红壤退化地森林恢复后土壤有机碳对土壤水库库容的影响

亚热带红壤侵蚀退化地实施生态恢复后生物生产力恢复迅速,但土壤尤其是土壤水库的功能并未获得同步恢复,导致土壤水库对于降水和地表径流的调节能力低下,区域性洪涝灾害和季节性干旱依然突出。采用野外调查和室内分析相结合的方式,研究了南方红壤侵蚀退化地典型植被恢复类型(马尾松与阔叶树复层林、木荷与马尾松混交林、阔叶混交林)0—60cm土层土壤水库各种库容差异,以及土壤总有机碳和活性有机碳密度分布特征,采用典型相关分析方法对土壤水库库容与土壤有机碳密度两组指标进行相关分析。结果表明:随着土层深度的增加,各森林恢复类型死库容呈上升趋势,兴利库容和最大有效库容呈下降趋势,防洪库容变化趋势不明显,木荷与马尾松混交林兴利库容略高。不同森林恢复类型同一土层土壤总有机碳密度均表现为马尾松与阔叶树复层林木荷与马尾松混交林阔叶混交林,而活性有机碳密度则以阔叶混交林最大。典型相关分析表明,土壤有机碳水平对土壤水库库容的增加具有显著的因果影响关系(P=0.01),其中对有机碳水平起到主导性贡献作用的是水溶性有机碳。因此,对于退化红壤地森林恢复初期,可通过适当密植和立体种植,提高林地生物量和土壤碳密度,并在马尾松等先锋树种针叶林分中补植阔叶乔灌木,以增加土壤活性有机碳含量,增大土壤水库容量,从而有利于土壤水库结构和功能以及退化生态系统的快速恢复。     

河南封丘县域农田土壤固碳速率空间变异特征及其影响因素

农田土壤固碳速率是评价土壤固碳效应和潜力的重要指标,精确估算区域农田土壤固碳速率对土壤地力及环境效应均具有重要意义.本研究选取黄淮海平原典型潮土区河南省封丘县为研究区域,按照土壤利用-土壤类型联合单元布点法,于2011年采集了70个耕层土样,测定了土壤有机碳含量、机械组成、容重、pH,并与全国第二次土壤普查(1981年)数据进行对比分析,结合地统计方法和GIS技术研究了该地区近30年农田土壤固碳速率的空间变异特征,利用显著性检验、回归分析、方差分析等方法定量分析了该区域农田土壤固碳速率的影响因素.结果表明: 近30年封丘县域土壤固碳速率平均值为0.33 t C·hm^-2·a^-1,变异系数为74%,属于中等变异性;土壤固碳速率的变化在东西方向上表现为西高东低、中部高南北低,呈片状分布,区域结构性因素是引起农田土壤固碳速率空间分布差异的主导因素,如土壤类型、机械组成、容重、pH,可解释空间变异的59.5%,其次是随机性因素,如秸秆还田量、施肥量,可解释空间变异的40.5%.     

广州市农作物系统与大气的CO2交换

在广泛收集资料和实验分析的基础上,研究了广州市各种农作物系统与大气CO2交换.分析了各种农作物系统净生产力吸收CO2的能力和碳汇功能大小.结果表明:2005年广州市8种农作物系统作物净生产力吸收CO2 4 032 366t·a-1,其土壤CO2排放3981753t·a-1,吸收大于排放,对大气CO2而言,整个农作物系统是一个弱的碳汇;水稻、甘蔗、木薯和果用瓜4种连作或高杆作物系统每年作物净生产力吸收CO2量大于土壤CO2的排放量,系统具有较大的碳汇功能,花生、大豆、花卉和蔬菜4种矮杆作物系统每年作物净生产力吸收CO2量小于土壤CO2的排放量,系统起着碳源作用;果实或经济产量生长在地上部分的作物其单位面积吸收CO2能力比果实(块根)生长在地下的作物大;除花生在生育期间生物量吸收CO2量少于同期土壤排放以外,其余7种作物在生育期间生物量吸收CO2的量大于同期土壤排放,大多数农作物在生育期间具有碳汇功能,在撂荒期才体现碳源作用.     

黄河三角洲芦苇湿地生态系统碳、水热通量特征

利用涡度相关法对黄河三角洲芦苇湿地生态系统进行了连续两年的通量观测,对2009—2010年生长季芦苇湿地的净生态系统碳交换量(NEE),感热通量(Hs)和潜热通量(LE)数据进行了分析。结果表明,在日尺度上,芦苇湿地NEE日变化特征表现为两个CO2吸收高峰,分别出现在11:00和16:00左右,其特点是在午间出现了碳交换通量的降低。CO2吸收的日最大值在两个生长季出现的时间有所不同,分别出现在2009年7月(-0.30 mg CO2m-2s-1)和2010年6月(-0.37 mg CO2m-2s-1)。CO2排放的日最大值两个生长季均出现在9月,分别为0.19和0.25 mg CO2m-2s-1。Hs和LE的日动态均为单峰型,极值都出现在中午前后,生长季生态系统的能量消耗主要以潜热为主,且在日尺度上,热通量和NEE有显著的负相关关系。在季节尺度上,芦苇湿地生长季具有明显的碳汇功能,2009年生长季生态系统白天固定354.63 g CO2/m2,同时期夜间释放159.24 g CO2/m2,净CO2吸收量为-195.39 g CO2/m2。2009年整个生长季生态系统总初级生产力(GPP)为-651.13 g CO2/m2,生态系统呼吸(Re)为455.74 g CO2/m2,系统表现为碳汇。路径分析表明:光合有效辐射(PAR)显著影响NEE的日动态(R2=0.46—0.84),而NEE的季节动态主要受土壤温度的影响,降水和PAR的影响次之。     

