河南农业科学，２０１２，４１（７）：１—６ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｈｅｎａｎ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ 森林经营管理对土壤碳固定的影响研究进展 田耀武 ，黄志霖 ，肖文发 ，谭名照。 （１．河南科技大学林学院，河南洛阳４７１００３；２．中国林业科学研究院森林生态环境与保护研究所， 国家林业局森林生态环境重点实验室，北京１０００９１；３．重庆市林业科学研究院，重庆４０００３６） 摘要：森林土壤有机碳（ＳＯＣ）对全球碳循环有着重要的作用，森林ＳＯＣ积累和分解直接影响陆地 生态系统碳存储和全球碳平衡。碳汇的基本策略是把ＣＯ 固定于植被体，削减温室气体的排放 量。森林经营管理对土壤碳库固定与存储影响明显且持续时期较长。鉴于此，综合分析了森林收 获、轮伐期、氮肥施入、树种等营林措施对土壤碳库变化的影响及其不确定性，指出了当前森林土壤 有机碳研究面临的一些问题和今后的研究方向。 关键词：森林管理；土壤有机碳；碳固定；碳储量 中图分类号：Ｓ１５７．１ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００４—３２６８（２０１２）０７—０００１—０６ Ａｄｖａｎｃｅｓ ｏｎ Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ Ｆｏｒｅｓｔ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｏｎ Ｓｏｉｌ Ｃａｒｂｏｎ Ｓｅｑｕｅｓｔｒａｔｉｏｎ ＴＩＡＮ Ｙａｏ—ｗｕ ～，Ｈ ＵＡＮＧ Ｚｈｉ—ｌｉｎ。，ＸＩＡＯ Ｗｅｎ—ｆａ ，ＴＡＮ Ｍｉｎｇ—ｚｈａｏ。 （１．Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｆｏｒｅｓｔｒｙ，Ｈｅｎａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｌｕｏｙａｎｇ ４７１００３，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｓｔａｔｅ Ｆｏｒｅｓｔｒｙ Ａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｆｏｒｅｓｔ Ｅｃｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｆｏｒｅｓｔ Ｅｃｏｌｏｇｙ，Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ａｎｄ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ，Ｃｈｉｎｅｓｅ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｆｏｒｅｓｔｒｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００９１，Ｃｈｉｎａ； ３．Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｆｏｒｅｓｔｒｙ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ ４０００３６，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｆｏｒｅｓｔ ｓｏｉ１ ｏｒｇａｎｉｃ ｃａｒｂｏｎ（ＳｏＣ）ｉｓ ａｎ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ｏｆ ｇｌｏｂａｌ ｃａｒｂｏｎ ｃｙｃｌｅ。