造林對土壤碳儲量影響的探究

許清泉

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

【關鍵詞】：造林；土壤碳儲量；影響因素；研究方法

【引言】：林業建設是改善我國生態環境、維持區域生態平衡穩定的關鍵工作。而造林是促進林業建設發展、增加森林資源、擴大森林覆蓋率、緩解木材供需矛盾的主要途徑。土壤是陸地生態系統最大的有機碳庫，其碳儲量的變化會導致空氣中二氧化碳的濃度改變，進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，能夠增加土壤對二氧化碳的吸收和固定，從而增加土壤碳儲量，相應的減少空氣中二氧化碳的濃度，減緩全球變暖的趨勢。

1、 造林后土壤碳儲量變化分析

當前人們對造林后土壤碳儲量的分析一般是根據地區的不同或者不同的土地利用方法來研究的，比如對熱帶、溫帶、亞熱帶地區的研究，又比如采煤塌陷區、水田、棉田、平原區或丘陵區等。經過大量的研究發現，造林后土壤碳儲量的變化確實與地點有關，有的研究認為造林會導致土壤碳儲量的下降，有的研究認為造林后土壤碳儲量沒有明顯變化，大多數研究都認同造林后土壤碳儲量在最初是減少的，然后會在短時間內增加。而且這種變化會受到氣候和環境條件、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、造林后土壤碳儲量變化的影響因素及其效果分析

2.1氣候條件

氣候對造林后土壤碳儲量的影響，一方面是通過直接影響土壤微生物的活動和活性，改變地表的掉落物和土壤中有機物的分解效率；另一方面是通過影響林木的生長速度，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，都會對造林后土壤碳儲量產生影響。曾有研究表明，在低降雨量地區，從牧場到人工林的轉變中，對造林后土壤碳儲量的影響較小；而在高降雨區，造林會明顯降低土壤碳儲量。氣候條件也能改變土壤中碳的累積速率，因為土壤累積速率主要受有機物輸入量影響，而有機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。這可能與溫度和濕度在一定范圍內會促進林區林木和其他生物的生長變化有關。

2.2土壤條件

土壤質地也是影響造林后土壤碳儲量的一個因素。具體說就是土壤的緊實度、PH值、孔隙度、團粒結構以及土壤類型等都會影響到土壤碳儲量。有研究發現，在土壤類型為粘土的林區，造林后有機碳含量減少19%，而在氧化土中，有機碳減少23%，在沙質新成土中生長的樹林，有機碳減少48%。在高粘土活性的的土壤上進行造林，造林后土壤碳儲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）的保持方式等都會對造林初期的土壤碳儲量、土壤表面的碳分布和分解方式等產生影響，進而影響到造林后土壤碳儲量。這種變化在土壤表層0-30cm的土層內影響更加明顯。在土地利用方式的變化中，從牧場到林區，造林后土壤碳儲量下降；從農田到林區，造林后土壤碳儲量增加。

土壤準備及造林前的整地活動，包括除草、翻耕、施肥等，這些會破壞土壤中的團粒結構，影響土壤的緊實度、孔隙度和PH值等，為土壤有機碳儲存和分解提供有利條件，進而加快土壤中碳物質的分解速度。造林前進行整地，會破壞土壤的原有物理結構，造成造林初期土壤碳儲量的減少。

2.4造林樹種

不同樹種的生長特性、固碳能力和對環境的適應性都各不相同，因此造林后在生產力、碳素分配、凋落物數量和質量等方面也大不相同。而且因為不同樹種的根冠比、光合作用的進行和對光合產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）也會對土壤表面的有機碳輸入量產生較大影響。最終樹木凋落物、C/N比、外界環境條件等共同決定了土壤中有機碳含量的輸入量，進而也影響了造林后土壤碳儲量。

3、 造林對土壤碳儲量影響的研究方法分析

研究造林對土壤碳儲量影響的方法有對比研究、時間序列研究、多次采樣研究等，各自有各自的優缺點。相對來說，對比研究和時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對比研究

對比研究是選擇相同或相近的環境條件下的人工林和附近的草地、耕地或荒地，對土壤進行采樣分析。樣本設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。該方法有兩個假設前提：一是林地和非林地在造林前的土壤碳儲量相同，二是未造林地的土壤碳在造林時和采樣時沒有發生明顯變化。相對來說，這種方法具有一定的局限性。

3.2時間序列研究

時間序列研究是選擇一系列不同年齡的林地作為樣本，包括從未成林時期-造林時期-輪伐時期的人工林，假設前提是他們具有一樣的環境條件和土地管理活動，這樣對人工林進行不同年齡段土壤碳動態的時間序列分析。該方法對樣本地的設置要求較高，還有一個缺點是不能將其他因素的影響與年齡區分開。

3.3多次采樣研究

該方法是選擇一個合適的處于造林前階段的樣本地，在一個長期的時間軸內重復進行采樣和分析。從造林前某一階段到造林后某一階段，這樣結果更加準確，能夠較好的分析造林前后土壤碳儲量的動態變化。該方法克服了前兩種方法的不足，但缺點是時間太長。

結語

造林作為一種人工的土地利用方式，結合了氣候和人類活動對陸地生態系統的影響。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，在我國得到了廣泛利用。研究造林對土壤碳儲量的影響，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面效應。

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