碳中和愿景下森林碳汇评估方法和固碳潜力预估研究进展

碳中和愿景下,加强森林的固碳增汇功能是抵消和吸纳碳排放最经济和最有效的途径.精准评估森林碳汇和预估森林固碳潜力,有助于量化森林在应对气候变化和实现碳中和愿景中的贡献.然而,森林分布的广泛性、森林生态系统结构的复杂性以及评估数据的代表性不够和方法学的差异性,造成森林碳汇评估的结果普遍存在精度低、不确定性高的问题.在界定森...     

岩溶地区石漠化综合治理的固碳增汇效应研究——基于实地监测数据的分析

为了探索岩溶地区石漠化综合治理的碳汇效应,以贵州毕节石桥小流域、清镇王家寨—羊昌洞小流域、贞丰顶坛小流域为研究对象,通过分析实地监测数据,分别测算了各研究区总碳存量,分析并比较了碳储量在各碳库以及不同等级石漠化之间的分布情况和大小关系。研究发现:三个研究区总碳存量仅为32 434.9tC;各碳库碳存量:土壤层>>植被层(草本层>>灌木层);碳密度在不同等级石漠化间关系表现为:轻度＞中度＞强度;总碳密度在各研究区中的大小关系表现为:毕节＞清镇＞贞丰,其中土壤层碳密度起决定性因素。此外,本文最后还提出在未来石漠化综合治理中增加碳汇监测指标、扩大石漠化综合治理碳汇研究的范围、加强岩溶作用碳汇效应基础研究等建议。      

贵州岩溶石漠化地区恢复的初步研究——贵阳黔灵山的启示

贵州省石漠面积约98万ha[1],87.16%石漠分布在贵州的西部和南部,其中93.93%为石灰岩石漠,6.07%为白云岩石漠,即它们都属岩溶石漠.贵阳市黔灵山是一森林公园,山体由下二叠系厚层块状茅口灰岩组成,为一裸露型岩溶化山原,在大片裸露的基岩上生长着繁茂的林木使其群峰叠翠、古木参天.黔灵山的自然生态景观启示我们:①植物在自然界存在"无土栽培";②某些已经石漠化地区土壤难恢复,但植被有可能恢复;③亚热带湿润气候带岩溶石漠的形成人文干扰是主导因子.基于此,文中还对贵州石漠化地区生态环境的综合治理提出了初步建议.     

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。     

石漠化治理区表层岩溶泉流量衰减分析及无机碳通量估算——以重庆酉阳龙潭槽谷老泉为例

应对“双碳”目标,加强岩溶石漠化综合治理工作,地下水是关键。为探究重庆市酉阳县龙潭槽谷石漠化治理区岩溶泉的流量衰减及无机碳通量变化特征,采用流量衰减方程与水化学径流法对研究点老泉进行模拟与分析。结果表明：(1)老泉的流量衰减分为两个亚动态,衰减系数分别为0.089 2、0.019 6,其具有双重性含水介质特征。(2)暴雨期老泉的碳通量随流量变化的特征明显;而伏旱期(7月底-8月底)老泉的碳通量与土壤CO₂、泉水CO₂均具有明显的昼夜变化特征,表现为夜间低、日间高。(3)老泉夏季的碳通量与降水量呈正相关(R=0.78),与蒸发量呈负相关(R=-0.36),气候的不稳定性变化对碳通量影响显著。老泉的月HCO^-₃浓度与月土壤CO₂浓度的相关系数为0.64,HCO^-₃敏感地响应土壤CO₂的变化;而老泉年碳通量与年土壤CO₂浓度的相关系数为0.90,且年均δ¹³C_DIC...     

农田土壤固碳潜力研究的关键科学问题

农田生态系统在陆地生态系统碳循环中扮演着重要的角色。增加农田土壤有机碳的固定不仅可减少大气CO2含量,而且对保障国家粮食安全具有举足轻重的作用。近年来评估土壤固碳潜力已成为国际科学界研究的热点和难点。但由于不同研究者对“潜力”范畴的界定不同,全球或区域尺度农田土壤固碳潜力的估算还存在很大的不确定性。所谓固碳潜力,即土壤碳的饱和水平或土壤所容纳碳的最大能力。这一能力受区域气候、土壤类型、农业管理措施的综合影响。故此,合理地评价固碳潜力,应综合考虑气候、土壤和农业措施诸因素,并将宏观尺度与微观尺度的研究结合起来。从固碳潜力概念范畴及研究方法出发,阐述了农田土壤固碳潜力的研究现状,并结合生物潜力和物理化学潜力的研究,提出区域农田土壤固碳潜力的计量方案,并就该研究领域亟需回答的科学问题进行了探讨。     