ａｎｄ ｔｈｅ ｃｈａｎｇｅｓ ｏｆ ｉｔｓ ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｄｉｒｅｃｔｌｙ ａｆｆｅｃｔ ｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ ｅｃｏｓｙｓｔｅｍ ｃａｒｂ０ｎ ｓｔｏｒａｇｅ ａｎｄ ｇｌｏｂａｌ ｃａｒｂｏｎ ｂａｌａｎｃｅ．Ｆｏｒｅｓｔｒｙ ｃａｎ ｇｅｎｅｒａｔｅ ａ ｓｉｎｋ ｆｏｒ ｇｒｅｅｎｈｏｕｓｅ ｇａｓｅｓ．Ａｆｆｏｒｅｓｔａ— ｔｌｏｎ １Ｓ ａ ｃｏｍｍｏｎ ｓｔｒａｔｅｇｙ ｔｈａｔ ｌｃａｄｓ ｔｏ ｔｈｅ ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｃａｒｂｏｎ ｄｉｏｘｉｄｅ（ＣＯ２）ｉｎ ｐｌａｎｔ ｂｉｏ— ｍａｓｓ．Ａｄａｐｔｅｄ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｏｆ ｅｘｉｓｔｉｎｇ ｆｏｒｅｓｔｓ ｍａｙ ｈａｖｅ ａ ｌｅｓｓ ｏｂｖｉｏｕｓ ｏｒ ｓｌｏｗｅｒ ｅｆｆｅｃｔ ｏｎ ｔｈｅ ｔｅｒ— ｒｅｓｔｒｉａｌ Ｃ ｐｏｏ１．Ｉｔ ｉｓ ｍａｉｎｌｙ ｒｅｌｅｖａｎｔ ｉｎ ｃｏｕｎｔｒｉｅｓ ｔｈａｔ ａｌｒｅａｄｙ ｈａｖｅ ａ ｌａｒｇｅ ｆｏｒｅｓｔ ｃｏｖｅｒ．Ｔｈｉｓ ＤａＰｅｒ ｒｅｖｉｅｗｅｄ ｓｏｉｌ ｏｒｇａｎｉｃ ｃａｒｂｏｎ ｗａｓ ａｆｆｅｃｔｅｄ ｂｙ ｈａｒｖｅｓｔｉｎｇ，ｒｏｔａｔｉｏｎ，ｔｈｉｎｎｉｎｇ，ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｒｅｅ—ｓｐｅｃｉｅｓ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ，ｗｈｉｃｈ ｈａｖｅ ａｎ ｉｍｐａｃｔ ｏｎ ｔｈｅ ｆｏｒｅｓｔ ｐｒｏｄｕｃｔｉｖｉｔｙ ａｎｄ ｃｏｎｓｅｑｕｅｎｔｌｖ ｏｎ Ｃ ｓｅ— ｑｕｅｓｔｒａｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ ｅｃｏｓｙｓｔｅｍ．Ｓｏｍｅ ｒｅｌａｔｅｄ ｉｓｓｕｅｓ ａｎｄ ｆｕｒｔｈｅｒ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓ ｗｅｒｅ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｆｏｒｅｓｔ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ；ｓｏｉｌ ｏｒｇａｎｉｃ ｃａｒｂｏｎ（ＳＯＣ）；Ｃａｒｂｏｎ ｓｅｑｕｅｓｔｒａｔｉｏｎ；Ｃａｒｂｏｎ ｓｔｏｃｋ 陆地生态系统碳循环、碳源与碳汇格局及其驱 变化及其影响不确定性的重要原因。森林生态系统 动机制、陆地生态系统固碳潜力及其可持续性是当 碳贮量占陆地总量的８Ｏ％以上，森林土壤有机碳 前广泛关注的国际气候变化前沿科学问题。对土壤 （ＳＯＣ）占地球土壤有机碳的７０ 以上 ＿２ｌ，森林土 有机碳的主导控制因子及其控制过程认识不足，对 壤碳的固定和分解直接影响陆地生态系统碳存储和 大气碳收支评估不准确，是出现未知碳汇、预测气候 全球碳平衡。森林凋落物、根沉积碳输人和碳释放 收稿日期：２０１２一Ｏ３—２Ｏ 基金项目：“十二五”林业科技支撑计划项目（２０１１ＢＡＤ３８Ｂ０４）；林业公益性行业科研专项（２０１１０４００８）；河南科技大学博士科 研基金项目（０９００１４４５） 作者简介：田耀武（１９７５一），男，河南许昌人，副教授，ｔｇ￣，主要从事森林生态学方面的研究。