中國草地生態(tài)系統(tǒng)碳庫及其年際變化

中國草地生態(tài)系統(tǒng)碳庫及其年際變化

草坪是世界上廣泛分布的生態(tài)系統(tǒng)之一，在世界碳循環(huán)中起著重要作用。中國的草坪主要分布在中國的東北平原、內(nèi)蒙古高原、洛杉磯高原、青藏高原和新疆山區(qū)。它們是世界上植被生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分。其中，天然牧場總面積約為4.0.108ha，占總面積的41.7%。草坪是一個巨大的碳儲量，在中國的生態(tài)系統(tǒng)碳環(huán)中起著重要作用。正確評估中國草地生態(tài)系統(tǒng)的碳儲量及其動態(tài)變化，有助于預測世界氣候變化與草地生態(tài)系統(tǒng)之間的反饋關(guān)系，以及草地資源的可持續(xù)利用。近年來,中國學者在草地碳循環(huán)方面開展了大量工作,有力地推動了中國草地生態(tài)學的發(fā)展.過去的研究主要通過定位監(jiān)測[9~12]、樣帶觀測及國家尺度上的分析[17~19],定量評估中國草地生態(tài)系統(tǒng)碳庫及其動態(tài)變化,但往往僅針對某個區(qū)域的草地碳庫及其動態(tài)特征,或評估某個生態(tài)組分的碳庫及其變化(植被或土壤部分).目前,仍然缺乏對中國草地生態(tài)系統(tǒng)碳庫及其變化的整體認識.為此,北京大學生態(tài)學系自2001年,對中國溫帶和高寒草地進行了大范圍調(diào)查取樣及分析,基本闡明了其生態(tài)系統(tǒng)碳庫(包括植被生物量碳庫和土壤有機質(zhì)碳庫)的分布格局和變化趨勢.本文在廣泛綜述中國草地生態(tài)系統(tǒng)碳庫及其動態(tài)變化研究的基礎上,結(jié)合本研究組的相關(guān)工作,試圖闡明:(1)中國草地生物量及其動態(tài)變化;(2)中國草地土壤碳庫及其動態(tài)變化;(3)影響草地碳庫及其動態(tài)變化的主要因素.為更好地理解本文及避免用語歧義,作如下術(shù)語界定和說明:(1)本文主要關(guān)注較大尺度草地生物量或土壤碳庫及其動態(tài)變化的研究,小尺度上的觀測研究不在本文的綜述范圍之列;(2)本文主要針對溫帶和高寒草地,基本不涉及南方草地;(3)本文中,草地碳庫與草地生態(tài)系統(tǒng)碳庫是同義語,主要包括生物量碳庫和土壤有機碳庫;生物量碳庫包括地上生物量碳庫和地下生物量碳庫.1草地生物量的碳儲量及其變化1.1草地生物量估算差異可能產(chǎn)生的原因自20世紀90年代后期,不少學者對中國區(qū)域和國家尺度的草地生物量進行了估算[5,13,17,18,20,21,22,23,24,25,26,27,28].然而,不同研究給出的估算值存在很大差異,中國草地生物量碳庫的估算范圍在0.56~4.67PgC之間(1Pg=1×1015g),相差約8倍(表1);生物量碳密度平均值范圍也存在較大差異(215.8~1148.2gC/m2),相差約5倍.同樣,不同研究對區(qū)域草地生物量的估算也存在較大差異,其中Ni和Fan等人對中國北方草地的估算結(jié)果差異較大,分別為1.9和2.4PgC.Ma等人基于2001~2005年地面實測數(shù)據(jù)和遙感觀測資料估算的中國北方草地的生物量碳庫僅為0.6PgC,與Piao等人的結(jié)果較接近(0.8PgC),而遠低于Ni和Fan等人的結(jié)果.