土壤中甲烷的产生和氧化过程是碳循环的重要组成部分,如何减少土壤甲烷的排放而同时又能加速土壤对甲烷的吸收是土壤科学家面临的严峻挑战。不同地区好气土壤甲烷的源汇特征差异较大,本项目组前期的研究结果显示喀斯特土壤可能是大气甲烷的一个重要吸收汇。土地利用方式的改变对土壤甲烷的吸收也具有明显影响,毁林开荒后土壤对甲烷的吸收可降低70%,而退耕(草)还林则有助于土壤吸收甲烷潜力的恢复。退耕还林政策是国家为改善喀斯特石漠化生态环境做出的重大决策,本项目组拟选择广西百色喀斯特山区为研究对象,通过野外监测和室内培养实验相结合,对比研究喀斯特山区坡耕地、弃荒地、退耕生态林和经济林土壤甲烷的吸收特征及其影响因素;探讨退耕还林过程中,土地利用方式的改变对喀斯特土壤吸收大气甲烷的影响及其机制,估算退耕前后土壤甲烷汇的增减,为正确评价喀斯特地区土壤甲烷源汇特征,制定有效的减排措施提供理论依据。
karst;conversion of cropland to forest;methane;oxidation;
由于活跃的生物过程和化学过程,喀斯特地质和生态系统在全球碳循环中发挥着重要作用。作为陆地生态系统碳循环的重要环节,喀斯特地区土壤碳收支及其对温度和降水的响应需要深入研究。本项目主要研究喀斯特石漠化地区土壤在退耕还林过程中,土地利用方式的改变对好气土壤氧化大气CH4的影响及其机制,为正确评价作为巨大碳库的喀斯特地区土壤甲烷源汇特征提供科学数据。研究区域位于广西平果县,石漠化面积达1 087.23 km2,占全县总面积的43.75%。选择位于平果县果化镇果化喀斯特生态示范区的龙何屯及喀斯特山区与平原交界附近的岑念屯为采样点,按照旱地、退耕坡耕地、无石漠化灌丛、桉树林、甘蔗地等不同土地利用方式,在2011年8月~2013年12月以每月两次的采样频率,完成了土壤甲烷通量地气交换及剖面浓度的采样测定,野外采样32次;室内模拟培养实验,研究不同深度土壤CH4的氧化特性及主要环境影响因子。同时,使用分子生物学技术手段构建和分析土壤甲烷氧化菌群的pmoA基因文库,研究土壤甲烷氧化菌群落结构。课题组在实施过程中基本按照任务书确定的具体计划执行,达到了项目预期研究目的。