Ｅ～ｍａｉｌ：ｔｉａｎｙａｏｗｕ＠１２６．ＣＯｍ ＊通讯作者：黄志霖（１９６６～），男，河南信阳人，副研究员，博士，主要从事森林生态学方面的研究。Ｅ—ｍａｉｌ：ｈｚｌｉｎ６６＠１６３．ｃ０ｍ 河南农业科学 第４１卷 的平衡决定森林土壤碳储量嘲。森林生态系统碳固 定潜力及其维持机制、森林土壤系统碳存储过程及 ＳＯＭ对气候变化响应的不一致可能是受Ｓ０Ｍ化 学组分（性质）的影响口 ，土壤微生物生物过程受 ＳＯＭ性质、有效性、可获得性、湿度和温度等外界条 其稳定性变化机制研究的不深人性，导致了陆地生 态系统碳汇潜力评估的不确定性 ］。森林经营措 施对土壤固碳潜力和持续固碳能力的影响研究没有 一件的影响，但与矿质土壤结合的稳定ＳＯＭ受温度 影响较小［】 。在稳定态的ＳＯＭ中，土壤微生物对 致性结论Ｌ５］。科学计量中国森林碳储量、评估碳 气候变化适应性强，土壤呼吸温度敏感性降低口 。 森林土壤碳储量还随纬度的变化而变化。周国模 汇潜力及其动态，探讨森林经营管理措施对土壤碳 储量的影响，是目前生态林业研究的热点之一。因 此，综述森林生态系统土壤碳的研究成果，分析森林 经营措施对土壤碳库储量的影响，以期为提高森林 碳汇功能、科学经营管理森林提供理论基础。 等＿２ 认为，中国不同纬度区域的森林土壤碳储量在森 林总碳储量中所占的比重不同，在高纬度的北方森林 中约占８４ ，在中纬度的温带森林中约占６３ ，在低纬 度热带森林中约占５Ｏ ，即森林土壤碳储量在森林总 １ 气候变化对森林土壤碳库储量的影响 全球气温升高，森林初级生产力和土壤有机质 （ＳＯＭ）分解率将同时加速［６］，土壤碳储量的平衡将 发生移动。森林土壤可能对气温变化的响应更为强 碳库中所占的比重随着纬度的降低而降低。森林土壤 平均碳密度也呈现类似的变化规律，以高纬度的北方 森林土壤最大，中纬度的温带森林土壤次之，低纬度的 热带森林最小。但表１显示，高纬度的北京妙峰山林 场土壤碳密度为３．７８～７．８５ ／ｍｚ，而广东鹤山人工 烈［７］。Ｒｕｓｔａｄ等［６］研究表明，温度升高，土壤呼吸 增加，有机质分解量大于植被生产力的增加量， ＳＯＭ含量将降低，在寒冷地区这种趋势可能更加显 林土壤碳密度最高为１１．４６ ｋｇ／ｍ２，几乎为北京地区土 壤碳密度的２倍。何友军等［１ ］报道，湖南会同常绿阔 叶林土壤碳密度更是高达３９．２ ｋｇ／ｍ２，为北京地区妙 峰山林场土壤碳密度的１Ｏ倍，这表明，森林土壤碳含 量不但在空间上有较大的分异性，而且不同学者的测 定方法也具有较大的不确定性。 著［８ ；但也有研究认为，气候变暖，Ｓ０Ｍ分解的主体 成分是不稳定性碳［ｇ］，在几十年内土壤有机碳储量 的变化不大［如］。ＫｉｒｓｃｈｂａｕｍＩｓ３和ＰｏｗｌｓｏｎＬ１１］认为， 表１森林土壤碳含量或碳密度 研究地点 北京市妙峰山林场 森林类型 侧柏林 刺槐林 文献 备注 侧柏、油松 栓皮栎林 陕西省乔北林业局 陕西省千阳县城关 镇庙岭村 河北省木兰林管局 长江中上游 柴松针叶林 侧柏人工幼林 刺槐人工幼林 华北落叶松人工林 防护林 樟树 天然林分 土壤层、乔木层、灌草层和枯落物层的碳储 量按公式分配 林龄和优势木平均高的土壤有机碳拟合方程 防护林 中南林学院树木园 湖南会同 樟树林 地带性森林 常绿阔叶林 第１代杉木林 第２代杉木林 长白山自然保护区 北坡 阔叶红松林 白桦山杨 白桦山杨 １４．６１ ＩＩ．９４ １２．５８ Ｅｚ２］ 原始林地 次生成熟林 次生幼林 广东鹤山 柠檬桉 湿地松 １Ｏ．５６ １０．４６ １１．４６ Ｅ２３］ 人工林 马占相恩 江西兴国县 所有林分 ２．４７ ６．