考慮到Fan等人和Ni的估算值遠大于其他同類研究,故未納入本文統(tǒng)計之列.中國草地生物量密度平均值為300.2gC/m2,在215.8~348.1gC/m2之間.因此,若采用目前使用最廣泛的草地面積(331×104km2),則中國草地生物量碳庫約為1.0PgC.導致生物量估算差異的原因可能有3個方面:(1)草地分類系統(tǒng)和資料來源的不同.具體來講,采用不同的草地類型劃分系統(tǒng)將直接導致草地面積的不同以及單位面積碳密度的不同.Ni使用Olson等人的全球平均碳密度值估算的中國草地生物量碳庫為3.06~4.67PgC,平均碳密度為1020~1148gC/m2,與其他估算結(jié)果相比,此數(shù)值顯著偏大.樸世龍等人、Fang等人基于草地生物量調(diào)查數(shù)據(jù)估算的中國草地生物量碳庫為1.05~1.15PgC,平均碳密度為315~346gC/m2,比前者的估算結(jié)果小3倍多.盡管Olson等人建立的全球植被碳密度數(shù)據(jù)庫在國際上被廣泛使用,但全球植被碳密度是對地球上各類生態(tài)系統(tǒng)的高度簡化,并且世界各地植被分類系統(tǒng)不統(tǒng)一、不同的草地類型之間在物種組成和群落結(jié)構(gòu)方面差異較大,因而以此為基礎估算中國草地碳庫可能會產(chǎn)生較大誤差.(2)估算方法的不同.Fan等人采用平均生物量碳密度乘以草地面積的方法,利用1980s中國草地資源調(diào)查數(shù)據(jù)和2003~2004年野外調(diào)查補充數(shù)據(jù)估算的中國草地生物量碳庫為3.3PgC,平均生物量密度為1002gC/m2,遠高于Fang等人和樸世龍等人基于草地資源清查數(shù)據(jù)和遙感信息的估算值(分別為346和315gC/m2).盡管野外調(diào)查獲得實測的生物量數(shù)據(jù)比較可靠,但很難在整個研究區(qū)內(nèi)進行大范圍比較均勻地實地調(diào)查取樣.由于草地生物量分布的空間異質(zhì)性較大,因此如果簡單地利用有限的實地調(diào)查所獲得的平均生物量數(shù)據(jù)來推算整個區(qū)域的生物量則可能產(chǎn)生較大誤差.遙感數(shù)據(jù)的應用在很大程度上可以彌補地面調(diào)查取樣的不足,特別是結(jié)合地面實測數(shù)據(jù)和遙感信息所建立的遙感統(tǒng)計模型可以解決區(qū)域草地生物量估算中的尺度轉(zhuǎn)換問題,從而提高區(qū)域生物量的估算精度.(3)地下生物量數(shù)據(jù)的缺乏.根冠比(R∶S)是估算草地地下生物量的最常見方法之一.然而,由于根冠比數(shù)據(jù)十分缺乏,基于有限的根冠比數(shù)據(jù)估算的地下生物量可能會產(chǎn)生較大誤差.Fan等人報道的中國北方草地的根冠比范圍在2.4~52.3,平均為24.6;而本實驗室和Piao等人根據(jù)文獻得到的根冠比范圍在5.3~10.1,平均為7.7,二者估算的地下生物量相差3倍以上.Yang等人對中國北方草地進行的大量調(diào)查分析表明,不同樣地之間的根冠比變化很大(0.4~14.3,中值為5.7).王亮等人報道,個體水平上中國北方草地平均根冠比僅在0.67~0.84之間.顯然,使用不同研究得出的根冠比,會產(chǎn)生顯著不同的地下生物量估算值,說明準確的根冠比是準確估算草地地下生物量的前提,為草地生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力研究提出了一個重要命題.