储量分别为42.90、50.50、59.22 t·hm^-2和45.08、53.77、65.70 t·hm^-2。研究认为,黄土高原丘陵区阳坡和阴坡均适宜油松林发挥固碳效益,且阴坡要优于阳坡,是甘肃黄土高原丘陵区的理想树种。     

库布齐东段不同植被恢复阶段荒漠生态系统碳氮储量及分配格局

为科学评价植被恢复促进沙漠化逆转对碳氮储量的影响,以流动沙地、半固定沙地、油蒿固定沙地、柠条固定沙地、沙柳固定沙地5个阶段荒漠生态系统为研究对象,采用时空替代法分析植被恢复过程中荒漠生态系统碳氮储量及分配格局。结果表明:不同恢复阶段碳氮储量均表现为:流动沙地(3320.97 kg C/hm~2、346.69 kg N/hm~2)半固定沙地(4371.46 kg C/hm~2、435.95 kg N/hm~2)油蒿固定沙地(6096.50 kg C/hm~2、513.76 kg N/hm~2)柠条固定沙地(9556.80 kg C/hm~2、926.31 kg N/hm~2)沙柳固定沙地(19488.54 kg C/hm~2、982.11 kg N/hm~2)。植被层碳氮储量均呈现随植被恢复逐渐增加的趋势,除流动沙地外,其他阶段碳氮储量均以灌木层为主,占比分别为66.65%—91.41%和52.94%—93.39%,草本和凋落物占比较小。灌木各器官生物量及碳储量分配均为:茎根叶,氮储量分配无明显规律,草本各器官生物量及碳氮储量分配均为地上部分高于地下部分。土壤层是荒漠生态系统碳氮储量的主体,碳储量占比为68.64%—99.62%,氮储量占比为89.26%—99.89%,同样呈现随植被恢复逐渐增加的趋势。碳氮储量随土层加深逐渐降低,具有明显的表层富集特征,且随植被恢复过程富集性显著加强。这说明人工建植促进植被演替实现沙漠化逆转可以显著增强荒漠生态系统的碳氮固存能力。     

林下植被抚育对樟人工林生态系统碳储量的影响

以亚热带东部地区48年生樟(Cinnamomum camphora)人工林为研究对象, 探讨不同林下植被处理方式对植被和土壤碳储量的影响。研究结果表明: 1)林下植被抚育增加了植被的碳储量, 增幅为48.87%, 平均每年比未抚育林分增加了0.62 t·hm^-2; 2)林下植被抚育降低了土壤有机碳含量, 降低幅度介于4.79%-34.13%之间, 其中0-10 cm、10-20 cm土层比未抚育林分分别降低了10.16 g·kg^-1和8.58 g·kg^-1, 差异达到显著水平(p < 0.05); 3)林下植被抚育降低了森林土壤碳储量, 降低幅度介于1.98%-43.45%之间, 其中0-10 cm和10-20 cm土层分别降低了15.39 t·hm^-2和11.58 t·hm^-2, 差异达到极显著水平(p < 0.01)和显著水平(p < 0.05); 4)林下植被抚育降低了森林生态系统总碳储量, 降低幅度为4.27%, 但差异不显著。因此, 林下植被抚育虽有利于植被碳储量的积累, 但降低了土壤有机碳含量和储量。     