西南喀斯特石漠化生态系统土壤有机碳分布特征及其影响因素

喀斯特石漠化已成为制约我国西南地区社会经济可持续发展最严重的生态地质环境问题,其恢复重建已成为我国社会经济建设中一项重要内容。土壤有机碳作为土壤质量评价的重要指标,可以综合反映土地生产力、环境健康功能,另一方面土壤有机碳也间接影响了陆地生物碳库,是陆地生态系统碳平衡的主要因子,它的转化和积累变化直接影响全球碳循环动态,已成为生态科学领域研究的热点之一。系统的总结了西南喀斯特石漠化地区不同土地覆被/土地利用、不同等级石漠化环境土壤有机碳的空间和季节分布特征。结合前人研究成果,进一步分析了影响喀斯特石漠化地区土壤有机碳分布的自然(气候、地形与土壤性质、植被等)和人为(土地覆被/土地利用变化、农业管理措施等)各因素,并提出增加喀斯特石漠化地区土壤有机碳含量的对策。研究结果为喀斯特石漠化退化生态系统恢复重建、石漠化地区土壤综合利用、增加碳截存应对全球碳循环减源增汇等提供了重要的科学参考。     

有机碳化合物对鱼腥藻7120生长的影响

在培养基中添加多种有机碳化合物对鱼腥藻7120进行培养。结果表明,葡萄糖的存在能明显地促进细胞的生长,但细胞仅能有限地利用葡萄糖;细胞混合营养生长的饱和光强约为80μEm^-2s^-1。乙酸、蔗糖、乙醇和甘油对细胞生长的影响不很显著,乳酸、柠檬酸、谷氨酸和甘氨酸表现出明显的抑制作用。鱼腥藻7120不能利用葡萄糖进行化能异养生长和光激活的化能异养生长,但有轻微的光异养现象。     

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。     

喀斯特森林植被自然恢复过程中土壤可矿化碳库特征

2011年9月,采用空间代替时间方法,研究了茂兰自然保护区喀斯特森林自然恢复过程中土壤可矿化碳库的特征.结果表明: 研究期间,喀斯特森林自然恢复过程中不同深度土壤的总有机碳含量、可矿化碳含量和矿化速率随土层加深而减少,随恢复的进程而增加;累积矿化排放量及其速率随恢复的进程增加,其速率随培养时间延长而减小;矿化率随恢复的进程增加,而随土层加深的变化不明显;qCO₂值随恢复的进程和土层加深而递减;土壤可矿化碳与凋落物现存量及其分解质量损失率分别呈负相关(r=-0.796)和正相关(r=0.924);土壤生境由早期干扰强烈转向中后期日趋稳定,土壤的固碳能力由早期差、潜力大转向中后期强、潜力小.     

空间误差模型在黑龙江省森林碳储量空间分布的应用

基于黑龙江省2010年一类调查数据和重点公益林检测样地（5075块）数据以及同期黑龙江省、吉林省和内蒙古自治区59个气象站的气象数据,以森林碳储量为因变量,以胸径、每公顷株数、海拔、坡度及降雨与温度的乘积因子作为自变量,利用GeoDA软件构建空间误差模型,用全局Moran I 来描述不同空间尺度下模型残差的空间自相关性,计算最佳带宽（25 km）下的局域Moran I来表现模型残差的空间分布,计算组内方差来解释模型残差的空间异质性,最后将模型的预估结果生成黑龙江省森林碳储量的空间分布图.结果表明： 黑龙江省森林碳储量的分布具有空间效应;本文所选林分因子、地形因子及气象因子都显著影响森林碳储量的空间分布,胸径是最主要的因子.空间误差模型可以很好地解决模型残差的空间自相关性及空间异质性.由模型的预估结果可以看出,森林碳储量的空间分布存在很大差异,张广才岭、小兴安岭及大兴安岭地区是森林分布较密集的区域,松嫩平原地区的森林碳储量分布较少,完达山地区处于中等水平.
     

红壤和风沙土添加不同化学结构有机碳对外源碳去向及累积贡献的影响

植物凋落物碳输入显著影响陆地生态系统土壤CO₂排放和有机碳(SOC)形成,然而,针对不同质地土壤添加不同化学结构外源碳去向依然不清楚。本研究将¹³C标记的葡萄糖、淀粉和纤维素添加至红壤和风沙土,比较2种质地土壤添加不同化学结构外源碳在土壤释放的CO₂、SOC、可溶性有机碳(DOC)和微生物生物量碳(MBC)库的净累积量、回收率及贡献比例上的差异。结果表明: 添加外源有机碳显著提高了CO₂、SOC、DOC和MBC的δ¹³C值,且随着外源有机碳化学结构复杂性的增加,CO₂的δ¹³C峰值依次延迟出现;外源有机碳种类、土壤类型和培养时间均显著改变外源碳去向及其在各碳库的贡献比例;在风沙土中,外源有机碳更多被矿化为CO₂,且CO₂库的外源碳净累积量和回收率大小依次为葡萄糖>淀粉>纤维素;红壤添加外源碳转变为SOC的累积量和回收率显著高于风沙土,且红壤SOC库的外源碳净累积量和回收率大小顺序也为葡萄糖>淀粉>纤维素。可见,外源有机碳化学结构和土壤质地共同调控外源碳去向及累积贡献。