除使用根冠比外,基于地下生物量與地上生物量之間的關(guān)系也是推算地下生物量的常見方法之一.根據(jù)Yang等人的報道,中國溫帶和高寒草地地上和地下生物量之間均符合等速生長關(guān)系,使用其相關(guān)生長關(guān)系和相對容易測定的地上生物量來推算地下生物量在很大程度上提高了地下生物量的估算精度.Ma等人基于這種方法估算的中國北方草地生物量碳庫為0.48PgC,平均地下生物量密度為244.6gC/m2.該結(jié)果低于Piao等人和Fan等人在相同區(qū)域估算的數(shù)值(分別為306.6和1209.7gC/m2).1.2草地地上生物量的年際變化準確估計生物量的動態(tài)變化是正確評估草地生態(tài)系統(tǒng)碳源匯功能的基礎.中國從20世紀80年代就開始了中國草地生物量的動態(tài)監(jiān)測,先后在內(nèi)蒙、新疆和青藏高原等主要草地分布區(qū)建立了多個生態(tài)系統(tǒng)定位研究站開展生物量的長期監(jiān)測.部分監(jiān)測結(jié)果顯示,中國北方代表性草地群落的地上生物量在過去20多年里呈現(xiàn)較大的年際波動,但并沒有表現(xiàn)出顯著增加或降低趨勢.由于草地生物量空間分布的異質(zhì)性,基于定位觀測的結(jié)果不能簡單地外推到區(qū)域尺度.遙感技術(shù)的應用為解決這一問題提供了重要途徑.基于遙感觀測的結(jié)果表明,在過去的近20年里,中國草地地上生物量呈顯著增加趨勢.Piao等人的研究顯示,1982~1999年中國草地地上生物量平均增加1.01TgC/年.最大的增加出現(xiàn)在天山北部、阿爾泰山和內(nèi)蒙東北部,而青藏西北地區(qū)的草地則顯著減少.但最近基于更長時間序列(1982~2006年)的研究結(jié)果卻顯示,中國北方草地的生物量增加趨勢微弱,尤其是自1980s后期,生物量碳庫沒有明顯的變化趨勢(圖1).該結(jié)果與定位觀測的數(shù)據(jù)一致,也與近年來中國北方地區(qū)降水沒有顯著變化的趨勢一致.2草地碳儲量及其變化2.1對中國土壤有機碳庫估算的初步總結(jié)本實驗室最早估算了中國草地土壤及全國土壤有機碳庫的大小.利用第一次全國土壤普查資料和文獻中的資料,估算了全國43個土壤類型的有機碳庫.之后,大量學者對不同區(qū)域的草地土壤碳庫(如青藏高原高寒草地和內(nèi)蒙古溫帶草地)及整個表2顯示,中國草地的土壤有機碳庫進行了估算[7,8,17,19,29,39,40,41].不同研究結(jié)果之間存在較大差異.就青藏高原高寒草地而言,方精云等人利用有限的全國第一次土壤普查數(shù)據(jù)和其他數(shù)據(jù),估算得出青藏高寒草地土壤有機碳密度達21.4kgC/m2,是所有估算值中最高的,主要是因為沒有去除石礫的影響.王根緒等人利用實測的土壤剖面數(shù)據(jù)結(jié)合土地資源調(diào)查資料,估算得到青藏高原高寒草地土壤有機碳密度為20.9kgC/m2,對應的土壤有機碳庫為33.5PgC.Yang等人基于2001~2004年在青藏高原高寒草地調(diào)查的135處樣地、405個土壤剖面的資料,并結(jié)合MODIS-EVI衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù),估算得到青藏高原高寒草地1m深土壤有機碳庫為7.4PgC,平均有機碳密度為6.5kgC/m2.