天津平原杨树人工林生态系统碳储量

森林生态系统是最重要的陆地生态系统碳库,人工林生态系统碳储量在森林碳储量中所占比重越来越大。本研究选取天津平原地区不同林龄杨树人工林,通过野外调查和室内分析,估算了杨树人工林乔木、草本、凋落物和土壤碳储量。结果表明:人工杨树幼龄林、中龄林和成熟林的乔木生物量分别为43.65、56.18和121.59 t·hm-2,乔木各组分生物量所占比例在幼龄林和中龄林中表现为干根枝叶,在成熟林中表现为干枝根叶。3个林龄段杨树人工林的草本层生物量分别为4.60、2.92和1.58 t·hm-2,凋落物生物量分别为0.46、0.35和0.66 t·hm-2。人工杨树幼龄林、中龄林和成熟林生态系统碳储量分别为84.34、121.03和121.72 t C·hm-2,其中群落碳储量分别占25.85%、22.25%和46.58%,土壤碳储量分别占74.15%、77.75%和53.42%。群落碳储量中乔木碳储量分别为20.04、25.78和55.95 t C·hm-2;草本碳储量分别为1.63、1.05和0.57 t C·hm-2;凋落物碳储量分别为0.14、0.10和0.19 t C·hm-2。3个林龄段杨树人工林土壤有机碳储量(0~100 cm)依次为62.53、94.10和65.03 t C·hm-2,其中0~30 cm土壤有机碳储量所占比例分别为33.91%、37.64%和44.16%,随林龄的增加而增加。结果表明,杨树人工林生态系统碳储量随林龄的增加显著增加,而目前天津杨树人工林以幼龄林为主,未来天津杨树人工林存在巨大的碳储存空间。     

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。     

天童国家森林公园植被碳储量估算

以典型木荷-栲树群落、含苦槠的木荷-栲树群落、含杨梅叶蚊母树的木荷-栲树群落、披针叶茴香-南酸枣群落、枫香-马尾松群落、黄毛耳草-毛竹群落6种群落类型样地实测数据为基础,结合文献资料汇总,采用生物量相对生长方程法,研究了天童国家森林公园森林生态系统的植被碳储量、碳密度及其组分和空间分布特征.结果表明：野外调查的6种群落类型中,含苦槠的木荷-栲树群落碳储量（12113.92 Mg C）和碳密度（165.03 Mg C·hm^-2）均最高,披针叶茴香 南酸枣群落碳储量最低（680.95 Mg C）,其碳密度为101.26 Mg C·hm^-2.各群落类型中,常绿树种的碳储量均显著高于落叶树种,其碳密度范围分别为76.08～144.95和0.16～20.62 Mg C·hm^-2.各群落类型的乔木层各组分中,植株干的碳储量均最高.各林分类型中,常绿阔叶林碳储量最高,为23092.39 Mg C,占天童林区森林生态系统碳储量的81.7%,碳密度为126.17 Mg C·hm^-2.天童国家森林公园植被总碳储量为28254.22 Mg C,碳密度为96.73 Mg C·hm^-2.     

马占相思人工林生态系统的碳格局及其动态模拟

采用BIOME-BGC模型对广东鹤山的马占相思(Acaciamangium)人工林生态系统1985～2100年间的碳格局及其动态变化进行了模拟.结果表明,马占相思生物量在前12 a增长较快,之后增长缓慢,最终达到300 t hm-2;预计2100年马占相思生物量在干、根、叶中的分配分别为73.91%、21.74%和4.35%.马占相思人工林的碳贮量在前12 a增长较快,之后增长缓慢并最终维持在325 t C hm-2左右,在造林初始阶段主要分布于土壤中,之后在植被、土壤和凋落物3大碳库中的分配分别为43.08%、52.30%和4.62%;马占相思净初级生产力(NPP)在4～12 a较大,最大可达11 t C hm-2,之后下降至3～6 t C hm-2;马占相思叶面积指数(LAI)前3 a增长迅速,5 a达到7.84,之后下降,约为2.7～5.0;LAI与NPP的回归分析结果显示LAI可能是限制马占相思林NPP增长的主要因子.模拟结果还显示马占相思林前期生长迅速,但随后生长缓慢,叶生物量还出现负增长现象.因此,我国南亚热带地区在以马占相思作为先锋树种进行地带性森林植被恢复时,可在12 a后进行林分改造.     

