森林地下碳分配(TBCA)研究进展

森林地下碳分配(TBCA)是森林碳循环的重要通量,对森林碳吸存有十分重要作用.TBCA是森林生态系统GPP中一个最大的汇,可占GPP的21%～61%,土壤呼吸的2/3来自TBCA.目前国际上常用的TBCA测定方法为碳平衡法,在假定地下碳库处于稳定状态时,TB-CA可由土壤呼吸减去凋落物量获得,但该方法存在一系列问题.影响森林TBCA的因素有生产力、森林类型、树龄和森林演替阶段、土壤养分和水分有效性、林分密度和树种组成、气候变化因素等.TBCA中各个组成部分均较难以测定和量化,通常假定TBCA中根系呼吸与根系生产力各约占50%,而TBCA中菌根菌和根系分泌物的贡献则仍不清楚.有关TBCA各组分去向及影响机理的研究亦很少.TBCA未来的研究应致力于揭示TBCA的根本驱动因子和其对全球变化的响应机理,以及TBCA转化为土壤新碳的效率及控制因素;同时应提高TBCA测定方法的确定性,特别是应将碳同位素法、微根管法及碳平衡法三者相结合.     

新疆3种主要森林类型根系生物量变化特征研究

根系生物量是准确评估森林生态系统碳储量及碳汇功能的一个重要数据。采用标准木全收获法研究了新疆3种主要森林树种根系生物量,并分析了其在垂直梯度上的分配规律和随年龄的变化特点。结果表明：（1）新疆杨、西伯利亚落叶松和阿勒泰冷杉根系总生物量分别为43.409、42.152 t/hm²和16.19 t/hm²;（2）根系生物量随土壤深度增加迅速减少,约88.37%以上的根系生物量集中分布在0～40 cm土层中,在超过40 cm土层中,根系生物量降至较低水平（约为8.3%）;（3）随林分年龄的增长,各林分根系总生物量呈递增趋势,在中龄林根系生物量增长速率达到最大。各级根系中粗根、中根及细根生物量随年龄的增长所占比例呈现递减规律,而其根桩和毛细根生物量差异较大,所占比例随年龄的增大基本呈增大趋势;（4）在表层土壤中各林分在林木的幼龄及中龄阶段根系生物量都处于较高比例,之后呈下降趋势后维持在一定水平基本不变,而深层土壤中各林分在幼龄阶段都处于一个较低的水平,后以一定比例逐渐增长;（5）新疆杨、西伯利亚落叶松和阿勒泰冷杉根系年平均生产力分别为：1.070 8 t·hm^-2·a^-1、1.014 4 t·hm^-2·a^-1和0.910 7 t·hm^-2·a^-1。     

高频观测的土壤异养呼吸昼夜变化

正森林土壤是陆地生态系统土壤中最大的碳库,约占全球土壤碳库的3/4,在全球C循环中起至关重要作用[1]。土壤异养呼吸(Heterotrophic respiration,Rh)是森林生态系统土壤碳库损失的主要途径。土壤异养呼吸是指土壤在微生物参与下的矿化过程,主要包括根际微生物呼吸、矿质土壤呼吸(无根土壤)和枯枝落叶层呼吸,由于土壤动物呼吸量不大,因此森林生态系统的异养呼吸主要表现为矿质土壤呼吸[2-4]。土壤异养呼吸具有高度的空间变异性,在全球范围内,异养呼吸所占总呼吸的比例为7%~83%,其中在热带和温带(30%~83%)森林生态系统中所占比例高于寒带地区(7%~     

温带阔叶红松林和南亚热带常绿林生态系统碳分配的比较研究（英文）

生态系统碳分配通过量化不同碳库及其交换量从而直观反映碳循环过程。基于中国生态系统研究网络(CERN)长白山温带阔叶红松林(CBM)和鼎湖山南亚热带常绿林(DHM)2010年群落调查资料,计算得到两个生态系统的植被、凋落物和土壤的碳储量及其各部分,并结合生态系统通量观测以及呼吸不同组分的估算,初步构建了两类成熟林生态系统的碳分配模式。结果表明,CBM的碳储量略高于DHM,其差异主要来自于乔木的碳储量,并且两类森林植被、土壤和枯落物碳储量的分配比例呈现相似的特征。在植被碳库中,CBM将较多的碳分配到乔木中的树干和根系,而DHM则更多将碳分配到乔木中的枝条和叶片。CBM和DHM植被碳库与土壤碳库的比例分别为1.5和1.3,根冠比分别为0.30和0.25。CBM土壤碳储量的77%分布于表层,而DHM深层土壤仍有较多的碳储存。CBM和DHM的NPP/GPP分别为0.76和0.58,Re/GPP则分别达到了0.98和0.87,而自养呼吸与异养呼吸的比例分别为0.41和1.23。其差异的主要原因是DHM叶片、枝条和根系的自养呼吸量较高导致。观测结果显示,2010年CBM为弱的碳汇(0.24),而DHM表现为较强的碳吸收能力(3.38),但由于碳交换往往在环境因子影响下出现较大的季节和年际变化特征,因此还需要更长时间观测数据以更为准确地评价生态系统的碳汇能力。     

