南亚热带森林植被生物量、生产力和能量利用效率研究

北回归线附近的南亚热带常绿阔叶林,仅分布于印度、中印半岛北部、及我国华南地区（同纬度的其它地区分布为沙漠或半沙漠）。南亚热带常绿阔叶林植被结构复杂,物种多样性高,空间层次多,进行生物量、生产力和能量生态研究有很大难度。事实上,在进行该研究前,南亚热带...     

黄土高原自然植被的土壤有机碳同位素证据

根据黄土高原现代表土有机碳同位素(δ13CSOM)数据,结合前人关于末次间冰期和全新世中期的分析结果,研究这3个特征时期C4相对生物量(C4％)的空间变化特征。结果表明,3个时期黄土高原C4％均由东南(33％,25％和12％)向西北(0％)递减。10％等值线在末次间冰期大致位于交道-泾川西北、西峰东南一带; 到全新世西部向南推进,大致位于交道-洛川-旬邑以西北、西峰-灵台以东南一带; 而现今比全新世时期向东南推移约60km,退至黄陵以西北、彬县-延安以东南一带。全新世与末次间冰期温度和降水的不同可能是植被差异的主要原因。现代C4％较末次间冰期和全新世中期有较明显的降低,可能与较高的大气CO2浓度、较低的温度和干旱化有关。由于上述3个特征时期黄土高原东南地区均以C4草本植物为主,西北地区C3植物比例的增加亦为C3草本植物比例的增加。     

土壤生物对土壤有机碳稳定性的影响

应对全球气候变化及制定温室气体减排措施必需了解土壤有机碳的稳定性。当前,比较公认的有机碳稳定机制包括选择性保存,空间不可接近性和分子交互作用。虽然已经有了大量的研究,但至今对土壤有机碳稳定性的稳定机制了解仍不完善,特别是有关土壤生物对有机碳稳定性的贡献没有受到足够重视。在此,我们首先基于公认的有机碳稳定机制探讨土壤生物对有机碳稳定性的影响,随后从土壤生物本身特性及生物与生境协同进化角度出发分析了土壤有机碳的生物稳定机制,特别强调了权衡有机碳稳定性与分解功能服务价值的重要性,最后从土壤生物角度展望了土壤有机碳稳定性研究中的重要方面。     

贵州茂兰喀斯特森林植被演替序列的数量分析

综合运用双向指示种分析法( TWINSPAN)及除趋势对应分析法( DCA)进行分类及排序,确定了贵州茂兰国家级自然保护区森林群落的演替序列。结果表明: 根据DCA排序可将研究区植被群落的演替过程分为四个阶段,即草地→ 灌丛→乔林→顶极群落;根据TW IN SPAN分类结果可将植被分为11个群丛,其中,第Ⅰ 、Ⅱ 、Ⅲ 、Ⅳ 群丛为草本阶段,第Ⅴ 、Ⅵ 群丛为灌丛阶段,Ⅶ 、Ⅷ 、Ⅸ 群丛为乔林阶段,第Ⅹ 、Ⅺ群丛为顶极阶段。茂兰喀斯特植被演替顶极群落为亚热带常绿落叶阔叶林群落,是一种典型的地形— 土壤演替顶极,是植被与当地环境长期适应的结果。      

南亚热带森林凋落物对土壤呼吸的贡献及其影响因素

Three main types of Soil respirations(S+L and S) in southern subtropical forests in Dinghushan biosphere reserve were consecutively being monitored over 31 months by the approach of static chamber-gas chromatograph techniques. Research shows that: annual mean contribution rates of litter-fall to soil respiration in the monsoon evergreen broadleaf forest (BF), mixed broadleaf-coniferous forest (MF) and coniferous(pine) forest (PF) reached 27.82%、33.29%和36.35% respectively; Moreover, all three types of forests displayed the same seasonal dynamic features with the peaks contributions of them were from April to September, which accounts for 71.87%、61.89% and 70.39% of annual total contributions of litter fall to soil respiration respectively. Soil respiration(S+L) had an obviously positive relationship with the seasonal changes of litter-fall input（P<0.001; And soil water content had a significant impact on the contribution of litter-fall to soil respiration in the three types of forests (P<0.001); Soil temperature had positive correlativity with soil respiration flux, though it has no distinctive relationship with contribution of litter-fall to soil respiration; the contribution ratios of litter-fall to soil respiration on rainy days were 28.63%、38.20% and 40.12% respectively, which were significantly higher than those in the sunny days in the three types of forests.     

