造林對(duì)土壤碳儲(chǔ)量影響的探究

許清泉

【摘 要】：造林是當(dāng)前重要的一種土地利用變化，會(huì)對(duì)土壤碳儲(chǔ)量帶來影響。本研究通過分析造林后土壤碳儲(chǔ)量的變化，研究造林后影響土壤碳儲(chǔ)量變化的因素及其效果，并分析造林后對(duì)土壤碳儲(chǔ)量影響的研究方法。

【關(guān)鍵詞】：造林；土壤碳儲(chǔ)量；影響因素；研究方法

【引言】：林業(yè)建設(shè)是改善我國(guó)生態(tài)環(huán)境、維持區(qū)域生態(tài)平衡穩(wěn)定的關(guān)鍵工作。而造林是促進(jìn)林業(yè)建設(shè)發(fā)展、增加森林資源、擴(kuò)大森林覆蓋率、緩解木材供需矛盾的主要途徑。土壤是陸地生態(tài)系統(tǒng)最大的有機(jī)碳庫(kù)，其碳儲(chǔ)量的變化會(huì)導(dǎo)致空氣中二氧化碳的濃度改變，進(jìn)而引起全球氣候的變化。土地利用率和土壤植被覆蓋率是影響土壤碳儲(chǔ)量的重要因素，而造林作為土地利用變化和管理的重要活動(dòng)，能夠增加土壤對(duì)二氧化碳的吸收和固定，從而增加土壤碳儲(chǔ)量，相應(yīng)的減少空氣中二氧化碳的濃度，減緩全球變暖的趨勢(shì)。

1、 造林后土壤碳儲(chǔ)量變化分析

當(dāng)前人們對(duì)造林后土壤碳儲(chǔ)量的分析一般是根據(jù)地區(qū)的不同或者不同的土地利用方法來研究的，比如對(duì)熱帶、溫帶、亞熱帶地區(qū)的研究，又比如采煤塌陷區(qū)、水田、棉田、平原區(qū)或丘陵區(qū)等。經(jīng)過大量的研究發(fā)現(xiàn)，造林后土壤碳儲(chǔ)量的變化確實(shí)與地點(diǎn)有關(guān)，有的研究認(rèn)為造林會(huì)導(dǎo)致土壤碳儲(chǔ)量的下降，有的研究認(rèn)為造林后土壤碳儲(chǔ)量沒有明顯變化，大多數(shù)研究都認(rèn)同造林后土壤碳儲(chǔ)量在最初是減少的，然后會(huì)在短時(shí)間內(nèi)增加。而且這種變化會(huì)受到氣候和環(huán)境條件、土地類型（用做草地或田地等）以及造林樹種等因素的影響。

2、造林后土壤碳儲(chǔ)量變化的影響因素及其效果分析

2.1氣候條件

氣候?qū)υ炝趾笸寥捞純?chǔ)量的影響，一方面是通過直接影響土壤微生物的活動(dòng)和活性，改變地表的掉落物和土壤中有機(jī)物的分解效率；另一方面是通過影響林木的生長(zhǎng)速度，改變林木的代謝和掉落。在氣候條件中，包括降雨量、溫度、濕度、光照等條件，都會(huì)對(duì)造林后土壤碳儲(chǔ)量產(chǎn)生影響。曾有研究表明，在低降雨量地區(qū)，從牧場(chǎng)到人工林的轉(zhuǎn)變中，對(duì)造林后土壤碳儲(chǔ)量的影響較??；而在高降雨區(qū)，造林會(huì)明顯降低土壤碳儲(chǔ)量。氣候條件也能改變土壤中碳的累積速率，因?yàn)橥寥览鄯e速率主要受有機(jī)物輸入量影響，而有機(jī)物輸入量隨溫度和濕度的增加而增加，所以土壤累積速率從溫帶到亞熱帶到熱帶呈遞增趨勢(shì)。這可能與溫度和濕度在一定范圍內(nèi)會(huì)促進(jìn)林區(qū)林木和其他生物的生長(zhǎng)變化有關(guān)。

2.2土壤條件

土壤質(zhì)地也是影響造林后土壤碳儲(chǔ)量的一個(gè)因素。具體說就是土壤的緊實(shí)度、PH值、孔隙度、團(tuán)粒結(jié)構(gòu)以及土壤類型等都會(huì)影響到土壤碳儲(chǔ)量。有研究發(fā)現(xiàn)，在土壤類型為粘土的林區(qū)，造林后有機(jī)碳含量減少19%，而在氧化土中，有機(jī)碳減少23%，在沙質(zhì)新成土中生長(zhǎng)的樹林，有機(jī)碳減少48%。在高粘土活性的的土壤上進(jìn)行造林，造林后土壤碳儲(chǔ)量的變化相較于其他類型的土壤要小。