宁夏天然草地植被碳储量特征及构成

以宁夏广泛分布的温性草甸草原、温性草原、温性草原化荒漠和温性荒漠草原为研究对象,采用实地调查采样的方法,研究了宁夏天然草地植被总碳储量.结果 表明:宁夏天然草地地上植被、地下根系及主要灌木平均含碳率为0.40,枯落物平均含碳率为0.39.草甸草原、温性草原、草原化荒漠和荒漠草原的植被总碳储量分别为470.26、192....     

黄土高原退耕还草地C、N、P生态化学计量特征对植物多样性的影响

为探讨退耕还草地生态化学计量特征随恢复年限的变化以及其对植物多样性的影响,选取黄土高原不同恢复年限退耕还草地为研究对象,分别为农田（对照）、恢复8 a、15 a、25 a和35 a,测定了植物地上部分和土壤C、N、P含量,并分析了其C：N：P化学计量特征与植物多样性之间的关系。结果表明：（1）总体上,随着恢复年限的增加,植物地上部分C、N、P含量呈现增长趋势,而其C：N、C：P以及N：P呈现降低趋势,其中C含量在恢复35 a时达到最大值（434.95 g/kg）;N含量在农田阶段最高（2.29 g/kg）,P含量在恢复25 a时达到最高（1.23 g/kg）。（2）土壤C、N、P含量及N：P随恢复年限的增加总体上呈现增加趋势,C：N呈现降低趋势,而C：P基本保持不变;土壤C、N、P含量的最大值均出现在恢复35 a,其值分别为10.94 g/kg、0.07 g/kg、0.06 g/kg。（3）随着植物地上部分C含量和C：N的增加,Shannon-Weiner指数降低;植物地上部分C含量和土壤P含量是影响Simpson指数的主要因子,其与植物地上部分C含量负相关,而与土壤P含量显著正相关;Pielou均匀度指数与土壤N含量、N：P、C：P以及植物地上部分C含量等因子正相关;Margalef指数与植物地上部分N含量、P含量等因子正相关。研究表明草地恢复中植物和土壤C：N：P化学计量特征对植物多样性具有重要的影响。     

Deep soil flipping increases carbon stocks of New Zealand grasslands

Sequestration of soil organic carbon (SOC) has been recognized as an opportunity to off‐set global carbon dioxide (CO₂) emissions. Flipping (full inversion to 1–3 m) is a practice used on New Zealand's South Island West Coast to eliminate water‐logging in highly podzolized sandy soils. Flipping results in burial of SOC formed in surface soil horizons into the subsoil and the transfer of subsoil material low in SOC to the “new” topsoil. The aims of this study were to quantify changes in the storage and stability of SOC over a 20‐year period following flipping of high‐productive pasture grassland. Topsoils (0–30 cm) from sites representing a chronosequence of flipping (3–20 years old) were sampled (2005/07) and re‐sampled (2017) to assess changes in topsoil carbon stocks. Deeper samples (30–150 cm) were also collected (2017) to evaluate the changes in stocks of SOC previously buried by flipping. Density fractionation was used to determine SOC stability in recent and buried topsoils. Total SOC stocks (0–150 cm) increased significantly by 69 ± 15% (179 ± 40 Mg SOC ha^‐1) over 20 years following flipping. Topsoil burial caused a one‐time sequestration of 160 ± 14 Mg SOC ha^‐1 (30–150 cm). The top 0–30 cm accumulated 3.6 Mg SOC ha^‐1 year^‐1. The chronosequence and re‐sampling revealed SOC accumulation rates of 1.2–1.8 Mg SOC ha^‐1 year^‐1 in the new surface soil (0–15 cm) and a SOC deficit of 36 ± 5% after 20 years. Flipped subsoils contained up to 32% labile SOC (compared to <1% in un‐flipped subsoils) thus buried SOC was preserved. This study confirms that burial of SOC and the exposure of SOC depleted subsoil results in an overall increase of SOC stocks of the whole soil profile and long‐term SOC preservation.     

