土地利用變化對土壤溫室氣體釋放影響的研究進(jìn)展

　　土地利用變化是全球變化的重要組成部分，對土壤有機(jī)碳的動態(tài)有重要影響。土壤呼吸是陸地生態(tài)系統(tǒng)向大氣釋放二氧化碳最主要的途徑之一，對大氣二氧化碳濃度產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。甲烷是僅次于二氧化碳的第二大溫室氣體，其增溫潛勢是二氧化碳的28倍。透氣良好的土壤能氧化大氣中的甲烷，減緩全球變暖，因此被越來越多的研究。土地利用方式變化能夠通過改變土壤物理化學(xué)性質(zhì)以及微生物群落結(jié)構(gòu)，進(jìn)而對土壤呼吸和甲烷氧化產(chǎn)生影響。研究土地利用變化對土壤溫室氣體釋放的影響對評估陸地生態(tài)系統(tǒng)碳動態(tài)有重要作用。

　　中國科學(xué)院武漢植物園土壤生態(tài)學(xué)課題組博士生張倩和助理研究員吳君君在研究員程曉莉的指導(dǎo)下，以丹江口庫區(qū)農(nóng)田、灌叢和森林為對象，進(jìn)行為期一年的土壤呼吸及其同位素的測量。研究結(jié)果表明，造林顯著增加土壤呼吸，造林顯著增加了土壤有機(jī)碳的數(shù)量和質(zhì)量，從而使土壤呼吸增加。土壤呼吸碳同位素值與微生物碳同位素值呈顯著正相關(guān)關(guān)系，造林改變了輸入到土壤中凋落物的碳同位素信號值，進(jìn)而使土壤呼吸同位素值產(chǎn)生變化。土壤呼吸可以作為土壤有機(jī)碳質(zhì)量和數(shù)量較為靈敏的指示器，土壤呼吸較高意味著造林有效提升了土壤有機(jī)碳的總量。

　　同時，研究人員以丹江口庫區(qū)農(nóng)田、灌叢和森林為對象，運用穩(wěn)定同位素的方法研究甲烷氧化速率，結(jié)果表明造林能夠顯著增加甲烷的氧化速率，灌叢和森林甲烷氧化速率較農(nóng)田高186.3%和93.5%，造林地甲烷氧化速率的增加和土壤有機(jī)碳的質(zhì)量，氮的有效性以及微生物生物量的增加密切相關(guān)，農(nóng)田較高濃度的無機(jī)氮反而抑制了甲烷氧化速率。同時，不同的植被類型對土壤甲烷氧化有顯著影響：豆科植物為優(yōu)勢種的植被類群下的土壤較針葉林類群有更高的甲烷氧化速率，可能是因為灌叢氮的有效性較高所引起的。甲烷氧化過程中，造林地較農(nóng)田的同位素分餾系數(shù)低，證實了造林地更高的甲烷氧化速率。研究表明，在進(jìn)行造林的過程中，土壤有機(jī)碳和氮的增加加強(qiáng)了對土壤甲烷的吸收，降低了溫室效應(yīng)。