可見,Yang等人與方精云等人、王根緒等人的估算值相差達4~5倍.同樣,對整個中國草地土壤有機碳庫的估算結(jié)果相差也較大(表2).Xie等人基于第二次全國土壤普查資料估算的中國草地土壤有機碳密度為15.1kgC/m2.Yang等人通過分析在中國北方草地調(diào)查的327個樣地、981個土壤剖面的資料,發(fā)現(xiàn)中國北方草地1m深的土壤有機碳密度約為8.5kgC/m2.Yang等人的估算結(jié)果與Li等人基于CEVSA模型預測的結(jié)果(10.0kgC/m2)較為接近.此外,Ni基于全球土壤碳氮數(shù)據(jù)庫估算得到中國草地1m深土壤有機碳密度為13.2kgC/m2(表2).考慮到Y(jié)ang等人的土壤碳密度估計值(8.5kgC/m2)基于近千個土壤剖面的實測結(jié)果計算得到,而且土壤剖面一般都選擇在下墊面受人為影響較小的地塊,因此,所估算的數(shù)值應該是比較偏大的.即中國草地土壤的平均碳密度一般不會超過此值.由此,中國草地土壤有機碳庫一般不應超過26.5PgC(取草地面積為311.4×104km2).不同研究之間土壤有機碳庫估算值的差異可能源自以下原因:(1)數(shù)據(jù)來源與估算方法不同.以往的研究中,有使用第二次全國土壤普查數(shù)據(jù),和基于大范圍的實際觀測資料,也有基于全球土壤碳氮數(shù)據(jù)庫或生物地球化學循環(huán)模型預測的結(jié)果.目前,土壤碳庫估算中廣泛使用的第二次全國土壤普查資料的土壤剖面數(shù)明顯少于Yang等人所使用的土壤剖面數(shù).盡管全國土壤普查資料提供了中國目前最為詳盡的土壤理化特征,但大部分土壤剖面都集中在中國東部地區(qū),來自青藏高原和新疆地區(qū)的土壤剖面較少[42~44].除去農(nóng)田等非草地植被中的土壤剖面,第二次全國土壤普查在北方草地的土壤剖面僅300個左右.為了準確估算草地碳庫,Yang等人在北方草地分布區(qū)追加調(diào)查了近1000個土壤剖面,大大提高了該區(qū)域的土壤采樣密度.盡管如此,受當?shù)亟煌ㄒ约白匀粭l件等方面的限制,仍有一些地區(qū)(如青藏高原的藏北無人區(qū))尚未獲取足夠多的土壤剖面信息,可能影響其土壤有機碳庫估算的不準確性.(2)土壤礫石含量和土壤容重等參數(shù)的缺失.眾所周知,第二次全國土壤普查數(shù)據(jù)中有相當一部分土壤剖面缺乏容重和礫石含量信息,這會增加土壤有機碳庫估算中的不確定性[42~46].早期的土壤碳庫估算更是缺乏此類資料,這是造成早期估算結(jié)果偏大的主要原因.另外,不同研究對于缺失容重和礫石含量處理方法的不同也會造成土壤碳庫估算的差異.有些研究采用同一土壤類型的平均容重來代替缺失的容重數(shù)據(jù),也有研究基于土壤容重與土壤有機碳含量之間的關(guān)系來推算缺失的容重資料.此外,盡管大部分研究利用同一土壤類型的平均礫石含量來代替缺失的礫石信息,但也有少量研究在估算土壤碳庫時并沒有扣除礫石含量的影響.根據(jù)Wu等人的估計,忽略礫石含量可能會導致中國土壤有機碳庫被過大估計10%.實際上,中國的草地分布區(qū)往往處于干旱/半干旱地區(qū),礫石含量高于全國其他土壤類型的對應值.因此,缺乏礫石含量信息對草地土壤有機碳庫估算的影響可能更大.(3)估算中的尺度轉(zhuǎn)換問題.