中国区域陆地生态系统土壤呼吸碳排放及其空间格局——基于通量观测的地学统计评估

土壤呼吸是陆地生态系统通过根系呼吸和微生物呼吸向大气中释放CO2的过程。研究土壤呼吸的时空格局,将有助于构建区域尺度土壤呼吸定量评价模型,也可提高预测未来气候变化情境下的典型生态系统、区域以及全球尺度碳平衡状况的能力。本文整合了中国区域土壤呼吸的主要研究成果,分析了温度敏感性（Q10）和土壤呼吸（Rs）的统计特征和区域差异,定量评价了中国区域Rs的时空格局及其在中国和全球碳平衡中的作用。通过以上分析本文得出以下主要结论：①不同生态系统类型的土壤呼吸的Q10表现为森林〉农田〉草地,气候越寒冷,土壤呼吸Q10越大,并且中国区域的Q10值相对于其他国家偏低;②Rs具有明显的季节变异,不同生态系统类型的Rs表现为森林〉农田〉草地,并且,中国区域Rs低于全球Rs;③月尺度上Rs随着经纬度发生明显的季节变异,随着经度的增加,Rs的季节变幅也逐渐增加;④1995-2004年中国区域Rs的年总量的平均值为3.84 PgC,占全球土壤CO2排放的比例4.78%。     

川中丘陵区人工桤柏混交林根呼吸对土壤总呼吸的贡献

采用挖壕沟法和根系生物量外推法对桤柏混交林地根呼吸在土壤总呼吸的贡献进行了为期1 a的对比研究。研究表明,两种方法测得的根呼吸平均速率分别为0.64μmol CO2/（m^2.s）和0.54μmol CO2/（m^2.s）,挖壕沟法高于根系生物量外推法的测定结果。两种方法计算的根呼吸占土壤呼吸的比例具有明显的季节变化,均表现为夏季（5～6月）较高而冬季（1～2月）较低,变化范围分别为13%～51%、11%～56%,平均分别为34%和31%;林木生长季节根呼吸比例均高于非生长季,两种方法测定的林木生长季根呼吸比例分别为41%和38%。方差分析表明两种方法测定根呼吸比例之间差异不显著（p〉0.05）。     

藏北高原草地生态系统碳储量及其影响因素（英文）

探究草地生态系统碳储量及其驱动因素对实现双碳目标具有重要意义,藏北高原作为我国重要的草地生态系统,其碳储量现状,空间格局以及驱动因素仍存在很大的争议。本文基于藏北高原150个实测样点数据,通过克里金插值和统计方法,评估分析了藏北高原草地生态系统的地上生物量碳密度、地下30 cm深度根系碳密度和土壤碳密度及其空间分布,以及各碳库的主要影响因素。结果表明：藏北高原地上生物量碳密度平均为0.038 kg C m^-2,地下生物量碳密度平均为0.284 kg C m^-2,土壤碳密度值最大,平均为7.445 kg C m^-2。藏北高原草地生态系统总碳储量约为4.08 Pg C,其中植被碳库0.58 Pg C(包括地上生物量和地下生物量),土壤碳库2.58 Pg C (其余分布在裸地中),碳储量分布格局呈现出从东南向西北递减趋势。植被碳库0.58 Pg C(包括地上生物量和地下生物量),约占青藏高原植被碳库的28.29%;土壤碳库2.58 Pg C,约占青藏高原土壤碳库的26.60%。降水、温度和土壤质地均影响生态系统碳储量,其中降水...     