2.3土地利用方式和土壤準(zhǔn)備

土地利用方式即造林前土地被利用和管理的歷史類型，例如耕地、商用地、草地等。之前的土地利用方式，包括種植的植株、耕作制度、化肥殘余、植物殘余物（例如秸稈或植物根系）的保持方式等都會(huì)對(duì)造林初期的土壤碳儲(chǔ)量、土壤表面的碳分布和分解方式等產(chǎn)生影響，進(jìn)而影響到造林后土壤碳儲(chǔ)量。這種變化在土壤表層0-30cm的土層內(nèi)影響更加明顯。在土地利用方式的變化中，從牧場(chǎng)到林區(qū)，造林后土壤碳儲(chǔ)量下降；從農(nóng)田到林區(qū)，造林后土壤碳儲(chǔ)量增加。

土壤準(zhǔn)備及造林前的整地活動(dòng)，包括除草、翻耕、施肥等，這些會(huì)破壞土壤中的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，影響土壤的緊實(shí)度、孔隙度和PH值等，為土壤有機(jī)碳儲(chǔ)存和分解提供有利條件，進(jìn)而加快土壤中碳物質(zhì)的分解速度。造林前進(jìn)行整地，會(huì)破壞土壤的原有物理結(jié)構(gòu)，造成造林初期土壤碳儲(chǔ)量的減少。

2.4造林樹種

不同樹種的生長(zhǎng)特性、固碳能力和對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性都各不相同，因此造林后在生產(chǎn)力、碳素分配、凋落物數(shù)量和質(zhì)量等方面也大不相同。而且因?yàn)椴煌瑯浞N的根冠比、光合作用的進(jìn)行和對(duì)光合產(chǎn)物的分配等也有較大的差異，所以根部的呼吸速度也有較大差異。另外不同樹種的根系空間垂直分布特征（即深根系或淺根系）也會(huì)對(duì)土壤表面的有機(jī)碳輸入量產(chǎn)生較大影響。最終樹木凋落物、C/N比、外界環(huán)境條件等共同決定了土壤中有機(jī)碳含量的輸入量，進(jìn)而也影響了造林后土壤碳儲(chǔ)量。

3、 造林對(duì)土壤碳儲(chǔ)量影響的研究方法分析

研究造林對(duì)土壤碳儲(chǔ)量影響的方法有對(duì)比研究、時(shí)間序列研究、多次采樣研究等，各自有各自的優(yōu)缺點(diǎn)。相對(duì)來說，對(duì)比研究和時(shí)間序列研究的使用比較廣泛，多次采樣研究的使用較少。

3.1對(duì)比研究

對(duì)比研究是選擇相同或相近的環(huán)境條件下的人工林和附近的草地、耕地或荒地，對(duì)土壤進(jìn)行采樣分析。樣本設(shè)置盡量保證林地和非林地之前的土地利用方式相同，而且植被也相同，基本保證土壤在造林前具有一致性。該方法有兩個(gè)假設(shè)前提：一是林地和非林地在造林前的土壤碳儲(chǔ)量相同，二是未造林地的土壤碳在造林時(shí)和采樣時(shí)沒有發(fā)生明顯變化。相對(duì)來說，這種方法具有一定的局限性。

3.2時(shí)間序列研究

時(shí)間序列研究是選擇一系列不同年齡的林地作為樣本，包括從未成林時(shí)期-造林時(shí)期-輪伐時(shí)期的人工林，假設(shè)前提是他們具有一樣的環(huán)境條件和土地管理活動(dòng)，這樣對(duì)人工林進(jìn)行不同年齡段土壤碳動(dòng)態(tài)的時(shí)間序列分析。該方法對(duì)樣本地的設(shè)置要求較高，還有一個(gè)缺點(diǎn)是不能將其他因素的影響與年齡區(qū)分開。

3.3多次采樣研究

該方法是選擇一個(gè)合適的處于造林前階段的樣本地，在一個(gè)長(zhǎng)期的時(shí)間軸內(nèi)重復(fù)進(jìn)行采樣和分析。從造林前某一階段到造林后某一階段，這樣結(jié)果更加準(zhǔn)確，能夠較好的分析造林前后土壤碳儲(chǔ)量的動(dòng)態(tài)變化。該方法克服了前兩種方法的不足，但缺點(diǎn)是時(shí)間太長(zhǎng)。

結(jié)語(yǔ)

造林作為一種人工的土地利用方式，結(jié)合了氣候和人類活動(dòng)對(duì)陸地生態(tài)系統(tǒng)的影響。造林能夠有效改變森林覆蓋率、減緩大氣中二氧化碳的濃度上升速度，在我國(guó)得到了廣泛利用。研究造林對(duì)土壤碳儲(chǔ)量的影響，能更好地控制造林樹種的選擇、造林地的選擇等，盡量減少人工林的局限性和負(fù)面效應(yīng)。

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