３６ ［２４］ 林地总面积２ ２６０ ｋｍ 第７期 田耀武等：森林经营管理对土壤碳固定的影响研究进展 等诸多因子的差异，最终导致人工林土壤碳储量和 ２ 林地土壤结构对森林土壤碳储量的 碳排放量方面存在较大差异。 影响 森林土壤结构与性质不但影响碳的固定速率， 而且也影响已固定碳向稳定态碳的转化；土壤有机 碳的固定过程也影响碳的稳定性。高湿、低温等抑 制土壤呼吸的因素能加速碳的固定口引。黏土矿物 活性表面大、氧化性高，矿物表面有机质易吸附形成 束缚带，使碳在较短的时期内形成复杂化合物，稳定 性就高 ；土壤团聚过程也影响土壤碳的稳定，如 土壤微团聚体内固定的ＳＯＭ稳定性较高。ＳＯＭ 的稳定性是ＳＯＭ分子固有的对外界变化适应的结 果。黏结于氧化物和胶体矿物表面的ＳＯＭ，使微生 物难于接近口 ，稳定性高。肥沃的黏性土地上和地 下部分凋落物产量高，能固定更多的碳。土壤中金 属离子更易形成有机物一金属一矿质复合物形态， ｓ０Ｍ更不易被分解。碳被稳定后，即使经历了土地 利用方式和气候变化，ＳＯＭ的量和性质并不改变。 如，西伯利亚大草原尽管经历了农耕和全球气 候变暖，但土壤碳的存贮量并没有变化［２ 。土壤碳 的稳定性与植被生产力并不一定相关，Ｈａｇｅｄｏｒｎ 等Ｌ２ 通过ｎｃ示踪试验表明，林木采伐后较低生产 力的壤质土的新固定碳量可能比肥沃的高生产力砂 土地高得多，这也充分表明土壤性质对碳的固定具 有重要影响。 ３ 森林更新对土壤碳储量的影响 一般认为造林后土壤碳储量开始迅速下降，然 后缓慢上升。温带地区土壤碳储量上升时间一般少 于１ ａ，热带地区时间会更长一些ｒ】］。与其他类型的 生态系统相比，森林生态系统碳密度较高Ｅ２９］。毁 林、造田和城市开发等人类活动使陆地碳库储量日 益减少。森林砍伐后的农业垦殖使得在开始２０ ａ 内土壤的平均有机碳减少，导致大量的土壤有机碳 损失。如果森林采伐后转化为牧场，则５ ａ内土壤 碳含量将减少２０ ；如果毁林种农作物，则５ ａ内土 壤有机碳含量将减少４Ｏ％ ］。森林更新或退耕还 林后，地上部分生物碳量增加，同时土壤碳库碳量也 得到补充，土壤系统碳输入和碳输出将达到一个新 的平衡 ，目前观测到的碳汇是过去碳损失的一个 逆转，造林使全碳储量平均增加了１８ ］。最初碳 的固定发生在森林地被层，地被层厚度和化学性质 随树种的变化而不同［２ 。不同森林树种会造成地 下碳分配比例、根系生长速率、根系生物量及枯落物 Ｈｕａｎｇ等口 对中国千烟洲人工林１９８３—２００４ 年期间的植被和土壤碳通量进行了研究，认为植树 造林在最初７ ａ，土壤碳下降约２Ｏ ，之后呈上升趋 势。植树造林最终将显著增加生态系统的碳贮量。 刘畅 。 测定的河北省塞罕坝机械林场羊草草甸草 原碳密度（０～３０ ｃｍ）为０．３０ ｋｇ／ｍ。、樟子松人工林 为０．１４ ｋｇ／ｍ 、落叶松为０．２６ ｋｇ／ｍ ；杨渺 ］以农 田为对照，研究几种具有不同经济价值的人工林模 式（苦竹、苦竹＋光皮桦木、光皮桦木、牛鞭草）的土 壤碳汇特征，结果表明，造林５ ａ后，新营造的几种 植被模式的碳含量都低于农田，均产生土壤碳的流 失。程先富等口 认为，土壤ＳＯＣ含量受母岩、植被 和地形影响，坡向与Ｓｏｃ含量呈显著正相关关系， 海拔与ＳＯＣ含量呈极显著正相关关系。 林龄也影响土壤碳储量。造林初期土壤扰动 大，土壤有机质矿化强，土壤微生物呼吸产生的碳损 失与凋落物碳固定不平衡，土壤碳含量可能无变化 甚至损失，土壤上层矿质土输入的碳抵消土壤下层 已固定碳的损失［３引。在南卡罗来纳（美国）火炬松 林地试验中，生物量的８Ｏ 发生了碳固定，一些发 生在森林地被物，一小部分结束于矿质土中。Ｖｅｓｔ— ｅｒｄａｌ等 钉研究认为，欧洲西北部人工林生态系统 中土壤对碳固定的贡献约为３Ｏ 。碳的放射性同 位元素分析和＂Ｃ示踪试验表明，凋落物碳被转移 进矿质土中，但它仍然能保持不稳定性并能通过分 解作用而损失掉Ｅ ］。 