大气CO2升高对土壤碳循环影响的研究进展.pdfVIP

生态环境学报 2013, 22(11): 1846-1852 Ecology and Environmental Sciences E-mail: editor@ 大气CO 升高对土壤碳循环影响的研究进展 2 1, 2, 3 2, 3* 曹宏杰 ，倪红伟 1. 哈尔滨师范大学，黑龙江 哈尔滨 150025 ；2. 湿地与生态保育国家地方联合工程实验室，黑龙江 哈尔滨 150040 ； 3. 黑龙江省科学院自然与生态研究所，黑龙江 哈尔滨 150040 摘要：土壤有机碳是陆地碳库的重要组成部分，其积累和分解的变化直接影响全球的碳平衡。据估计，全球土壤（表层1 m ） 有机碳积累总量相当于大气中碳总量的2~3 倍。土壤是温室气体的源或汇，土壤碳库的变化将影响大气CO2 的浓度，因此， 土壤碳库对人类活动的响应也是全球碳循环和全球变化研究的热点。在全球变化的大背景下，大气 CO2 升高导致植被生态 系统碳平衡的改变进而对土壤碳循环产生影响。总结了陆地生态系统碳循环对大气 CO2 浓度升高响应的主要生物学机制及 过程，简述了大气 CO2 浓度升高对影响土壤碳输入和输出的各因素的研究进展，并指出未来研究的主要方向。在大气 CO2 浓度升高条件下，陆地生态系统碳循环的变化主要反映在以下几个方面：1 ）不同类型植物群落的净初级生产力（NPP ）显 著增加，但湿地植物的净初级生产力也有可能降低；2 ）光合产物向根系分配的数量增加，地上/地下生物量降低，根系形态 发生变化，根系周转速率和根系分泌等过程的碳流量提高；3 ）植物含氮量降低，C/N 提高，次生代谢产物增加，微生物生 长受到抑制，植物残体分解速率降低；4 ）土壤呼吸速率显著增加，提高幅度受植物类型与土壤状况的影响；5 ）进入土壤的 植物残体及分泌物的数量和性质影响土壤酶的活性，脱氢酶和转化酶活性增加，酚氧化酶和纤维素酶受植物类型与环境条件 的影响；6 ）土壤中真菌的数量的增加幅度要高于细菌；7 ）CH4 释放量增加，在植物的生长期表现更为明显。由于陆地生态 系统碳循环的复杂性，研究结果仍有很大的不确定性。大气 CO2 浓度升高与全球变化的其它表现间的交互作用将是今后研 究的重点，同时由于土壤碳循环是一个由微生物介导的生物地球化学循环过程，因此，加强陆地生态系统碳循环的微生物机 制研究也将为全面理解碳循环的过程提供更加准确的研究理论基础。 关键词：CO2升高；碳循环；碳输入；碳输出 中图分类号：X14; X16; S152 文献标志码：A 文章编号：1674-5906 （2013 ）11-1846-07 引用格式：曹宏杰，倪红伟. 大气CO2 升高对土壤碳循环影响的研究进展[J]. 生态环境学报, 2013, 22(11): 1846-1852. CAO Hongjie, NI Hongwei. Research progress on the effects of elevated CO2 concentration on carbon cycling [J]. Ecology and Environmental Sciences, 2013, 22(11): 1846-1852. 由于化石燃料燃烧，人类对森林、草地和湿 并不能被简单地理解成是陆地碳库增加的标志。土 地等自然资源的掠夺式开发以及人类活动对海洋 壤碳循环对大气CO2 浓度升高响应是一个复杂的问 及生物圈的扰动，使得大气CO2浓度升高，人们 题，已有研究表明，大气CO2 浓度升高不仅影响植 逐渐开始关注生态系统对大气CO2浓度升高的响 物地上部分向土壤碳库的输入[4] ，同时也可能会影 [1]