土地利用变化对土壤有机碳的影响

论文摘要

全球气候变暖及其影响是当前人类将面临的最为严重的环境问题之一，碳循环格局的改变及其原因是这个问题的关键。土壤碳库是陆地生态系统中贮量最大的碳库，在调节气候及影响气候变化方面具有重要的作用，引起气候变化的根本原因是由于人类活动对陆地生态系统碳库和化石燃料碳库的改变，土地利用变化是影响地球环境系统最主要的人类活动，这些活动对土壤碳库的影响是导致气候变化的最重要原因之一，科学地阐明土地利用变化对土壤碳库的影响规律是认识和解决气候变化问题的一个关键。 本文在亚热带地区浙江省富阳市设立研究样地，采用相邻样地比较的方法，即通过土地利用变化巨大林区，选择邻近相同海拔、坡向和土壤类型天然次生林、人工林(杉木林、马尾松林、毛竹林和早竹林)和农耕地为研究对象，采用野外调查测定、野外定位研究和室内分析相结合的方法，通过比较分析不同土地利用方式下土壤有机碳的输入、输出、储量差异，对天然次生林转变成人工林、灌木林、竹林、经济林和农耕地，以及农田更新造林后的土壤有机碳变化的效应和机理进行综合的研究，并对不同土地利用方式下碳源、碳汇功能进行正确的评价，初步提出增加亚热带地区土壤碳汇的措施，为深入阐明我国亚热带地区土地利用变化对土壤有机碳的影响规律，及进一步研究土地利用变化对土壤有机碳的影响提供一定依据。 土地利用变化对土壤有机碳的影响体现在植被现存活体碳库储量和组成、残体碳库储量和组成，残体碳库分解方面的差异。本论文研究的现存活体生物量有机碳储量天然次生林为50.18t．hm~2，人工林为27.74～14.08t．hm~2，而现存农耕地最低，只有2.19t．hm~2，由此可以知道，天然次生林破坏以后，如果变为人工林，那么植被有机碳储量仍然保持一定的水平，但是如果森林砍伐开垦为农耕地以后，植被现存的有机碳储量将大大地降低。本研究9种土地利用类型总的现存活体生物量有机碳储量由高到低的顺序依次为：次生林、杉木林、马尾松林、集约经营毛竹林、粗放经营毛竹林、灌木林、早竹林、茶园、农耕地。 研究的几种土地利用类型，以毛竹粗放经营竹林和杉木林的残体有机碳储量为最大，分别达到了3.2和3.19t．hm~2，是农耕地残体有机碳储量的3.4倍；次生林、马尾松林和集约经营的毛竹林残体有机碳储量介于1.6～2.7t．hm~2。之间，都分别比农耕地残体有机碳储量高；农耕地的残体有机碳储量最低，只有0.94t．hm~2。总的残体有机碳储量由高到低的顺序为：粗放经营毛竹林、杉木林、马尾松林、次生林、集约经营毛竹林、灌木林、农耕地。 凋落物形成过程中，凋落物有机碳含量，凋落物C、N比值呈现一定的变化规律，C、N比平均值由高到低的顺序为：杉木林、马尾松林、毛竹粗放经营林、早竹林、次