黄土高原地区退耕还林后土壤有机碳储量变化特征及影响因素

土壤有机碳（SOC）固存效应与影响因素识别是当前研究的焦点和前沿议题。然而,在退耕还林后,SOC的固存效应以及各影响因素之间的协同变化规律尚不明确。对于基于气候、植被、土壤等多重因素综合作用的定量归因,仍需加强研究。搜集了1999到2022年黄土高原地区有关退耕还林后植被恢复对SOC储量影响的117篇文献,共获得了1140组SOC数据。通过对不同条件下（气候因素、植被因素、土壤因素）植被恢复对SOC储量的影响程度的分析,揭示植被恢复类型对SOC储量的影响。同时,采用地理探测器模型探讨不同植被恢复类型SOC储量增加效应的主要驱动因素及其交互作用。研究结果表明,植被恢复显著提高了该地区的SOC储量。林地的固碳效应优于灌木地和草地,分别显著提高了36.21%,32.41%和15.57%。植被恢复对SOC储量的增加效应随着植被恢复年限和植被覆盖率的增加而增强,特别是在低土壤容重（<1 g/cm^-3）条件下,植被恢复对SOC储量的增加效应更为显著,但随着土壤深度增加植被恢复对SOC储量的增加效应减弱。在年平均气温（MAT）为7-10℃、年平均降雨量（MAP）为450-550 mm条件下,林地恢复有助于促进SOC储量的增加效应。在MAT<7℃、MAP为450-550 mm条件下,灌木地的SOC储量增加效应更明显,但受植被覆盖率的限制。在MAT<7℃、MAP>550 mm条件下,草地的SOC储量增加效应更为显著。地理探测器模型分析表明,植被恢复年限、植被覆盖率和MAP分别是影响林地、灌木地和草地SOC固存的主要驱动因素。因素间交互作用通常比单一因素对SOC储量的影响更为显著。具体而言,MAP与植被恢复年限的交互作用对林地SOC储量的增加效应最高,达到了33.46%;MAT与土壤容重的交互作用对灌木地SOC储量的增加效应最高,达到了86.77%;MAP与植被覆盖率的交互作用对草地SOC储量的增加效应最高,达到了60.59%。研究结果可为不同恢复条件下选择合理的植被配置方式提供参考。     

黄土高原植被建设及其对碳中和的意义与对策

黄土高原是我国“一带一路”建设的倡议地和天然的西部生态屏障,在“黄河高质量发展”和“双碳战略目标”重大国家战略背景下,黄土高原生态系统碳汇效应将迎来重大的转机和严峻的挑战。首先回顾了黄土高原植被建设的背景与历程,然后概括和总结了植被建设过程中固碳效应,针对黄土高原生态系统碳固定和排放过程,提出了一系列的增碳减排措施和对策,包括优化黄土高原植被建设和管理模式,加强科技顶层设计,提升植被建设的碳汇能力,并加快退耕还林/草的“碳交易”市场建设,健全法规规章标准和碳统计监测体系等;最后,对植被建设后期可能出现的问题和挑战进行了展望,为黄土高原乃至全国陆地生态系统实现“碳中和”战略目标提供重要的科技支撑。     

黄土高原森林草原区退耕地植被自然恢复与土壤养分变化

研究了黄土高原森林草原区退耕地植被自然恢复过程与土壤养分变化.结果表明,在显域生境下,植被自然演替过程虽然趋向于该区原有植物群落类型,但经过40～0年的时间,仍未形成灌丛或稀树等群落,分布较多的仍是长芒草、铁杆蒿、白羊草、大针茅和达乌里胡枝子等群落类型.从植被恢复时间对土壤养分变化的影响来看,除全P外(P＞0.0),有机质、全N、速效氮、速效钾的变化极显著(P＜0.001),速效磷变化较显著(0.0＜P＜0.01),并随植被恢复时间的延长而呈增加趋势.除恢复时间外,养分含量变化也随土壤剖面深度而变化,其中除全P含量变化较显著外(P＜0.0),其余各养分含量变化都达极显著水平(P＜0.001).土壤养分变化具有明显的表聚性.相关分析表明,土壤有机质、全N、有效氮与速效钾相互间相关极显著(P＜0.001),而与全P与速效磷相关性不明显(P＞0.0),全P与速效磷二者相关性也不明显(P＞0.0).     