石漠化区植被恢复过程凋落叶分解特征及其对土壤有机碳/氮的影响——以重庆中梁山为例

运用凋落物分解袋及样品室内分析的方法,研究了石漠化脆弱生态区植被恢复不同阶段主要建群种凋落叶分解及有机碳、氮释放动态及其与土壤团聚体有机碳、氮之间的关系。结果表明:(1)各植被恢复阶段凋落叶分解系数介于0.73～1.33之间,不同阶段之间表现为,草地<灌丛<乔木林<灌乔林,人工樟树林介于乔木林与灌乔林之间。(2)各植被恢复阶段凋落叶有机碳、氮净释放率介于58.5%～72.9%与21.2%～63.9%之间,有机碳在分解期间表现为净释放,有机碳、氮释放率随植被恢复年限的延长呈增加的趋势。(3)凋落叶分解与养分释放对土壤有机碳、氮含量的提高有促进作用。其中,凋落叶分解系数与0.25～1 mm、<0.25 mm粒径团聚体轻组有机碳、氮之间关系密切。在植被恢复过程中,凋落叶分解速率及有机碳、氮释放率随恢复年限延长而呈增加趋势,凋落叶分解对土壤有机碳、氮有重要影响,轻组有机碳、氮优先向小粒径团聚体输入,小粒径团聚体在土壤有机碳、氮积累中有重要作用。凋落叶分解一方面能为植物生长提供养分,同时也促进土壤有机质的形成与积累,植被恢复过程中应加强水土保持、提高土壤层的养分保蓄与抗水土流失能力。      

云南阳宗海流域过去13000年植被演替与森林火灾

以云南阳宗海1020 cm长的湖泊沉积物岩芯为研究对象,由7个木屑和树叶残体样的AMS  ¹⁴C测年建立岩芯年代框架,以18~19 cm间隔获取52个样品作花粉/炭屑分析,重建了阳宗海流域过去13000年的植被、气候以及森林火灾历史。研究结果表明,过去13000年植被演替、气候变化和森林火灾可分为5个阶段：1）13200~11000 cal.a B.P.,植被以常绿、落叶阔叶混交林为主,气候温凉湿润,森林火灾多发,后期（12300~11000 cal.a B.P.）随着温度和湿度的降低,森林火灾发生愈加频繁;2）11000~8000 cal.a B.P.,松林扩张,阔叶林缩小,气候较上阶段温暖偏干,森林火灾发生次数明显降低;3）8000~5000 cal.a B.P.,松林和常绿阔叶林占优势,且出现暖热性的枫香林,流域内气温升至13000 cal.a B.P.以来的最高值,湿度进一步降低,但森林火灾发生频率低;4）5000~800 cal.a B.P.,松林扩张至最盛,常绿阔叶林收缩,落叶阔叶林成分增加,气温和湿度均明显下降,森林火灾发生频率有所增加;5）800 cal.a B.P.至今,松林和常绿阔叶林收缩,落叶阔叶成分增加,草本植物中禾本科迅速上升,可能与人类活动有关,森林火灾发生频率低。阳宗海花粉/炭屑记录重建的植被、气候和森林火灾史表明,在滇中地区,落叶阔叶成分易引起森林火灾,冷气候导致多发的森林火灾,冷干气候是宜森林火灾发生的气候条件。

     