喀斯特石漠化演变轨迹的典型案例研究——以贵州盘县为例

本文以1974年MSS、1999年TM、2007年TM影像为基本数据源,辅以实地踏勘,考虑一个完整的峰丛洼地等,扣除其平坝部分后作为评价单元,获得了贵州省盘县3个时期的石漠化数据并计算了石漠化和无石漠化土地的演变轨迹。相应于1974年、1999年、2007年3个时段,研究区土地退化演变轨迹可分为8种,并可进一步归纳为不变型、逆转减弱型、反复型和加重型4种演变过程类型,从1974年、1999年到2007年未发生过变化的不变型轨迹面积占较高的比例。研究区的喀斯特土地可分为石漠化土地、无石漠化土地、石漠化已恢复土地和潜在可恢复石漠化土地。     

河北平原土壤有机碳储量及固碳机制研究

利用2005年多目标区域土壤地球化学调查及20世纪70年代末全省第二次土壤普查土壤有机碳数据,对河北平原土壤有机碳密度及碳储量的时空变化规律、固碳机制及固碳潜力等问题进行了研究。结果表明,全省第二次土壤普查时土壤有机碳储量124．86Mt,2005年为176．08Mt,26年中增加了41．02％,表现出“碳汇”效应。据...     

鄂尔多斯盆地JX井延长组砂岩固碳潜力分析

神华集团在我国CO₂地下埋藏的潜在目标区(鄂尔多斯盆地)实施的CO₂注入工程仍存在有关其注入层之上泥岩盖层安全性方面的争议.通过对与神华集团CO₂注入井相邻且钻遇地层系统、岩石组合一致的JX井三叠系延长组(位于注入层之上)的研究预测一旦CO₂透过盖层后的再续固碳能力.研究层位岩屑样品类型主要为长石砂岩和岩屑长石砂岩,其次为岩屑砂岩和岩屑石英砂岩;其物源区岩石类型主要为长英质火山岩、其次为中性火山岩及少量富含石英的沉积岩,具中性斜长岩成分特征;其上段(466~534 m)及下段(666~958 m)砂岩母岩受到弱-中等化学蚀变,并可能经历了再旋回过程;中段(534~666 m)砂岩母岩未受化学蚀变影响,并可能为第一次旋回沉积物.作为潜在的CO₂再续固碳场所,延长组砂岩具有实现CO₂矿物圈闭的物质条件及形成片钠铝石、方解石、铁白云石和菱铁矿等固碳矿物的潜力.     

松嫩平原耕层土壤固碳潜力估算

提高土壤碳收集能力对减缓全球温室效应具有重要意义。利用松嫩平原南部第二次土壤普查及多目标区域地球化学调查获取的两期表层土壤有机碳数据,根据近20年来各土壤类型不同土地利用方式土壤有机碳量变化趋势,估算了松嫩平原南部各土壤类型、各用地方式下土壤碳源、汇潜力。由估算得出,如果目前的土地利用方式、气候条件、耕作方式、种植技术不变,松嫩平原耕地土壤0~20 cm土层的固碳潜力为-1.229Tg碳,各土壤类型的林地土壤固碳潜力绝大多数为正值,说明林业用地为碳汇区,固碳潜力合计为3.169Tg碳,而天然牧草地绝大多数的固碳潜力为负值,固碳潜力合计为-2.235Tg碳,为碳源区,本次研究估算得出,松嫩平原总体的固碳潜力为-0.917Tg碳。     

喀斯特石漠化景观及其土地的生态效应——以贞丰县为例

利用喀斯特石漠化生态脆弱区贵州贞丰县2004年的ASTER遥感影像,解译了全县的喀斯特石漠化现状,并从景观生态学的角度指出轻、中、强、极度石漠化存在不同的空间分布格局.与此同时,作者还把石漠化的景观格局和其土地生态价值的分布频率结合起来,并从生态系统服务功能的角度定量计算了相应喀斯特石漠化土地的相对生态价值,评价了研究区石漠化土地的生态效应.结果表明,贞丰县270个村的生态价值整体偏低,全县极大值为1.016,极小值为0.286;不同区域之间的总体生态价值差异较大,生态价值相对较好的地区主要集中在非喀斯特地带,而在中度、强度、极强度石漠化地区生态价值很低.     

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.     

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。     

水化学和钙华碳氧稳定同位素在古环境重建中的应用——以贵州荔波小七孔景区响水河为例

文章报道了响水河河水的现场监测结果,得到响水河河水的Ca2+和HCO-3非常低,这明显与河床中大规模钙华的存在和景区内发育的茂密植被不匹配;并仔细观察发现,钙华表面有被侵蚀的痕迹,如溶蚀槽和溶蚀坑等,这说明目前所见钙华可能是过去环境条件下的产物。根据钙华碳氧稳定同位素组成特征的分析得出:近4000年来,该地区总的气候环境变化趋势是4000～3400aB.P.为相对温暖湿润期,植被生长好,为良性生态期;3400～2000aB.P.前期仍比较温暖但干燥,后期到2000aB.P.左右变得比较凉爽,从这一冷期到大致900aB.P.前后,气候有些波动,但幅度较小,夹有冷暖干湿的交替;而900aB.P.至今,钙华碳氧稳定同位素值的急剧增加,反映出气候的冷干和源区人类活动加剧造成的水土流失增加,岩溶石漠化加重,生态朝恶化方向发展     