黄土高原区不同植物凋落物搭配对土壤微生物量碳、氮的影响

黄土高原丘陵沟壑区进行的以退耕还林还草为主的生态建设,使得进入土壤生态系统有机物的种类和数量发生变化,不同种类凋落物混合对土壤微生物量碳、氮的影响是值得关注的问题。本文采用室内培养试验方法研究了采自黄土高原地区6种不同植物凋落物及等比例混合后对土壤微生物量碳、氮及矿质态氮含量的影响。结果表明,加入不同植物凋落物均显著提高了培养期间土壤微生物量碳、氮含量。总体平均,添加三种等量混合后植物凋落物的土壤微生物量碳、氮含量高于两种凋落物等量混合处理,而两种凋落物混合高于单种凋落物处理;土壤矿质态氮含量的变化则相反,即单种＞两种混合＞三种混合。单种和两种混合后土壤微生物量碳、氮含量与其碳氮显著相关,而三种凋落物混合后土壤微生物量碳、氮含量与其碳氮比无相关性,说明多种凋落物混合后土壤微生物量碳、氮含量受多种因素共同影响。因此,在黄土高原植被恢复重建中,有必要采用不同种类植物搭配,利用生物多样性促进生态系统健康持续发展。     

不同生态恢复模式对黄土残塬沟壑区深层土壤有机碳的影响

黄土高原退耕还林近20年来,大量生态恢复工程的实施,势必对土壤碳库产生影响。为评估生态恢复的土壤碳汇效益,本研究以黄土残塬沟壑区天然次生林、人工生态林和人工经济林等3种生态恢复模式为对象,研究其4 m土壤有机碳(SOC)储量。结果表明:(1)三种生态恢复模式具有明显的碳汇效益。天然次生林4 m SOC储量为(166.40±42.90) t/hm²比坡中农地((58.73±4.73) t/hm²显著增加了183.33%;人工生态林和人工经济林分别为(111.32±13.30) t/hm²、(104.60±7.10) t/hm²比坡中农地高89.54%、78.11%;(2)0—60 cm SOC含量随深度的增加显著降低(P<0.05),由表层的(11.03±7.51) g/kg减少到(2.40±0.93) g/kg,降幅达78.22%,表现出明显的表聚性;60—400 cm SOC含量变化较为稳定,含量较低为(1.81±0.88) g/kg;(3)三种恢复模式深层(1—4 m)SOC储量与坡中农地...     

黄土高原不同气候区刺槐林恢复年限对水、碳及植物多样性的影响

分析植被恢复对黄土高原人工林生态系统服务的影响,对黄土高原新一轮植被恢复和可持续发展有重要意义。通过文献搜索对已发表的92篇文献中的241组对照试验结果运用整合分析方法,以黄土高原不同气候区内不同恢复年限的刺槐林为代表,选取土壤水分、碳和植物多样性三个指标评价黄土高原刺槐林的生态系统服务变化。结果表明:与对照相比,种植刺槐林后整体上显著提高了土壤碳储量和植物多样性,相对增长率分别为81.30%和32.60%(P<0.05),而土壤储水量显著下降,相对变化率为-35.58%(P<0.05);半湿润地区土壤储水量相对变化率(-22.98%)(P<0.05)和植物多样性相对增长率(149.1%)(P<0.05)显著高于半干旱地区,土壤碳储量相对增长率(57.21%)(P<0.05)低于半干旱地区;刺槐林土壤储水量、碳储量和植物多样性的相对变化率随恢复年限增加依次为-27.57%、-41.80%、35.92%,16.84%、78.58%、156.27%和51.38%、26.37%、27.56%。