全新世渭河流域植被演替对陆地生态系统碳储量的影响

陆地生态系统古碳储量演化历史既是理解过去区域碳循环过程的基础, 也是预测未来陆地碳库变化趋势的重要参照。以往由于实测记录的缺乏和现代碳循环模型应用的局限, 难于实现过去陆地碳库的准确重建。本研究通过地质时期86个点位的孢粉记录与古碳循环模型模拟的结合, 在定量化重建全新世渭河流域古气候参数空间格局的基础上, 模拟了自然植被时空演化过程及其陆地生态系统碳储量变化。结果表明, 全新世早期到中期, 流域森林面积覆盖度由34%增至63%, 导致陆地生态系统碳储量从2.48PgC增至3.40PgC; 全新世中期到晚期, 流域森林面积覆盖度降至20%, 陆地生态系统碳库储量随之减少了1.03PgC。空间上, 流域碳密度变化主要受控于植被类型的分布, 后者又与地貌条件密切相关。全新世中期全球增温情形下渭河流域森林植被大面积扩张和碳储量显著增加的结果, 预示着未来全球变暖背景下该流域陆地生态系统具有较强的碳汇潜力。

     

云南岩溶断陷盆地植被演替土壤碳氮磷化学计量学特征

岩溶断陷盆地生态环境脆弱,石漠化严重,植被恢复是该地区生态重建、水土保持的有效措施。文章采用空间换时间的方法,以云南省泸西县岩溶断陷盆地5种不同演替阶段（玉米地、人工林、草地、灌木林、原始林）不同土层（0～10、10～20 cm）的土壤为研究对象,对比分析不同植被类型和不同深度条件下土壤C（碳）、N（氮）、P（磷）含量及化学计量比差异,旨在探明研究区土壤养分垂向分布及化学计量学特征,为该地区植被恢复管理及土地合理利用提供科学依据。结果表明：不同演替阶段、不同土壤深度土壤养分含量存在较大差异;随着演替年限的增长,土壤SOC（土壤有机碳）、TN（总氮）含量总体呈增长趋势且主要表现在0～10 cm深度土层上,而TP（总磷）含量存在波动,未表现出明显变化规律;各演替阶段0～10 cm土层的SOC、TN含量数值上均要高于10～20 cm土层,除原始林地以外,其余演替阶段不同土层间TP含量没有显著差异;在0～10 cm土层上,C/N、C/P、N/P均与土壤SOC含量呈显著正相关,C/P、N/P与土壤TN含量呈显著正相关,土壤TP含量与C/N、C/P和N/P无显著相关性;植被类型和土壤深度显著影响研...     

青藏高原草地土壤有机碳库及其全球意义

定量分析了青藏高原各类草地0～0.65m深度范围内有机碳储量,结果表明:青藏高原总面积为1.6027×10hm²的草地有机碳量达到335.1973×10⁸tC,其中以高原草甸土和高原草原土有机碳积累量为主,两者之和达到232.36×10⁸tC,占全国土壤有机碳量的23.44%,是全球土壤碳库的2.4%.在有机碳储量分析的基础上,按土壤碳释放的两种主要途径:土壤呼吸作用和土地利用方式变化与草地退化,对草地土壤碳排放进行了估算,揭示出青藏高原草地土壤通过呼吸每年排放的CO₂达到11.7×10⁸tC·a^-1,约占中国土壤呼吸总量的2.3%,明显高于全国乃至全球平均值;近30a来,青藏高原草地土壤由于土地利用变化和草地退化所释放的CO₂估计约有30.23×10⁸tC.保护青藏高原草地对于全球变化意义重大.定量分析了青藏高原各类草地0～0.65m深度范围内有机碳储量,结果表明:青藏高原总面积为1.6027×10hm²的草地有机碳量达到335.1973×10⁸tC,其中以高原草甸土和高原草原土有机碳积累量为主,两者之和达到232.36×10⁸tC,占全国土壤有机碳量的23.44%,是全球土壤碳库的2.4%.在有机碳储量分析的基础上,按土壤碳释放的两种主要途径:土壤呼吸作用和土地利用方式变化与草地退化,对草地土壤碳排放进行了估算,揭示出青藏高原草地土壤通过呼吸每年排放的CO₂达到11.7×10⁸tC·a^-1,约占中国土壤呼吸总量的2.3%,明显高于全国乃至全球平均值;近30a来,青藏高原草地土壤由于土地利用变化和草地退化所释放的CO₂估计约有30.23×10⁸tC.保护青藏高原草地对于全球变化意义重大.     