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第1章 土地利用变化对土壤有机碳的影响研究综述
• 1.1 全球碳循环与气候变化
• 1.1.1 气候变化与温室效应
• 1.1.2 气候变化对全球植被的影响
• 1.1.3 气候变化对土壤碳的影响
• 1.2 森林生态系统与全球碳循环
• 1.2.1 森林生态系统的碳循环
• 1.2.2 森林生态系统在碳循环中的作用
• 1.2.3 森林碳库的动态变化
• 1.3 土壤碳研究现状
• 1.3.1 全球土壤碳库的组成和分布
• 1.3.2 土壤碳库的组成和分布
• 1.3.3 土壤有机碳库组成及驻留时间确定
• 1.4 土壤有机碳（SOC）影响因素研究进展
• 1.4.1 自然因素的影响
• 1.4.2 土壤理化特性的影响
• 1.4.3 气候变化的影响
• 1.5 土地利用变化对土壤有机碳的影响
• 1.5.1 森林转变为农田
• 1.5.2 森林采伐
• 1.5.3 草地转换成农田
• 1.5.4 农田中造林
• 1.5.5 草地变成农田
• 1.5.6 农田变成草地
• 1.6 土地管理措施对土壤有机碳的影响
• 1.6.1 施肥与土壤碳库
• 1.6.2 土地开垦与土壤碳库
• 1.6.3 栽培方式与土壤有机碳
• 1.6.4 草地管理
• 1.6.5 森林采伐和收获
• 1.6.6 火烧
• 1.7 土地利用变化对土壤有机碳影响特点和类型
• 1.8 我国土壤有机碳研究现状
• 1.9 土地利用变化对土壤碳影响研究:问题和展望
• 第2章 研究地区概况和主要研究内容
• 2.1 研究地区概况
• 2.1.1 研究地区气候、地貌
• 2.1.2 研究地区土地利用变化情况
• 2.1.2.1 研究地区浙江省土地利用（森林资源）发展回顾
• 2.1.2.2 研究地区浙江省富阳市土地利用（森林资源变化情况）
• 2.1.3 研究地区调查样地森林、植被现状
• 2.2 研究目标、项目研究的意义和主要研究内容
• 2.2.1 研究目标、意义
• 2.2.2 主要研究内容
• 2.2.3 主要分析方法
• 2.3 研究技术路线
• 第3章 植被活体生物量有机碳储量和分配
• 3.1 试验材料与方法
• 3.1.1 乔木层植被生物量的测定方法
• 3.1.2 灌木、草本、农作物生物量的测定方法
• 3.2 结果与分析
• 3.2.1 植被活体不同部分有机碳含量
• 3.2.2 植被活体地上部分生物量有机碳储量和分配
• 3.2.3 植被活体地下部分不同土壤层次生物量有机碳储量和分配
• 3.2.4 植被活体地下部分不同根系大小生物量有机碳分配
• 3.2.5 植被活体总有机碳储量和分配
• 3.3 讨论
• 3.4 结论
• 第4章 植被残体生物量有机碳储量和分配
• 4.1 试验材料与方法
• 4.1.1 植物地上部分粗、细死木质残体现存量调查
• 4.1.2 植物地下部分粗、细死木质残体现存量调查
• 4.2 结果与分析
• 4.2.1 植被地上部分细残体生物量有机碳储量和分配
• 4.2.2 植物地上部分粗残体生物量有机碳储量和分配
• 4.2.3 植物地下部分细残体生物量有机碳储量和分配
• 4.2.4 植物地下部分粗残体生物量有机碳储量和分配
• 4.2.5 植物残体生物量有机碳储量和分配
• 4.3 讨论
• 4.4 结论
• 第5章 不同土地利用类型凋落物动态变化
• 5.1 试验材料与方法
• 5.2 结果与分析
• 5.2.1 凋落物形成过程中有机碳含量的动态变化
• 5.2.2 凋落物输入过程中C/N比动态变化
• 5.2.3 凋落物有机碳输入数量的动态变化
• 5.2.4 不同土地利用类型凋落物组成的动态变化
• 5.3 讨论
• 5.4 结论
• 第6章 植物残体分解及有机碳的释放规律
• 6.1 试验材料与方法
• 6.2 结果与分析
• 6.2.1 植物残体分解过程中有机碳含量的动态变化
• 6.2.2 植物残体分解过程中C/N比动态变化
• 6.2.3 凋落物分解规律的研究
• 6.2.3.1 凋落物分解剩余率随时间变化的规律
• 6.2.3.2 凋落物分解随时间的模型
• 6.2.4 气象因子对凋落物分解速率的影响
• 6.3 讨论
• 6.4 结论
• 第7章 不同土地利用类型下土壤呼吸作用
• 7.1 试验材料与方法
• 7.2 结果与分析
• 7.2.1 不同土地利用类型下土壤呼吸作用的日变化
• 7.2.2 土壤呼吸作用与土壤温度、空气温度的相关性分析
• 7.2.3 土壤呼吸作用与空气温度的模型建立
• 7.2.4 不同土地利用类型土壤年呼吸通量
• 7.3 讨论
• 7.4 结论
• 第8章 土地利用变化对土壤有机碳的影响
• 8.1 试验材料与方法
• 8.2 结果与分析
• 8.2.1 土地利用变化对土壤有机碳含量的影响
• 8.2.1.1 土地利用变化对土壤有机碳平均含量的影响
• 8.2.1.2 土地利用变化对土壤有机碳含量空间分布的影响
• 8.2.1.3 不同土地利用类型下土壤有机碳含量随土壤深度的变化模型
• 8.2.2 不同土地利用类型下土壤容重的变化
• 8.2.3 不同土地利用类型下土壤有机碳密度的变化
• 8.2.3.1 不同土地利用类型下土壤有机碳密度平均值的变化
• 8.2.3.2 不同土地利用类型下土壤有机碳密度土壤深度的变化趋势
• 8.2.3.3 不同土地利用类型下土壤有机碳密度随土壤深度的变化模型
• 8.2.4 不同土地利用类型下土壤有机碳储量的变化
• 8.2.4.1 不同土地利用类型下土壤有机碳储量
• 8.2.4.2 不同土地利用类型下土壤有机碳储量随深度变化的趋势
• 8.2.4.3 不同土地利用类型下土壤有机碳储量随土壤深度变化的模型
• 8.3 讨论
• 8.4 结论
• 第9章 农田营造早竹林后对土壤有机碳的影响
• 9.1 试验材料与研究方法
• 9.1.1 样地选择和样地经营概况
• 9.1.2 研究方法
• 9.2 结果与分析
• 9.2.1 不同经营年限下竹林植被有机碳储量的变化规律
• 9.2.2 农田营造早竹林后土壤有机碳含量的变化
• 9.2.3 农田营造早竹林后土壤有机碳密度的变化
• 9.2.4 农田营造早竹林后土壤有机碳储量的变化
• 9.3 结论
• 9.4 讨论
• 第10章 土地利用变化对土壤有机碳影响的综合评价
• 10.1 陆地生态系统碳源与碳汇
• 10.2 土地利用方式与大气碳源、汇
• 10.3 生态系统增汇的主要措施
• 第11章 结论与建议
• 11.1 土地利用变化对土壤有机碳的影响主要结论
• 11.2 土地利用变化对土壤有机碳的影响主要研究建议
• 参考文献
• 致谢
• 附录