陆地生态系统主要包括森林生态系统、草原生态系统、湿地生态系统与农田生态系统等。其中全球森林、草原和农田生态系统碳储量分别约占整个陆地生态系统碳储量的46%~56%、29%~31%和5%~8%。这些生态系统中土壤有机碳储量所占比例较大,其有机碳库变化和调控是陆地生态系统碳循环与气候变化反馈的核心机制。
森林生态系统 这是陆地生态系统中最大的碳储库和碳吸收汇。森林土壤按1米深估算,其有机碳储量达7900亿~9300亿吨,是全球土壤有机碳储库的主要贡献者 [3]。按照生态系统的碳库估算,全球森林土壤层持有的有机碳库分布为:北方针叶林 4710亿吨,热带亚热带森林4800亿吨,温带森林1000亿吨,可见在全球碳库中,保护北方森林和热带森林具有优先地位。在中国,森林土壤有机碳主要储存于东北黑土区和热带亚热带红黄壤地区。北方苔原土壤碳库对日益加剧的全球变化最为敏感,而热带森林土壤碳库因植被退化最不稳定,所以温带森林土壤可能是大气二氧化碳浓度的主要调节者。
草原生态系统 这是世界上分布最广的植被类型。据估算,世界草原面积约为35亿公顷,有机碳储量达到7600亿吨,约占陆地生态系统总有机碳储量的15%,其中近90%以有机碳的形态贮存在草原土壤层中。在草原生态系统中,土壤有机碳的来源主要是植物残根和凋落物。草原中土壤有机碳主要集中于0~20厘米的表层土壤中,其中0~10厘米土壤有机碳含量是深层土壤(80~100厘米)的4~10倍。草原土壤随着水分递减,碳密度也在逐渐降低,其中黑钙土、暗栗钙土、栗钙土与同纬度的森林土壤碳密度相当。
农田生态系统 全球农田耕地面积约为13.7亿公顷,其有机碳贮量约为1700亿吨,超过全球陆地有机碳贮量的10%。不同土地利用方式下土壤碳储量存在较大差异。例如,水稻土作为长期水耕熟化下形成的人为土壤,固碳能力显著高于其他农业土壤。在我国,近30万公顷的水稻土碳库为13亿吨,碳密度46吨/公顷以上,而农业土壤的平均有机碳密度仅为36吨/公顷左右。从农田土壤有机碳在剖面的丰度分布来看,表层土壤由于容易受到农业固碳措施的影响,其含量大大高于深层土壤。
湿地生态系统 这也是陆地生态系统的重要组成之一,尽管全球湿地面积仅占陆地面积的4%~6%,但因湿地植物较高的生物量生产率和较低的分解率,湿地土壤能够储存大量的有机碳。全球湿地土壤总碳库为5500亿吨,占全球陆地土壤碳库的1/3。如果这些有机碳全部释放到大气中,大气二氧化碳浓度将增加约50%,全球平均气温将升高0.8~2.5℃。研究表明,湿地土壤有机碳密度,一般在150吨/公顷以上,很多沼泽和泥炭湿地的碳密度高达300吨/公顷。在一些泥炭沼泽湿地,表层土壤有机质含量高达50%以上。全球湿地碳绝大多数储存在泥炭地中,主要分布于北半球温带及寒带地区。湿地作为温室气体的储存库、排放源和吸收汇,对全球气候变化具有重要的影响,湿地开发因造成温室气体排放而越来越受到诟病。
文章来源:土壤观察