文档介绍：项目名称:天然森林和草地土壤固碳功能与固碳潜力研究首席科学家:韩士杰中国科学院沈阳应用生态研究所起止年限::中国科学院二、预期目标(一)总体目标通过天然森林和草地土壤碳积累的自然过程、生态系统管理措施与环境变化对土壤碳积累调控作用以及土壤固碳潜力的量化方法体系创新研究,为国家土壤有机碳持续利用和履约谈判提供科学支撑。(二)五年预期目标(1)科学研究:揭示土壤碳截获自然潜力、驱动机制及调控机理;气候和环境变化及管理下土壤固碳功能及固碳潜力的影响与调控;构建土壤固碳潜力量化方法体系;构建基于群落演替动态土壤碳模型。(2)国家需求:构建多目标土壤增碳管理模式;提交支持履约谈判的系统碳储量数据及潜力评估方法报告。(3)研究论文:国际主流期刊论文100篇以上,争取在重要国际学术期刊(如Science,Nature,PNAS和EcologyLetters)发表有关的研究成果。(4)数据与人才:培养博士生30-50名,硕士生40-60名;构建系统碳储量数据(储量、速率和潜力)。三、研究方案(一)总体思路(1)宏观-微观、区域-国家尺度、过程机理与模型预测方法有机结合如图1所示。宏观要素注重土壤-大气界面CO2通量观测和土壤碳储量调查;机制(理)研究以土壤碳固持速率及稳定性微观实验为主;固碳能力、潜力和情景分析与气候变化、氮沉降和生态系统管理研究,将从区域扩展到国家尺度。(2)控制实验和生态系统管理与现有研究平台有机衔接参照中国东部南北样带NSTEC和中国草地样带(CGT)选择控制实验地点,且多数与以往973项目依托的野外观测站点交融(典型群落类型和大型科学设施)。数据库建设,充分利用中国土壤数据库()、人地系统主题数据库(/)、全国森林资源清查数据以及NSTEC和CGT调查数据等。(3)(二)关键技术途径(1)天然森林和草地生态系统土壤碳储量数据库构建基于多源数据融合的不同生态系统植被-土壤信息,设计多阶分层抽样系统,调查碳储量(碳密度),盐碱地和石灰性土壤将考虑无机碳沉积情况。在此基础上,收集天然林和草地土壤对温室效应(CO2、CH4、N2O)净贡献有价值信息,特别是不同立地条件和相关群落类型土壤呼吸规律观测与研究结果。天然森林和草地土壤碳储量调查涉及的主要土壤类型,按照中国土壤系统分类(CST),从热带、亚热带森林的湿润铁铝土、湿润富铁土、常湿淋溶土、常湿雏形土,到温带、寒温带森林的湿润淋溶土、冷凉淋溶土、湿润雏形土、寒冻雏形土、正常灰土;从横跨温带草原的到寒温带的干润均腐土、干润雏形土、正常干旱土、砂质新成土,到青藏高原的寒冻雏形土、寒性干旱土。可涉猎土类近100个,亚类约300个。(2)管理措施影响的天然林和草地演替系列构建按照两种方案进行:①管理措施过去已经发生,空间代替时间的次生林(退化草地)演替序列能够找到。包括:择伐等措施影响的区域天然次生林土壤碳截获变化系列,火烧迹地土壤碳截获变化系列,放牧影响的高寒草甸土壤碳截获变化系列,围封与放牧影响的温带草地土壤碳截获变化系列,围封与放牧影响的荒漠草地土壤碳截获变化系列,围封和补播影响的沙地草地土壤碳截获变化系列。②管理措施影响的现实控制试验,将为项目的趋势和情景分析提供参数。(3)统一增温、加氮和控制自然降水实验增温2℃(5cm土壤层),自然降水量±30%(森林,只拦截穿透雨),施纯氮量为局地氮沉降水平的1倍。实验地点如图3所示。控水和加氮实验:鼎湖山站南亚热带季风常绿阔叶林,秦岭站北亚热带落叶常绿阔叶混交林,长白山站温带针阔混交林。增温、控水和加氮多因子实验:多伦站温带典型草原,海北站青藏高原高寒草甸。单因子实验:呼中站寒温带落叶针叶林土壤增温实验,西双版纳站热带季节雨林、会同站天然常绿阔叶林、呼伦贝尔站温带草甸草原、锡林郭勒站温带典型草原、四子王旗站荒漠化草原和当雄站青藏高原高寒草甸的人工加氮实验。辅助实验:在多因子控制实验地周边,选择具有相同演替系列的群落类型,且彼此间的温度±2℃、降水±30%,通过对选择群落的加氮(施氮量和施氮方法与控制实验相同),构成多因子影响的辅助实验序列,提高实验模拟空间代表性。(面)控制试验地的土壤类型南亚热带季风常绿阔叶林(鼎湖山站),地带性土壤为赤红壤(强育湿润富铁土、富铝湿润富铁土、简育湿润铁铝土,CST),随着海拔升高土壤类型逐渐变为山地黄壤(铝质常湿淋溶土、铝质常湿雏形土、富铝常湿富铁土,CST)。亚热带落叶常绿阔叶混交林(秦岭站),基带土壤为黄棕壤(铁质湿润淋溶土、铁质湿润雏形土,CST),随着海拔升高则渐变为山地棕壤(简称湿润雏形土,CST)、山地暗棕壤(冷凉湿润雏形土,CST)。温带针阔混交林