造林后，林地土壤比地上部分生物量固定碳少 且效率较低。砂质土林地土壤养分可利用性较低， 不利于土壤微生物生物过程，土壤固定的ＳＯＣ不稳 定。Ｂｅｒｇｅｒ等 ］在对挪威云杉林和云杉阔叶混交 林分贫瘠土壤的土壤存贮评估报告中认为，当土壤 中铝离子储量较低时，碳储量与土壤铝离子浓度呈 正相关，因为酸性土壤ＳＯＭ的分解较慢。 造林前土地利用方式也影响造林后土壤碳的固 定潜力。草地土壤上层碳存贮量较大，根密度较高， 造林后土壤碳储量变化较小［３１］。Ｚｅｒｖａ等 研究 认为，草地（新西兰）、耕地（西班牙）、泥炭地（英格 兰）造林后土壤ＳＯＣ损失量较大，碳储量减小，随后 碳储量增加。相反，林地转为农田后，碳损耗量较 大，但农地转为林地（退耕）后，碳固定潜力也较大。 林地土壤碳固定速率比地上部分慢，农地造林后净 碳固定花费时间较长，林地地被物转为ＳＯＣ迅速， 但转化后的Ｓ０Ｃ不稳定，易发生分解 。 ４ 河南农业科学 第４１卷 ４ 树种对土壤碳储量的影响 关于树种对碳储量影响的研究较少。热带森林 生态系统在全球碳循环中起着核心作用，特别是在 全球其他用地不断增加的情况下，陆地碳存储量下 降，生物多样性遭到破坏。尽管热带森林生态系统 作用重大，但是有关热带森林生物多样性及碳循环 的研究文献较少，多数研究集中在温带森林生态系 统上［３ 。树木多样性会促进树木生长并产生较大 的树冠，降低土壤温度和增加土壤湿度；土壤环境的 这一变化为土壤微生物提供良好的生态环境，土壤 环境的变化主要作用于微生物的呼吸作用而不是土 壤微生物的数量。旱季里，混交林树木生物量及生 长显著高于纯林，而土壤呼吸情况恰恰相反，这与植 物和微生物在旱季休眠有关。与阔叶树相比，浅根 松柏科树种在森林地被物中固定ＳＯＭ较多，在矿 质土中很少进行碳的固定。相同生物量，材密 度的阔叶树比低干材密度的树种能固定更多的碳。 不同生态位物种相互补充，使混交林分生物量比纯 林要高。 表２显示出欧洲树种土壤碳库的差异。松林土 壤碳库量最低，而山毛榉林具有最高的土壤碳密度。 物种生物量也代表生境条件，欧洲赤松生长在浅干 土壤内，碳储量较低，山毛榉林土壤较为肥沃Ｉ３ 。 表２部分欧洲树种干材密度和土壤平均碳贮量 Ｖｅｓｔｅｒｄａｌ等Ｌ３ ］的研究表明，黑松、锡特卡云杉 和挪威云杉比欧洲山毛榉和橡树具有较高的土壤碳 储量，松下地被物比山毛榉具有更高的碳储量，松和 云杉凋落物分解较慢，阔叶树分解较快。Ｂｅｒｇｅｒ 等 研究表明，纯挪威云杉比云杉阔叶混交林分具 有更高的土壤碳储量，认为在贫瘠土壤上云杉使土 壤碳库增加程度比肥沃土壤上多。树种对矿质土的 影响并不一致。云杉更替山毛榉林后碳从矿质土部 分释放，云杉根系并没有穿透矿质土。根系深度与 土壤碳相关，根生长越深越能有效地进行土壤碳的 固定。模型模拟结果表明，花旗松和山毛榉林分的 长期碳固定比挪威云杉林分要高。松林间植山毛榉 后，山毛榉根系延伸到更深层的土壤中，使深层土壤 碳梯度发生了变化。松、山毛榉混交林分碳固定于 更深层的矿质土壤，但碳能否被转化为稳定态碳有 待进一步研究。但松林转栽山毛榉后土壤全碳储量 的增加是比较低的。 总之，树种在较短时间内就能影响森林地被物 碳储量。不同树种地下生物产量不同，树种影响到 土壤稳定态碳的固定，但凋落物对土壤稳定态碳的 影响程度并没有相关报道。 ５ 施肥对土壤碳储量的影响 氮肥对土壤碳库的影响依赖于土壤发育过程。 氮肥刺激生物量，但对土壤碳库影响比较复杂。它 刺激微生物分解ＳＯＭ，导致净碳土壤损失和氧化态 氮的形成。地上生物碳固定的影响部分被Ｎ Ｏ产 物抵消 。土壤Ｃ／Ｎ比率下降，表明氮对土壤的 持续影响比碳固定要强 “ 。氮肥能刺激林木的生 长，使凋落物和根际沉积带增加向土壤输入碳量，氮 的施用使林木生长量和ＳＯＭ含量均增加。