黄土高原植被恢复过程中土壤碳固存变化及其驱动因素

摘要

[目的]分析黄土高原区域尺度不同植被类型、不同气候带土壤固碳速率变化，厘定不同影响因素的相对重要性，为黄土高原植被恢复过程中的土壤碳汇评估及管理提供理论依据。[方法]基于最新的土壤固碳数据库，整合1992—2023年发表的100篇文献（935条观测数据，55个地区），分析干旱半干旱黄土高原区域尺度植被恢复（人工乔木、人工灌木和撂荒草地）过程中土壤碳固存变化及其驱动因素。[结果]（1）人工乔木和灌木固碳速率均为0.30 Mg/（hm²·a），高于撂荒草地[0.10 Mg/（hm²·a）]；常绿人工林固碳速率[0.45 Mg/（hm²·a）]高于落叶人工林[0.33 Mg/（hm²·a）]，但后者具有更高固碳量，恢复约51 a后，常绿人工林具有更大固碳效益；（2）土壤固碳速率随降雨量的增加而增加，但变化程度受植被类型和恢复年限影响；（3）区域尺度上，土壤固碳速率先增加（<30 a）后稳定（>30 a）,0～10 a,10～20 a,20～30 a,>30 a土壤固碳平均速率分别为0.02,0.13,0.19和0.18 Mg/（hm²·a）;（4）在植被恢复过程中，不同恢复阶段土壤碳固存的主要影响因子不同，总体来说，主要受气候因子调控（降雨和温度）。降雨量、温度、恢复年限、植被类型和初始碳储量对土壤碳固存变化的相对重要度分别为31.8%,16.3%,17.7%,15.9%和18.3%。[结论]建议建立基于固碳速率大小及固碳能力可持续性的生态恢复模式。通过可持续的科学管理增加植被数量和质量，可有效增加生态脆弱区土壤固碳量。

关键词

土壤固碳 / 植被恢复 / 干旱半干旱 / 驱动因素 / 黄土高原