退耕还林(草)工程提高土壤碳汇能力研究获新进展

来源: 责任编辑:重点室 时间:2013-12-27

  我国于1999年启动了建国以来投资规模最大的生态建设工程——退耕还林(草)工程。大规模的生态恢复工程最明显的是能增加陆地生态系统植被碳库,对土壤碳库影响相对较小,但我国耕作土壤损失的有机碳巨大(约7.1 Pg),退耕还林后能有效地阻止这种碳损失,而且土壤碳库容量大、周转速度慢、能维持较长时期的碳储藏,因此退耕还林还草工程与土壤碳储量的关系越来越受到全球关注。 

  为了研究退耕还林(草)工程的固碳效益及动态特征,探讨不同土层深度土壤碳储量的时间动态特征及其耦合关系,揭示影响土壤碳储量动态的驱动主要驱动因子,水土保持研究所博士研究生邓蕾在上官周平研究员的指导下,通过对收集到的与我国退耕还林(草)工程(耕地转变为草地、灌丛、林地)直接相关的 135 篇已发表文献数据(包括181个样点844个样本数据)进行Meta-analysis 分析,在生态学、环境科学和气候变化研究领域的国际著名刊物Global Change Biology(影响因子6.91)上在线发表了关于退耕还林与土壤碳汇方面的研究论文(Deng LLiu GBShangguan ZP Land use conversion and changing soil carbon stocks in China’s ‘Grain-for-Green’ Program: a synthesis. Global Change Biology. DOI: 10.1111/gcb.12508)。其主要成果概括为以下几方面: 

  第一,从长期来看,退耕还林(草)对土壤碳储量显著增加了土壤碳储量;随着退耕年限的增加,1m土层土壤碳储量在退耕初期(小于5年)逐渐减少,然后才开始表现为碳汇(大于5年); 

  第二,上层土壤(0–20cm)固碳速率高于下层土壤(20–100cm,退耕后,乔木林的固碳速率虽低于灌木林和草地,但是能获得较持久的固碳能力;森林类型(常绿和落叶/针叶和阔叶)对土壤固碳量影响显著; 

  第三,退耕年限是影响土壤碳储量变化的主要因子,而年均温和年均降雨对土壤碳储量影响不显著,但退耕前(农田)土壤碳储量越高,退耕后土壤固碳速率越低; 

  第四,推算出我国退耕还林(草)后020 cm土壤有机碳储量以0.33 Mg ha-1 yr-1的速率积累,而1 m土壤有机碳储量以0.75 Mg ha-1 yr-1的速率积累;明确了退耕后1 m 土层土壤固碳量与020 cm土壤固碳量的转化关系,020 cm土壤固碳量大约占1 m 土层土壤固碳量的40% 

  据以上几方面得出总结论:大尺度的退耕还林(草)工程的实施将会显著提高我国的土壤碳汇能力。该研究结果为退耕还林还草工程生态效应评估、我国生态系统碳汇能力的估算、全球碳循环建模等工作提供了参考。 

  本研究受到中国科学院战略性先导科技专项(XDA05060300)和国家自然科学基金项目41390463的资助。 

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