唐国勇 等Ｌ４ 研究了施肥对干热河谷生态恢复区４年生印 楝、新银合欢和大叶相思生长量及土壤碳氮含量的 影响。结果表明，生态恢复区ＳＯＣ比恢复前高 ７．８ ，施肥措施是生态恢复区Ｓ０Ｃ和总氮（ＴＮ）含 量变异的主要原因。但有研究认为，氮的使用降低 了根生物量［４引，氮肥增加了林木凋落物养分含量， 刺激了土壤有机质的分解［４ 相反研究认为，矿质 氮的输入抑制了土壤微生物木质素降解酶活性，增 加了其化学稳定性，延缓了下层凋落物和Ｓ０Ｍ的 分解速率，即氮刺激新鲜凋落物的先期分解，但抑制 后期腐殖质的分解。放射性¨Ｃ和示踪试验表明， 氮增加了土壤中稳定性腐殖质含量，增加了土壤碳 储量Ｅ ］。Ｆｒａｎｋｌｉｎ等 研究表明，瑞典成熟松林 ２０ ａ高氮量的施肥使森林地被碳库增加２倍（５～９ ｔ／ｈｍ ）。森林施肥导致大量土壤碳的固定，但是， 这是特定地点的研究结果，并非一般性结论Ｉ４ 。 。 ６ 问题与展望 森林经营管理措施对土壤碳固定与转化有一定 的影响。森林生态系统较高碳固定速率的前提是具 有较高地上地下凋落物量，这些调落物参与碳循环。 碳的固定依赖于主伐或间伐过程中土壤扰动程度， 以及林分结构抗受损的稳定性程度。碳固定有２个 重要因素，一是森林生态系统中通过凋落物形式输 入的碳的数量和性质，二是ＳＯＭ进行的分解作用。 土壤性质影响ｓ０Ｍ稳定性。稳定的土壤碳库 构成需要几十年或更长时间。最优的森林经营管理 第７期 田耀武等：森林经营管理对土壤碳固定的影响研究进展 ５ 措施首先要有较高的生产量，尽量避免土壤扰动，减 少碳的输出。森林管理直接影响碳向土壤的输移 量。有机矿质复合物是碳土壤固定过程中的重要成 分，避免土壤扰动对稳定的有机矿质复合物的形成 极其重要。 森林土壤的碳汇作用有相当大的潜力，然而，此 方面的研究还存在许多不确定性。关于森林生态系 统碳汇时空分布和源汇存储率变化机制还不清楚， 特别是通过森林土壤碳汇能否精准估算全球ＣＯ “失汇”问题。对森林土壤碳源汇潜力及其持久性的 认识尚不清楚，所以迫切需要大量不同森林类型土 壤有机碳实测数据以及对土壤有机碳测定方法和动 态综合模型的改进，以期对森林土壤碳动态做出准 确评价。 参考文献 ］ ｌ３ 呈． ］ Ｉ４ 三 ］ ５ ］ ６ －］ ７ 卜 ［１］史军，刘纪远，高志强，等．造林对土壤碳储量影响的研 究［Ｊ１．生态学杂志，２００５，２４（４）：４１０—４１６． ［２］周国模，刘恩斌，余光辉．森林土壤碳库研究方法进展 ＥＪ］．浙江林学院学报，２００６，２３（２）：２０７—２１６． ［３１刘国华，傅伯杰，方精云．中国森林碳动态及其对全球 碳平衡的贡献口］．生态学报，２０００，２０（５）：７３３—７４０． ［４１李正才，傅懋毅，杨校生．经营干扰对森林土壤有机碳 的影响研究概述ｒ－Ｊ］．浙江林学院学报，２００５，２２（４）： ４６９—４７４． ［５］李正，许鸿源，李界秋，等．化学农药对土壤碳氮平衡的 影响［Ｊ］．现代农业科技，２００９（３）：１２１—１２２． ［６］Ｒｕｓｔａｄ Ｌ，Ｃａｍｐｂｅｌｌ Ｊ，Ｍａｒｉｏｎ Ｇ，ｅｔ ａ１．Ａ ｍｅｔａ—ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｏｆ ｓｏｉｌ ｒｅｓｐｉｒａｔｉｏｎ，ｎｅｔ ｎｉｔｒｏｇｅｎ ｍｉｎｅｒ— ａｌｉｚａｔｉｏｎ，ａｎｄ ａｂｏｖｅｇｒｏｕｎｄ ｐｌａｎｔ ｇｒｏｗｔｈ ｔｏ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎ— ｔａｌ ｅｃｏｓｙｓｔｅｍ ｗａｒｍｉｎｇ［Ｊ］．Ｏｅｃｏｌｏｇｉａ，２００１，１２６（４）： ５４３ ５６２． ［７］杨玉盛，陈光水，王小国，等．皆伐对杉木人工林土壤呼 吸的影响［Ｊ］．