基于“3S”的贵州喀斯特石漠化现状及变化趋势分析

石漠化是在喀斯特脆弱的生态环境下,不合理的社会经济活动的产物。利用贵州省遥感影像,在3S平台上获取了研究区喀斯特石漠图,分析了贵州省喀斯特石漠化现状。结果表明,全省喀斯特面积11.3158万km2,现有石漠化土地面积达4.1091万km2,约占全省喀斯特面积的36.3%,为西南地区石漠化最为严重的省份。空间分布上,贵州石漠化存在西部重、东部轻、南部重、北部较轻的宏观格局;在2000-2005年,部分潜在、轻度石漠化经过治理转变成了无石漠化,但石漠化总的面积仍在增加,新增总量为5172km2,平均年增长率为2.88%,发展速度较快。     

黄土高原土壤有机碳固存机制研究进展

黄土高原土层深厚, 蕴藏着大量的土壤有机碳, 由于植被自然生长和生态建设等因素, 黄土高原生态系统发挥了、并在未来持续发挥重要的碳汇作用。在"双碳目标"的重大国家战略背景下, 黄土高原土壤碳汇效应将迎来重大的转机和严峻的挑战。鉴于此, 首先回顾了黄土高原植被恢复进程和土壤的固碳效应, 聚焦植被恢复过程中土壤有机碳固存这一核心过程, 基于土壤物理、化学和生物学的固碳机制和原理, 并结合土壤"微生物碳泵"核心调控理论, 论述了黄土高原植被恢复过程中土壤有机碳的固定过程, 同时概括和总结了土壤有机碳固定的驱动因素; 最后, 对黄土高原土壤碳固存所存在的问题和挑战进行了展望, 为黄土高原乃至我国陆地生态系统土壤碳汇功能、生态效益提升具有重大意义。     

浙江省灰岩固碳能力初步研究

通过岩溶作用碳循环原理的阐释,依据浙江省碳酸盐岩岩石参数,估算了浙江省碳酸盐岩库,计算结果表明全省碳储量为5.45×10~(12)t;岩溶作用产生的的碳汇量较大,全省碳酸盐岩出露区每年从大气中回收的CO_2为4.55～13.55×10~(10)g/a,固碳量为1.24～3.69×10~4t/a。在此基础上,提出了加强地质岩溶碳库调查研究的建议。     

湘西北地质地貌特征对岩溶石漠化影响研究——以张家界市为例

通过对张家界市DEM、地质构造、岩性特征以及地貌数据进行地理信息技术（GIS）叠加分析,探讨了地质地貌因素对张家界地区岩溶石漠化分布的影响。结果表明:该区岩溶石漠化在地貌上的发生率呈现丘陵>洼地>低山>中山>高山的特征;在坡度上以Ⅱ级坡度中石漠化发生率最大,且石漠化面积呈阳坡>半阴坡>阴坡>半阳坡分布特征,并随坡向由阴转阳,各等级岩溶石漠化面积所占比例逐渐增加;地层岩性方面以碳酸盐岩与碎屑岩互层类岩层更易发生岩溶石漠化;地质构造方面表现为石漠化空间展布与断裂构造展布方向一致,且断层对石漠化的影响在ⅠB断裂构造主要体现在对断裂两盘的岩性、地层的差异性和对水系发育展布的影响上。      

岩溶石漠化区不同植被类型表土孢粉组合特征——以重庆市南川区南平镇石漠化区为例

通过对南平次生林地、杂草丛、坡耕地不同植被类型表土调查和采样,利用LuoPacias孢粉鉴定系统对所采的表土样品进行分析鉴定,以研究该区表土的孢粉组合特征。结果显示:（1）样品植物孢粉共由123种植物组成,其中以草本和蕨类植物占据优势,其孢粉含量为46.40%～76.47%,平均为65.55%,其次是乔木（主要为马尾松）,花粉含量为17.73%～46.84%,平均为26.40%,灌木植物花粉含量最小,为5.79%～12.50%,平均为8.26%,显示该区植被退化严重;（2）不同植被类型的表土孢粉组合差别明显, 次生马尾松林和次生樟树林的孢粉组合特征依次为马尾松—火棘—大楼梯草—里白和樟树—火棘—构棘—泽芹;杂草丛为裂叶荨麻—圆叶藜—车前子—里白;坡耕地为异叶花椒—裂叶荨麻—剑叶凤尾蕨—玉米,与其相应的实际植被情况大致相同,较好地反映出了石漠化地区现代植被的基本状况。