右江盆地层序充填序列与古特提斯海再造

首次识别出5个级别的层序界面及相应的沉积层序,以不同级别的层序界面作为划分相应级别层序的重要标志,不同级别的层序反映不同地质事件和动力转化过程。将5个级别的沉积层序作为板间、板缘、板内构造过程的地层记录,反映了沉积盆地类型、性质及演化过程,并与沉积盆地之间存在不同级别的耦合效应:超级层序相当于沉积盆地域的地层记录;Ⅰ级层序对应于一个成因盆地的地层记录;Ⅱ级层序反映沉积盆地的构造阶段或构造沉积幕;准Ⅱ级层序揭示盆地构造期或沉积幕;Ⅲ级层序相当于盆地充填韵律;Ⅳ级、Ⅴ级层序分别相当于盆地充填体系域和冲填体系。研究表明,右江古特提斯海演化经历了陆内裂陷海、陆缘裂谷海、孤后裂谷海和残余海前陆盆地4个发展阶段。     

1986—2019年黑龙江省松嫩平原表层土壤有机碳变化及固碳潜力估算

土壤有机碳(SOC)是评价土壤肥力和固碳能力的重要指标。因此,研究土壤有机碳的变化,对准确评价区域土壤固碳潜力,实现土壤资源的可持续利用具有重要的意义。利用黑龙江省第二次土壤普查数据和2019年实测土壤数据,运用GIS空间分析方法,分析了1986—2019年黑龙江省松嫩平原表层(0~20 cm)土壤有机碳密度(SOCD)的时空变化特征,运用土壤类型法估算了土壤有机碳储量,运用平衡法估算了土壤固碳潜力。结果表明:30多年来表层SOCD平均减少1.06 kg/m²,SOCD减少的地区主要分布在黑龙江省松嫩平原中部和东南部地区;表层SOC储量减少约143.99 Tg,SOC储量减少较多的土壤类型是草甸土、黑钙土和黑土,三者减少量占总SOC储量减少量的84.55%;当前黑龙江省松嫩平原表层土壤固碳潜力为-2.08 Tg,其中暗棕壤、白浆土、黑土为正潜力,其余土壤类型为负潜力。建议通过增施有机化肥、秸秆还田、推广免耕少耕等方法措施,以提高松嫩平原土壤固碳潜力。     

广西上泥盆统F-F界线碳同位素的变化特征

发生在晚泥盆世弗拉期(Frasnian)-法门期(Famennian)之交的生物灭绝事件(简称F-F事件)是古生代以来五大生物集群灭绝事件之一,其原因仍含糊不清。碳同位素研究显示,伴随F-F事件全球碳循环发生了显著的变化。但对中国南方F-F事件地层碳同位素变化特征的认识不够,缺乏系统的研究。对广西桂林杨堤上泥盆统灰岩剖面的碳同位素的分析结果表明,在上泥盆统存在两次碳同位素正偏移,分别出现在下rhenana带和F-F的界线,其中,出现在F-F界线的碳同位素正偏移与广西垌村以及欧美和非洲等地的上泥盆统F-F界线附近的碳同位素记录一致,且具有相近的变化幅度。进一步对广西桂林附近的杨堤和垌村剖面F-F界线的碳同位素组成变化模式的分析发现,这次正偏移可能是由多次次级变化组成,与F-F事件中生物的灭绝步骤相似。     