土壤学报，２００５，４２（４）：５８４—５９０． ［８１ Ｋｉｒｓｃｈｂａｕｍ Ｍ Ｕ．Ｓｏｉｌ ｒｅｓｐｉｒａｔｉｏｎ ｕｎｄｅｒ ｐｒｏｌｏｎｇｅｄ ｓｏｉｌ ｗａｒｍｉｎｇ：Ａｒｅ ｒａｔｅ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎｓ ｃａｕｓｅｄ ｂｙ ａｃｃｌｉｍａｔｉｏｎ ｏｒ ｓｕｂｓｔｒａｔｅ ｌｏｓｓ［Ｊ］．Ｇｌｏｂａｌ Ｃｈａｎｇｅ Ｂｉｏｌｏｇｙ，２００４，１０ （１１）：１８７０—１８７７． Ｅ９］Ｍｅｌｉｌｌｏ Ｊ，Ｓｔｅｕｄｌｅｒ Ｐ，Ａｈｅｒ Ｊ，ｅｔ ａ１．Ｓｏｉｌ ｗａｒｍｉｎｇ ａｎｄ ｃａｒｂｏｍｃｙｃｌｅ．Ｆｅｅｄｂａｃｋｓ ｔｏ ｔｈｅ ｃｌｉｍａｔｅ ｓｙｓｔｅｍＥＪ］．Ｓｃｉ— ｅｎｃｅ，２００２，２９８：２１７３—２１７６． 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壤碳的影响［Ｊ］．生态学杂志，２０１０，２９（１１）：２２６５— ２２７１． ［３１］ Ｇｕｏ Ｌ Ｂ，Ｇｉｆｆｏｒｄ Ｒ Ｍ．Ｓｏｉｌ ｃａｒｂｏｎ ｓｔｏｃｋｓ ａｎｄ ｌａｎｄ ｕｓｅ ｃｈａｎｇｅ：Ａ ｍｅｔａ ａｎａｌｙｓｉｓ［Ｊ］．Ｇｌｏｂａｌ Ｃｈａｎｇｅ Ｂｉｏｌｏｇｙ， ２００２，８（４）：３４５—３６０． ［３２］ Ｈｕａｎｇ Ｍ，Ｊｉ Ｊ Ｊ，Ｌｉ Ｋ Ｒ．Ｔｈｅ ｅｃｏｓｙｓｔｅｍ ｃａｒｂｏｎ ａｃｃｕ— ｍｕｌａｔｉｏｎ ａｆｔｅｒ ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ｏｆ ｇｒａｓｓｌａｎｄｓ ｔｏ ｐｉｎｅ ｐｌａｎｔａ— ｔｉｏｎｓ ｉｎ ｓｕｂｔｒｏｐｉｃａｌ ｒｅｄ ｓｏｉｌ ｏｆ Ｓｏｕｔｈ Ｃｈｉｎａ［Ｊ］．Ｔｅｌｌｕｓ Ｂ，２００７，５９（３）：４３９—４４８． ［３３］ 刘畅．河北塞罕坝草甸草原和樟子松、落叶松人工林 土壤可溶性有机碳的初步研究——兼论草地造林对 土壤有机碳的影响［Ｄ］．北京：北京大学，２００８． ［３４］ 杨渺．退耕地土壤有机碳库特征及碳周转相关因子对 植被恢复模式的响应［Ｄ］．雅安：四川Ｉ农业大学， ２００８． ［３５］ Ｖｅｓｔｅｒｄａｌ Ｉ 。Ｒａｕｌｕｎｄ—Ｒａｓｍｕｓｓｅｎ Ｋ．Ｆｏｒｅｓｔ ｆｌｏｏｒ ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ｕｎｄｅｒ ｓｅｖｅｎ ｔｒｅｅ ｓｐｅｃｉｅｓ ａｌｏｎｇ ａ ｓｏｉｌ ｆｅｒｔｉｌｉ— ｔｙ ｇｒａｄｉｅｎｔ［Ｊ］．Ｃａｎａｄｉａｎ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｆｏｒｅｓｔ Ｒｅｓｅａｒｃｈ， １９９８，２８（１１）：１６３６—１６４７． ［３６］ Ｂｅｒｇｅｒ Ｔ，Ｎｅｕｂａｕｅｒ Ｃ，Ｇｌａｔｚｅｌ Ｇ．Ｆａｃｔｏｒｓ ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ ｓｏｉｌ ｃａｒｂｏｎ ａｎｄ ｎｉｔｒｏｇｅｎ ｓｔｏｒｅｓ ｉｎ ｐｕｒｅ ｓｔａｎｄｓ ｏｆ Ｎｏｒ— ｗａｙ ｓｐｒｕｃｅ（Ｐｉｃｅａ ａｂｉｅｓ）ａｎｄ ｍｉｘｅｄ ｓｐｅｃｉｅｓ ｓｔａｎｄｓ ｉｎ Ａｕｓｔｒｉａ［Ｊ］．Ｆｏｒｅｓｔ Ｅｃｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ，２００２， １５９（１）：３－１４． ［３７］ Ｚｅｒｖａ Ａ，Ｂａｌｌ Ｔ，Ｓｍｉｔｈ Ｋ Ａ，ｅｔ ａ１．Ｓｏｉｌ ｃａｒｂｏｎ ｄｙｎａｍ— ｉｃｓ ｉｎ ａ Ｓｉｔｋａ ｓｐｒｕｃｅ［（Ｐｉｃｅａ ｓｉｔｃｈｅｎｓｉｓ（Ｂｏｎｇ．） Ｃａｒｒ．）