综论土壤呼吸各组分区分方法

研究土壤呼吸各个组分对土壤总呼吸的贡献是定量评价植物和土壤碳平衡及能量平衡的 重要基础。目前区分土壤有机质分解呼吸和根呼吸的方法主要有成分综合法、壕沟法、根分离法、 林隙法、根生物量外推法、同位素法, 区分纯根呼吸和根际微生物呼吸的方法有同位素稀释法、模 拟根际沉降物法、¹⁴CO₂ 动态法、根系分泌物洗涤法、δ¹³C 微生物量法及一些非同位素法的联合。 土壤呼吸各组分区分研究中, 区分纯根呼吸和根际微生物呼吸将是未来研究的一个重大课题, 区 分方法的改进、完善和创新, 不同区分方法间的比较研究将是未来研究的一个重要方向。     

草地生态系统土壤呼吸研究进展

土壤呼吸是草地生态系统碳循环过程中的关键环节,也是草地生态系统中碳素向大气输出的主要途径。土壤中碳素的释放能够显著增加大气中CO₂的浓度,增强温室效应,从而对全球气候和环境变化产生重要影响。文章综合介绍了国内外有关土壤呼吸的各种测定方法,特别是分析了影响草地土壤呼吸的主要环境因素,并就草地土壤呼吸与根系呼吸的区分方法等进行了详细的讨论。     

增温对杉木幼树细根分泌物的影响研究初报

正全球变暖愈演愈烈,IPCC(2013)报告指出21世纪末全球平均气温增幅可能超过1.5~2℃[1],许多研究表明,森林生态系统的地上和地下生态过程可能直接或间接地受到温度升高的影响[2]。根系分泌物是植物地下碳输入的重要渠道,每年的碳输入可占光合产物的5%~21%[3],因为大多数根系分泌物可以被微生物直接利用,它是驱动森林生态系统中碳循环的主要有机碳源[4]。根系分泌物主要包     

共和盆地中间锦鸡儿人工林根系的分布特征

采用剖面法对青海共和盆地中间锦鸡儿（Caragana intermedia）人工林的根系进行调查,分析5 a、9 a和25 a根系的生物量、比根长和根长密度的垂直分布格局,同时测定土壤含水量的垂直变化。结果表明:①不同林龄中间锦鸡儿人工林的吸收根（d≤1 mm）和输导根（d>1 mm）的主要分布范围不同。5 a、9 a和25 a吸收根主要分布土层分别是10～30、10～50 cm和10～60 cm,输导根主要分布土层分别是10～50、10～60 cm和10～90 cm。②随着林龄的增加,根系的吸收根、输导根的总生物量、总比根长和总根长密度均显著增加（P<0.05）;各林龄根系中的吸收根比输导根具有更高的比根长和根长密度（P<0.05）。因此,吸收水分和养分的能力随着林龄增加而增大。③中间锦鸡儿人工林根系,尤其是吸收根的分布影响土壤水分变化,吸收根集中分布土层的土壤含水量显著降低。     

腾格里沙漠东南缘不同年代固沙区根系分布

2010年8月,选择腾格里沙漠东南缘1964年、1981年和1990年建立的人工固沙区为对象,以流动沙丘和邻近的天然植被区为对照,利用根钻取样法研究了不同年代固沙植被区根系的3.0 m剖面的分布特征。结果表明：单位土地面积上<1 mm的活根、全部活根、<1 mm的死根和全部死根的重量密度和长度密度在不同样地间存在着显著差异(p<0.05);流沙、1990年、1981年、1964年固沙区和天然植被区全部活根重量密度分别为2.9±2.2、164.7±46.5、461.3±83.6、440.4±81.8 g·m-2和350.0±132.5 g·m-2,5个样地全部死根重量密度分别为4.9±2.8、58.7±16.8、390.9±57.9、492.5±252.2 g·m-2和214.4±29.9 g·m-2;根长密度也表现为相似的变化趋势。单位土壤体积的根系重量密度和长度密度随着土层加深而递减,植被区0~1.0 m土壤层活根的累积重量密度和长度密度在全部活根中的比例均超过70.0%,其中以天然植被区最大,流沙区则不超过25%;死根也表现为相似的趋势,只是比例有所降低。根鞘占全部根系生物量的比例非常不稳定,流沙区的最大,为94.3%,而1981年植被区的只有0.5%,1964年、1990年固沙区和天然植被区分别为29.9%,70.3%和58.9%。     

塔干沙漠南缘骆驼刺幼苗根系生长和分布对不同灌溉量的响应

为修复绿洲-荒漠过渡带上受损的骆驼刺群落,创造适宜幼苗正常生长的土壤水分条件,2009年3—10月,在塔克拉玛干沙漠南缘策勒绿洲外围研究了不同灌溉梯度对骆驼刺幼苗根系生物量积累、根系空间分布以及根冠比等的影响。结果表明,灌溉对骆驼刺幼苗根系生长和分布有显著影响,干旱胁迫（处理A）下幼苗扎根深度最大,但各月根系生物量积累却有限,根系干重较适度灌溉（处理B）下降了38.8%,尤其是细根（<2 mm）萎缩严重,只占总根重的18.1%;过度灌水（处理C）也导致了根系生物量和细根比重有不同程度的下降。各处理下,骆驼刺幼苗根系干重均随土壤深度的增加而逐层降低,大量根系集中在0~40 cm的表层,而且灌溉量越多,消根系数β越小,这种集中趋势越明显。随着幼苗的生长发育,骆驼刺幼苗根冠比逐渐增大,反映了骆驼刺将越来越多的资源投入到了地下部分,这符合荒漠区植被的生长特性。处理B下骆驼刺幼苗根系生物量积累最多,而且空间分布最大,表明适度灌溉有利于幼苗根系的正常生长和合理分布,对提高其潜在生产力具有积极意义。     