土地利用变化对中国土壤碳储量变化的间接影响

中国土壤有机碳储量及其在全球变暖背景下的变化趋势是影响全球碳循环的一个重要因素。土地利用变化对土壤有机碳储量既有直接影响,也有间接影响。一方面,土地利用变化直接改变了生态系统的类型,从而改变了生态系统的净初级生产力（NPP）及相应的土壤有机碳的输入。另一方面,土地利用变化潜在地改变了土壤的理化属性,从而改变了土壤呼吸对温度变化的敏感性系数（常用Q10表示）。在全球变暖背景下,Q10值的改变显著影响着土壤有机碳释放的强度。利用生态系统碳循环过程模型（CASA模型）反演了不同土地利用类型下的Q10值,并评价了土地利用类型的改变对土壤有机碳储量变化的间接影响。研究结果表明,林地与草地转换成耕地后将增大土壤呼吸的Q10值,此外,人类通过灌溉、氮肥的施用也能增大土壤呼吸的Q10值,从而使得全球变暖背景下土壤呼吸的碳通量有所增强。     

Spatial and Temporal Distribution and Variations in the Near-surface Soil Freezing Days across China, 1956-2006

Using surface soil daily minimum temperature from 845 meteorological stations across China, the long-term (1971-2000) mean and spatial distribution of the near-surface soil freezing days were estimated with annual values of the number of near surface soil freezing days. The time series for the number of freezing days were constructed and compared with air temperatures in the same period.Resultsshowed that long term mean value in the number of the near surface soil freezing days increased with the increasing latitudes and altitudes over China. Near-surface soils were frozen for more than 200 days in the Qinghai Tibet Plateau, northern Xinjiang and northeast of China. The boundaries of permafrost zones coincide with the contour of (220±10) days of near-surface soil freezing. Using the mean number of 15 days of near-surface soil freezing as criterion, we found that the southern boundary of seasonally frozen ground is around the 25°N line, and the regions south of 22°N are essentially unfrozen regions. The time series of the number of freezing days showed a significant linear trend with change with a slope of -0.22days/year over a period from 1956 through 2006. After the 1990s, the linear slope was up to -1.02 days / year, indicating that the rate of decrease in the number of near-surface soil freezing days has accelerated. Changes in the number of near surface soil freezing were in a negative correlation with air temperature, i.e., the number of near-surface soil freezing days decreases with increase in air temperature.Backgroundcolor represents the contour values of the departure of near-surface soil freezing days from the 1971-2000 mean; Black dashed line is the boundary of permafrost regions, red dashed line is the boundary between frozen and unfrozen ground regions in China     

Study on the Soil Carbon Pool and Potential Capacity of Carbon Sequestration in the Northern Tibetan Plateau

It is important to investigate the soil organic carbon reserves of the northern Tibetan Plateau for understanding the global carbon cycle. The surface soil carbon storage is 1.27×10⁸ t, and the surface topsoil organic carbon density is 4.96×10³ t/km² in the study area. Compared with the results of the second National Soil Census, the distribution of organic carbon reserves of chestnut soil, sierozem, alpine steppe soil, swamp soil, sandy soil and ustic cambisols increased gradually, which are mainly distributed in savanes of the northern Qinghai Lake and woodland in middle-high mountain areas of the eastern Qinghai Lake; savanes and woodland are classified as the carbon sink area because this area’s carbon sequestration is greater than the release quantity. By contrast, the distribution of organic carbon reserves of mountain meadow soil, alpine meadow soil, grey cinnamon soil, chernozem and anthropogenic-alluvial soil decreased gradually, which are mainly distributed in the farming areas of eastern Qinghai Province. This area’s carbon sequestration is less than the release quantity because of cultivation effect, and is classified as the carbon source area. The 97.5% of organic carbon storage cumulative frequency is closed to the threshold value of the organic carbon saturation. The carbon sequestration potential of the study area is 241.57×10⁶ t. Take the widely distributed chestnut soil as a case, it will take 18.66 years to reach saturation for the soil organic carbon reserves of chestnut soil.     

