贵州石漠化土地退耕还林实践的碳汇潜力和碳循环变化研究-以花江为例

退化环境的生态修复是一个重要的碳汇过程。石漠化作为我国西南喀斯特地区的主要土地退化类型，面积约1.14E+07hm2。为治理这一退化环境，近年我国实行了大规模的退耕还林，退耕面积已达3.07E+06 hm2，未来还将继续扩大。如此大面积生态修复所带来的碳汇量和区域碳循环变化是一个不容忽视的问题。对这一问题进行研究有助于认识我国的生态系统碳汇潜力，从而在应对气候变化国际谈判中占据主动。贵州具有中国西南典型的喀斯特地貌类型和还林类型，退耕还林面积为4.38E+05 hm2。对贵州退耕还林碳汇能力和碳循环变化的研究有利于推及西南。本项目拟以贵州花江退耕还林示范区为研究对象，观测退耕还林前后两种生态系统（坡耕地和不同年龄林地）生物量碳净增量、植物群落呼吸和土壤呼吸的碳排放量，据此认识退耕还林实践的碳汇量和碳循环变化，并分别对贵州省和西南地区退耕还林的碳汇量做出估算，为国家碳汇清单的建立提供数据。

退化环境的生态修复是一个重要的碳汇过程。近年来我国实施了大规模的退耕还林生态修复政策。就贵州喀斯特地区而言，目前已有成千上万公顷的耕地或荒地逐渐转化为林地。为了实现对退耕还林实践过程碳汇量的准确估算，本项目重点开展了三方面研究：1）、植被生物量及其碳储量分布；2）、土壤碳储量及其分布；3）、土壤呼吸碳排放研究。通过上述内容的完成，基本实现了项目既定研究目标。研究成果如下：.1、花椒退耕还林序列，植株各器官碳含量的变化范围为：40.47% ~ 48.64%，平均值为44.67%。因此，采用传统的50%转化系数来估算花椒林生物量碳储量，将导致至少10%的误差。同时，土壤有机碳（SOC）含量随着林龄的增加而逐渐增大，不同林龄SOC平均含量随土壤深度增加而逐渐减少。.2、1年生、4年生、7年生和10年生地下生物量碳储量分别为：4.00 kg C ha-1、0.41、0.78 和1.19 Mg C ha-1，分别占总生物量的19.6%、13.7%、14.3% 和 15.7%。土壤SOC储量与林龄呈显著的正相关关系（p = 0.008），这主要与林龄的增加，土壤有机物（根系和凋落物）累积量逐渐增大有关。在花椒林生态系统中，超过90%的碳储存于土壤表层。因此，退耕还林过程尽量减少土壤表层扰动对生态系统碳汇尤为重要。.3、退耕前旱地土壤的CO2排放通量为：4.86 Mg C ha-1 year-1，退耕后林地土壤年均释放量增加了27.6%，这主要与退耕还林后土壤有机质含量显著增加有关。无论是旱地还是林地，土壤碳排放具有明显的季节变化规律：夏季（6月~ 8月）为一年中排放最高但波动较大；冬季（12月~ 翌年2月）平均通量最低且相对稳定，这种变化趋势与喀斯特地区的温度和降雨量季节变化规律密切相关。.4、根据年均退耕还林面积和生物量碳累积速度，贵州喀斯特地区2010年退耕还林碳汇量为6.35 × 106 Mg C，相当于当年能源消耗碳排放的4.92%。因此，大规模的花椒退耕还林不但增加了生态系统生物量碳储量，同时对西南喀斯特地区的生态恢复也具有重要意义。当然，如果大面积退耕还林只种植像花椒这样单一物种，将导致生物多样性减少，病虫害增加。虽截止目前，病虫害尚未爆发，但未来有关退耕还林生物量及碳储量的研究也应考虑单一植被潜在的生态环境问题。