以往的土壤有機碳庫估算是將土壤剖面水平的有機碳密度按照土壤或草地類型簡單平均,然后乘以該土壤類型或植被類型的面積,在此基礎上考慮不同草地類型或者土壤類型的面積權(quán)重后得到整個區(qū)域的土壤有機碳庫大小.如前所述,由于受土壤剖面數(shù)量的限制,再加上土壤本身較大的空間異質(zhì)性,這種估算方法很容易導致碳庫估算過程中出現(xiàn)偏差.近年來,人們開始使用克里格插值及衛(wèi)星遙感等資料,將樣地的土壤剖面信息上推到區(qū)域尺度土壤碳庫的估算,這種方法將有助于降低土壤空間異質(zhì)性對于土壤碳庫估算的影響.(4)面積差異.不同研究使用的草地面積差異,也是造成草地土壤有機碳庫估計值出現(xiàn)較大差異的重要原因.Li等人在估算中國草地土壤有機碳庫時使用的草地面積為170.0×104km2,約為Ni的一半.2.2氣調(diào)與植被碳庫動態(tài)變化土壤有機碳庫的動態(tài)變化是當前全球變化領域中的熱點和難點問題.近年來,不同研究報道了青藏高原高寒草地及整個中國草地土壤有機碳庫的動態(tài)變化.然而,不同研究得到的中國草地土壤有機碳庫的變化方向和變化量都存在很大差異.就青藏高原高寒草地而言,Zhang等人基于Century模型的分析顯示,1960~2002年間青藏高原高寒草地土壤有機碳庫的年際變化幅度很大,但近20年來呈現(xiàn)顯著的下降趨勢.然而,Yang等人基于2001~2004年間實測的405處土壤剖面信息,結(jié)合20世紀80年代的全國土壤普查資料,并借助衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)估算了近20年來青藏高寒草地土壤有機碳庫的動態(tài)變化.結(jié)果表明,近20年青藏高寒草地土壤有機碳庫沒有發(fā)生顯著變化(圖2).關(guān)于整個中國草地土壤有機碳庫的動態(tài)變化也存在爭議.Xie等人基于前人報道的由于草地退化導致的青藏高原高寒草地土壤有機碳損失速率,估算了近20來中國草地土壤有機碳庫的變化,認為近20年中國草地土壤丟失了大量的有機碳.然而,Piao等人基于草地土壤有機碳密度與溫度、降水、植被指數(shù)等因素建立的統(tǒng)計模型的估算表明,近20年中國草地土壤是一個碳匯.Yang等人基于2001~2005年間實際調(diào)查的981個土壤剖面數(shù)據(jù),并結(jié)合第二次土壤普查提供的275個剖面信息,在樣地和樣帶兩個尺度上評估了近20年中國北方草地土壤有機碳庫的動態(tài)變化.174個鄰近樣地水平和草地樣帶尺度上的比較均顯示,中國北方草地土壤有機碳庫在過去20年間未發(fā)生顯著變化(圖3).該結(jié)果與Yang等人基于觀測數(shù)據(jù)與衛(wèi)星遙感信息相結(jié)合的方法所得到的青藏高原高寒草地土壤有機碳庫沒有顯著變化的結(jié)果相吻合.上述研究之間出現(xiàn)顯著差異可能主要源于所使用的研究方法不同所致.不同研究人員采用了多種方法,或者基于樣點估算的外推,或者使用統(tǒng)計模型,或者使用生物地球化學模型,或者使用基于兩次調(diào)查數(shù)據(jù)并結(jié)合適當?shù)某叨葦U展方法.為了克服目前草地土壤碳庫動態(tài)變化估算中的顯著差異,基于大量野外站點的長期、連續(xù)觀測的驗證是必需的.3影響草坪碳儲量的因素3.1溫度對生長季降水量的影響影響中國草地生物量碳庫的主要因素包括兩大類:自然因素(如氣候、土壤和植被類型)和人為因素(如放牧和圍欄等).