Variation in Solvent-Extractable Lipids and n-Alkane Compound-Specific Carbon Isotopic Compositions with Depth in a Southern China Karst Area Soil

Because literatures about the lipid compositions of modern soils in karst areas are scarce,we have studied the soil horizons overlying the Heshang(和尚) Cave that has provided paleoclimate records from speleothem lipid contents.Our analysis reveals a series of n-alkanes,free fatty acids,n-alkanols and n-alkan-2-ones distribution and relative abundance changing with the depth,and in which the ratios of the lower molecular weight to higher molecular weight n-alkanes,free fatty acids,n-alkanols and n-alkan-2-one...     

山东半岛蓝色经济区土壤有机碳储量及固碳潜力分析

土壤碳储量研究在碳循环和全球变化中具有重要意义,但以往碳储量计算结果受到数据来源的制约。山东省多目标区域地球化学调查采用双层网格化采样和分析,获取了大密度、高精度土壤有机碳数据,为土壤碳库的准确计算奠定了基础。笔者利用这些数据计算了山东半岛蓝色经济区表层（0～20 cm）、中上层（0～100 cm）及全层（0～160 cm）的土壤有机碳（SOC）密度和储量,并对其空间分布特征及固碳潜力进行了研究。结果显示,经济区内3种土壤层次的碳库组成不同,表层SOC储量占总碳（TC）储量的71.67%,随深度增加所占比例逐渐减小,而无机碳(SIC)储量所占比例逐渐增加,全层二者所占比率较为接近:表层SOC储量为132.64 Mt,碳密度为2.06 kg/m²;中上层为458.27 Mt,碳密度为7.11 kg/m²;全层为619.96 Mt,碳密度为9.61 kg/m²。各层SOC密度处于全国偏低水平,且在不同土壤类型、地貌类型、土地利用类型之间有一定差异:褐土土表层SOC密度最高（2.48 kg/m²）,风沙土最低（0.91 kg/m²）;灌溉水田表层SOC密度最高（3.45 kg/m²）,菜地最低（1.61 kg/m²）。表层SOC密度分布总体上呈现为沿海地区低、鲁北平原和胶莱盆地中等、山地丘陵和中低山区偏高的分布格局。从第二次土壤普查和本次多目标调查数据所建立的回归方程分析发现,在今后一定时期内,本区表层土壤总体表现为“碳汇”效应,未来可净增总有机碳（TOC）量60.94 Mt,其中“碳源”量5.07 Mt,“碳汇”量65.97 Mt。     

青南退化高寒草甸植被土壤固碳潜力

青南与青北高寒草甸植被、 土壤、 气候类型相似, 地植被、 土壤碳密度可比性强. 研究表明, 青南高寒草甸植被退化严重, 植被和土壤碳密度随退化程度的加剧而降低, 轻度、 中度、 重度和极度退化植被碳密度分别为921.281、 809.998、 237.974 gC·m^-2和75.972 gC·m^-2, 0~40 cm土壤碳密度分别为16.760、 16.145、 14.360 gC·m^-2和12.945 kgC·m^-2. 在青北未退化草甸植被和0~40 cm层次土壤碳密度分别为1 149.327 gC·m^-2和20.305 kgC·m^-2. 相对青北高寒草甸植被类型而言, 青南高寒草甸轻度、 中度、 重度、 极度退化的植被固碳密度分别增加228.046、 339.329、 911.354 gC·m^-2和1073.355 gC·m^-2, 而对应0~40 cm层次土壤固碳密度可分别增加3.545、 4.160、 5.946 gC·m^-2和7.359 kgC·m^-2. 以青南当地未退化草地而言, 轻度、 中度、 重度和极度退化的高寒草甸0~20 cm层次土壤固碳密度可达1.694、 2.087、 3.537 kgC·m^-2和4.282 kgC·m^-2, 表现出较大的固碳潜力.