论文部分内容阅读
在全球碳循环研究中，对于土壤侵蚀和沉积究竟导致生态系统成为“碳源”还是“碳汇”尚存在争论。定量研究土壤侵蚀和植被恢复对土壤有机碳(SOC)和植被碳动态的影响是了解陆地生态系统碳循环的关键。为研究土壤侵蚀和植被恢复影响下的生态系统碳动态，于1959年在长期土壤侵蚀导致的严重退化地上建立了2个实验集水区进行对比观测研究。其中一个实验地进行了人工植被恢复(RES)，另一个免除种植活动而一直保持为裸地状态(BAR)。运用碳侵蚀.沉积模型(EDCM)模拟SOC和植被碳动态。根据广东省土壤性质和土壤侵蚀调查资料研究广东省的SOC储量和侵蚀量变化，以了解区域尺度土壤侵蚀和植被恢复对碳循环影响。
据2007年观测结果，RES0-40cm层的土壤大团聚体含量大于90％，而BAR为0；RES0-40cm平均SOC储量56.5±5MgCha-1，为BAR的2.4倍。植被恢复和有机质输入促进了0-40cm层土壤大团聚体积累和土壤稳定性提高，有利于SOC积累和生态系统恢复。研究表明在没有人类干扰条件下，分散物质再聚合作用促进了低洼地表层土壤团聚体积累，为集水区低洼地表层沉积的侵蚀SOC提供物理性保护。植被恢复、土壤团聚体、土壤侵蚀.沉积和SOC相互联系，对坡面不同位置的SOC积累和重新分布产生重要影响。
2007年观测结果显示，BAR0-80cm土层的SOC储量50.3±3.5MgCha-1，为RES的1/2。1959～2007年RES的表层土壤侵蚀量为2.2cm，相当于BAR的1/8；RES的SOC侵蚀量为3.7MgCha-1，相当于BAR的1/3；RES的SOC和植被碳积累率分别为0.67与2.54MgCha-1yr-1。较高的碳吸存率得益于较高的大气氮沉降和森林生产力。1959～2007年BAR没有植被恢复，成为了土壤向大气释放碳的“源”(0.1MgCha-1yr-1)。将实验地的碳汇率推导至全球进行了植被恢复的侵蚀地(1.1×109ha)，得出全球植被恢复与土壤侵蚀控制措施可以提供巨大的潜在碳汇(相当于吸收2005年全球化石燃料释放碳的28％)，其中土壤侵蚀导致的SOC埋存量约占全球碳汇的27％。集水区观测和EDCM模型模拟研究揭示了土壤侵蚀和植被恢复对全球碳循环的巨大影响。土壤侵蚀和沉积导致生态系统成为“碳源”还是“碳汇”，取决于植被生产力对侵蚀碳的补偿与土壤侵蚀导致的碳埋存量是否大于碳侵蚀量。
20世纪80-90年代广东省SOC储量约为1.3±0.1PgC；平均SOC密度约9.8±0.4kgCm-2，高于全国同期的～9.0kgCm-2，接近全球平均值(10.6kgCm-2)；SOC侵蚀率约为19.5TgCyr-1。广东省大部分土壤的平均SOC侵蚀强度小于2.0MgCha-1y-1远低于同期的全球平均值(5.0MgCha-1yr-1)。在相同土壤侵蚀量下，林地的SOC侵蚀量是耕地的1.3倍。研究结果揭示了保护森林植被以控制森林土壤侵蚀是降低广东省SOC侵蚀量更有效的途径，土壤侵蚀和土地覆盖变化导致广东省SOC密度和储量分布在20～30年内发生显著变化。20世纪80-90年代广东省土壤侵蚀控制和植被恢复导致的陆地生态系统碳吸存量约占全球碳汇潜力的0.9％，其中SOC埋存量约占广东省碳汇的75.8％。