中國草地生物量的空間變異主要受降水量的影響,但也與溫度、土壤質(zhì)地及土壤養(yǎng)分可利用性等因素有關(guān).安尼瓦爾·買買提等人在新疆地區(qū)的研究表明,草原地上生物量主要受降水控制,而草甸地上生物量則與溫度相關(guān).除受氣候影響外,草原地上生物量還與土壤含水率、土壤總氮含量正相關(guān),而草甸地上生物量與土壤含水率、土壤總氮含量均不相關(guān).同樣,Ma等人在內(nèi)蒙古溫帶草地的研究也證實了降水對于草地生物量空間變異的控制作用.有趣的是,即使是對于分布在高海拔地區(qū)的高寒草地,降水也是其生物量空間變異的重要調(diào)控因子.盡管溫度的作用相對較弱,但在一定程度上影響某些草地群落的生物量.Yang等人對青藏高原高寒草地的研究顯示,盡管總體上生物量與溫度無關(guān),但在較干旱地區(qū)(生長季降水量低于200mm),地上生物量與溫度負相關(guān),而在較濕潤地區(qū)(生長季降水量超過200mm)則與溫度呈微弱的正相關(guān).這說明,在極端干旱地區(qū)溫度的增加將導致水分的蒸發(fā)損失,從而不利于高寒草地植被的生長;而在較濕潤地區(qū),溫度的增加則會加速高寒草地的植被生長.定位觀測結(jié)果也顯示,降水是導致中國溫帶草地地上生物量動態(tài)變化的主要驅(qū)動因子[10,11,52,53,54,55,56,57,58].降水格局的變化(降水量的年際變化,降水的季節(jié)分配及降水頻率的變化)會對草地地上生物量產(chǎn)生強烈影響.Bai等人對內(nèi)蒙古21個草地定位站的長期生物量監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析表明,溫帶草地地上生產(chǎn)力隨著年降水量的增加而增加,但其年間變異隨著年降水量的增加而降低,這意味著隨著水分供應的增加,草地地上生產(chǎn)力趨于更加穩(wěn)定.Yang等人基于全球范圍內(nèi)118個草地生態(tài)系統(tǒng)定位觀測站的觀測資料,分析了地上生產(chǎn)力的相對變化與降水量的相對變化及地上生產(chǎn)力的變異與降水變異之間的關(guān)系.結(jié)果表明,地上生產(chǎn)力的變化范圍隨著年降水量變化幅度的增加呈顯著增加趨勢,草地地上生產(chǎn)力的變異與降水量變異顯著正相關(guān),這意味著草地降水格局的改變將導致草地生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力的年際波動.另一方面,基于遙感觀測的結(jié)果也同樣支持氣候?qū)τ谏锪縿討B(tài)變化的顯著作用.Piao等人基于1982~1999年的遙感數(shù)據(jù)分析表明,中國草地生物量在過去20年呈顯著增加趨勢,而同期顯著升高的溫度可能是其增加的可能原因之一.溫度對草地生物量的影響可能主要通過延長生長季來實現(xiàn).然而,Ma等人基于更長時間序列的分析顯示,中國北方草地生物量的年際波動整體上主要受1~7月降水量年際波動的影響,而與溫度的關(guān)系較弱.并且,不同草地類型的生物量-氣候關(guān)系存在一定差異:干旱的荒漠草原和典型草原生物量的波動與降水關(guān)系密切,而偏濕潤的草地生態(tài)系統(tǒng),其生物量變化則與降水的關(guān)系較弱.除氣候等自然因素外,放牧和圍欄封育等人類活動也是導致草地生物量時空變異的重要因素[62~64].多數(shù)研究表明,過度放牧會導致中國草地生物量碳庫降低.