］ｃｈｒｏｎ０ｓｅｑｕｅｎｃｅ ｏｎ ａ ｐｅａｔｙ ｇｌｅｙ［Ｊ］．Ｆｏｒｅｓｔ Ｅ— ｃｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ。２００５，２０５（３）：２２７—２４０． ［３８］ 刘世荣，王晖，栾军伟．中国森林土壤碳储量与土壤碳 过程研究进展［Ｊ］．生态学报，２０１１，３１（１９）：５４３７— ５４４８． ［３９］ Ｃａｌｌｅｓｅｎ Ｉ，Ｌｉｓｋｉ Ｊ，Ｒａｕｌｕｎｄ－Ｒａｓｍｕｓｓｅｎ Ｋ，８ｔ口ｚ．Ｓｏ－ｌ ｃａｒｂｏｎ ｓｔｏｒｅｓ ｉｎ Ｎｏｒｄｉｃ ｗｅｌｌ—－ｄｒａｉｎｅｄ ｆｏｒｅｓｔ ｓｏｉｌｓ ｒｅｌａ．． ｔｉｏｎｓｈｉｐｓ ｗｉｔｈ ｃｌｉｍａｔｅ ａｎｄ ｔｅｘｔｕｒｅ ｃｌａｓｓ［Ｊ］．Ｇｌｏｂａｌ Ｃｈａｎｇｅ Ｂｉｏｌｏｇｙ，２００３，９（３）：３５８—３７０． ［４Ｏ］刘淑霞，王鸿斌，赵兰坡，等．不同施肥方式下黑土有 机碳的变化规律研究［Ｊ］．河南农业科学，２００８（２）： ４８—５３． ［４１］徐明岗，于荣，王伯仁．土壤活性有机质的研究进展 ［Ｊ］．土壤肥料，２０００，３７（６）：３－７． ［４２］唐国勇，李昆，张昌顺．施肥对干热河谷生态恢复区林 木生长及土壤碳氮含量的影响［Ｊ］．水土保持学报， ２００９，２３（４）：６０—６４． ［４３］秦胜金，张玉树，胡晓霞，等．不同利用方式下土壤对 磷的吸附一解吸特征［Ｊ］．现代农业科技，２０１１（２４）： ２８５—２８７． ［４４］Ｐａｕｌ Ｋ，Ｐｏｌｇｌａｓｅ Ｐ，Ｎｙａｋｕｅｎｇａｍａ Ｊ，ｅｔ ａ１．Ｃｈａｎｇｅ ｉｎ ｓｏｉｌ ｃａｒｂｏｎ ｆｏｌｌｏｗｉｎｇ ａｆｆｏｒｅｓｔａｔｉｏｎ［Ｊ］．Ｆｏｒｅｓｔ Ｅｃｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ，２００２，１６８（３）：２４１－２５７． ［４５］ Ｆｒａｎｋｌｉｎ ０，ＨＯｇｂｅｒｇ Ｐ，Ｅｋｂｌａｄ Ａ，ｅｔ ａ１．Ｐｉｎｅ ｆｏｒｅｓｔ ｆｌｏｏｒ ｃａｒｂｏｎ ａｎｄ ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ ｉｎ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｔＯ Ｎ ａｎｄ Ｐ，Ｋ ａｄｄｉｔｉｏｎｓ：Ｂｏｍｂ Ｃ ｍｏｄｅｌｌｉｎｇ ａｎｄ ｒｅｓｐｉｒａｔｉｏｎ ｓｔｕｄｉｅｓ［Ｊ］．Ｅｃｏｓｙｓｔｅｍｓ，２００３，６（７）：６４４—６５８． ［４６］Ｃｈｅｎ Ｗ，Ｃｈｅｎ Ｊ Ｍ，Ｐｒｉｃｅ Ｄ Ｔ，ｅｔａ１．Ｃａｒｂｏｎ ｏｆｆｓｅｔ ｐｏ— ｔｅｎｔｉａｌｓ ｏｆ ｆｏｕｒ ａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅ ｆｏｒｅｓｔ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｓｔｒａｔｅ— ｇｉｅｓ ｉｎ Ｃａｎａｄａ：Ａ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｓｔｕｄｙ［Ｊ］．Ｍｉｔｉｇａｔｉｏｎ ａｎｄ Ａｄａｐｔａｔｉｏｎ Ｓｔｒａｔｅｇｉｅｓ ｆｏｒ Ｇｌｏｂａｌ Ｃｈａｎｇｅ，２０００，５（２）： １４３—１６９． ［４７］ 徐新良，曹明奎，李克让．中国森林生态系统植被碳储 量时空动态变化研究［Ｊ］．地理科学进展，２００７，２６ （６）：１－１０． ［４８］ 张剑，汪思龙，王清奎，等．不同森林植被下土壤活性 有机碳含量及其季节变化口］．中国生态农业学报， ２００９，１７（１）：４１－４７．