极端干旱环境下的胡杨细根分布与土壤特征

以塔里木河下游的中龄胡杨为研究对象,采用开挖剖面分层取样法,对胡杨细根(D≤2 mm)的空间分布以及与土壤特征因子之间的关系进行了分析。结果表明:①在长期干旱胁迫下,胡杨细根(D≤2 mm)根长密度(RLD)、根表面积密度(SAD)从表层到地下100 cm土层内,呈逐渐增加趋势,100~140 cm土层内表现为减少的波动分布趋势;细根RLD、SAD集中分布在60~120 cm土层内,约占0~140 cm土层总细根RLD和SAD的74%以上;在水平方向上,距树干0.75～2.5 m范围内,呈逐渐减少趋势,而在3.5～5.5 m范围内呈波动的增加趋势。②胡杨细根(D≤2 mm)RLD和SAD与土壤总盐、土壤有效养分含量之间呈显著负相关关系,适合乘幂模型,与土壤含水率之间呈一定程度的正相关关系,适合三次曲线模型。     

植物根系吸水特性研究

植物根系吸水特性是ＳＰＡＣ系统中水分运移规律研究的重要内容。现有的根系吸水模型大致可分为３类;经验模型,半经验半理论模型和理论模型,此领域的研究最早始于５０年代末６０年代初,进入７０年代,各种根系吸水模型相继出现。随着计算机科学的发展与普及以及ＳＰＡＣ水分传输动态模拟研究的深入。在８０年代涌现了大批研究成果。     

福州市片林和草坪细根生长与死亡的季节动态

细根的净生长与周转在城市绿地地下碳过程中具有至关重要的影响。本研究采用微根管法与土钻法相结合,对福建省福州市市区内城市绿地细根生长死亡及其净生产量的季节动态进行研究。结果表明:1)城市片林与城市草坪的细根生长死亡的季节动态明显,且季节动态模式相似。2)气温和降水因子对于城市片林和草坪的细根生长量及死亡量的影响不同。细根的死亡除了与气温、降水等因子有关之外,还与其他因子密切联系。3)城市片林与城市草坪的细根净生产量的季节动态有所不同,且片林的细根年净生产量大于草坪。4)城市片林和草坪的细根年净生产量小于天然森林和天然草原,这可能与人为管理措施的影响以及不同研究方法的偏差有关。     

毛乌素沙地臭柏根系分布及根量

毛乌素沙地臭柏(Sabina vulgaris)灌丛根量、根系直径和分布特征的研究结果表明,臭柏根系分布深度可达2.0 m,水平延伸幅度达灌丛边缘以外1.0 m左右处;其根量主要集中在0~60 cm的土层内,占根系总量的60%~70%,呈倒金字塔型分布。根系直径以< 3 mm的细根居多,占剖面总根量的72%左右,集中分布在0~30cm的土层中。> 7 mm的粗根数量很少,占总根数的0%~5%。臭柏根量和直径分布特征依立地条件及土层深度的不同而异。     

中龄和老龄杉木人工林细根序级形态和呼吸特征

以福建省南平市王台镇溪后村安曹下19年生和91年生杉木人工林为研究对象,对其1~5级细根的形态及呼吸特征进行了比较研究。结果表明:2个林分细根直径、根长、组织密度随序级升高逐渐增大,比根长及比根呼吸随序级升高则减小;2个林分细根仅在4级根之间和5级根之间的直径以及5级根之间的比根呼吸具有显著差异(P0.05)。方差分析表明林龄仅对细根直径有极显著影响(P0.01),对根长、比根长、组织密度及比根呼吸的影响均不显著;林龄和序级的交互作用对细根直径,比根长及比根呼吸有显著影响(P0.05,P0.01),对根长和组织密度的影响不显著;序级对两个林分细根直径、根长、比根长、组织密度及比根呼吸的影响均达到极显著水平(P0.01)。回归分析表明2个林分细根直径、根长、比根长、组织密度及比根呼吸与序级之间具有三次函数,指数函数,或者幂函数关系。