在內(nèi)蒙古溫帶草原的放牧實驗結(jié)果顯示,隨著放牧強度的增加,草地地上和地下生物量均呈下降趨勢,過度放牧導致草地地下生物量降低30%~50%.董全民等人在青藏高原高寒草甸的放牧實驗顯示了相似的結(jié)果.但也有研究表明,合理利用、適度放牧將增加草地碳固定能力.另一方面,圍欄封育是目前中國普遍采用的草地植被恢復措施,近年來有關(guān)圍欄封育措施對草地生物量恢復的研究受到中國學者的廣泛關(guān)注.左萬慶等人在內(nèi)蒙溫帶草地進行的5年圍欄封育實驗發(fā)現(xiàn),圍封后草地地下生物量比自由放牧的對照區(qū)提高約60%.桑永燕等人在青藏高原的禁牧實驗顯示,禁牧3年后不同退化程度的草地地上生物量提高7%~19%,地下生物量提高4%~10%.此外,Wu等人在青藏高原嵩草草甸的放牧和圍封實驗結(jié)果也表明,圍封可以顯著增加草地地上生物量,而放牧樣地的生物量隨著時間變化表現(xiàn)為微弱的降低趨勢.3.2草地土壤有機碳密度與含水率的關(guān)系草地土壤碳庫的空間變異主要與氣候、土壤質(zhì)地等因素密切相關(guān).Yang等人認為,青藏高原高寒草地土壤有機碳密度主要受降水和土壤質(zhì)地控制:土壤有機碳密度隨著年降水量和土壤黏粒含量的增加呈顯著增加趨勢,而與土壤砂粒含量顯著負相關(guān);溫度對土壤有機碳的影響較弱.這些因素可以解釋高寒草地土壤有機碳密度空間變異的72.1%(圖4).但在全國尺度,中國溫帶草地土壤有機碳密度的空間分布與溫度之間呈顯著的負相關(guān)關(guān)系,這與Yang等人在高寒草地中觀察的土壤有機碳密度隨年均溫的增加呈微弱上升趨勢的結(jié)果不同.此外,研究還發(fā)現(xiàn),溫帶草地與高寒草地土壤有機碳密度均與表層30cm土壤含水率呈顯著正相關(guān)關(guān)系:隨著土壤含水率的增加,土壤有機碳密度呈顯著增加趨勢;但當土壤含水率超過30%后,土壤有機碳密度基本保持穩(wěn)定.類似地,陳慶美等人也報道內(nèi)蒙古溫帶草地土壤有機碳密度隨著降水量的增加呈顯著增加趨勢.王淑平等人在東北樣帶的研究也支持氣候因素對于草地土壤有機碳密度的控制作用.此外,Piao等人的研究顯示,年均溫、年降水量及歸一化植被指數(shù)共能解釋中國草地土壤有機碳密度空間變異的53%.草地土壤碳庫的時間動態(tài)可能與全球變化,尤其是溫度上升有關(guān).溫度上升對土壤碳庫動態(tài)變化的影響可能取決于其對草地植被生長和土壤微生物分解作用之間的權(quán)衡.一方面,全球變暖可能加速植物生長,從而增加對土壤的碳輸入量;另一方面,全球變暖會刺激微生物分解,從而增加土壤向大氣的碳輸出量.然而,目前很少有研究定量評估溫度變化對中國草地土壤碳庫變化的影響,尚不清楚全球變暖究竟會如何影響中國草地的土壤碳動態(tài).除了自然因素,放牧和圍封等人為因素也會導致草地土壤有機碳庫的動態(tài)變化.最近的metaanalysis顯示,過度放牧導致的中國草地土壤有機碳損失量最大(0.23kgC·m-2·a-1),其次是重牧(0.15kgC·m-2·a-1)、輕牧(0.05kgC·m-2·a-1)和中牧(0.05kgC·m-2·a-1).另一方面,補播、圍封和禁牧等3種管理措施能夠增加草地的土壤碳庫,其對應的速率分別為0.01,0.05和0.02kgC·m-2·a-1.此外,土地利用變化(如草地轉(zhuǎn)變?yōu)檗r(nóng)田等)也會造成土壤有機碳庫的變化,但目前缺乏