王穗子， 樊江文， 劉 帥

(1. 中國(guó)科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所 陸地表層格局與模擬院重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 北京100101； 2. 中國(guó)科學(xué)院大學(xué)， 北京100049； 3. 農(nóng)業(yè)部草原監(jiān)理中心， 北京 100125)

隨著《聯(lián)合國(guó)氣候變化框架公約》和《京都協(xié)議書(shū)》的推出，全球氣候變化和碳增匯減源成為了國(guó)際社會(huì)廣泛關(guān)注的焦點(diǎn)。陸地生態(tài)系統(tǒng)在全球碳循環(huán)中起著重要作用[1]，而草地作為分布最廣泛的植被類(lèi)型之一，是重要的碳匯資源，在熱帶和溫帶均有分布，大約占據(jù)了陸地面積的20%。其具有保持水土、凈化空氣、防風(fēng)固沙、控制溫室氣體排放的功能，在全球碳循環(huán)和對(duì)區(qū)域氣候的變化上具有重要作用[2-3]。

我國(guó)草地資源極為豐富[4]，天然草地面積大，占世界草地面積的5.71%～9.34%，蘊(yùn)藏著全球草地碳的3.59%～15.98%[5-10]，中國(guó)草地生態(tài)系統(tǒng)面積為陸地生態(tài)系統(tǒng)面積的28.97%～47.40%，其植被碳儲(chǔ)量占到中國(guó)陸地生態(tài)系統(tǒng)植被層碳儲(chǔ)量的2.65%～13.58%，土壤層碳儲(chǔ)量高達(dá)12.62%～64.59%[11-14]，表明我國(guó)草地碳儲(chǔ)量在世界草地碳儲(chǔ)蓄積占據(jù)重要地位[15-16]，具有相當(dāng)深厚的碳匯潛力。草地生態(tài)系統(tǒng)的碳收支對(duì)我國(guó)乃至世界陸地生態(tài)系統(tǒng)的碳匯功能具有不可替代的意義，也是目前國(guó)際地圈-生物圈研究計(jì)劃碳循環(huán)研究中的重要組成部分[17]。

有大量學(xué)者對(duì)草地生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行了碳蓄積的研究，Atjay等[5]估算全球草地碳儲(chǔ)量為761 PgC。Raich等[18]認(rèn)為全球草地生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量約為266.3 PgC，約占陸地生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量的12.7%。據(jù)WBGU估算，全球草地生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量約為1 200 PgC[19]。Ojima等[20]也應(yīng)用CENTU-RY模型模擬計(jì)算了全球7個(gè)草地生態(tài)區(qū)域的土壤表層有機(jī)碳含量。近年來(lái)國(guó)內(nèi)一些學(xué)者也相繼開(kāi)展了我國(guó)草地碳庫(kù)碳匯的研究[21-27]。但是由于采用的草地分類(lèi)系統(tǒng)、草地面積的不同、估算方法和技術(shù)差異，草地生態(tài)系統(tǒng)的碳儲(chǔ)量和碳匯估算結(jié)果存在很大的不確定性。因此，本文綜合分析了中國(guó)草地生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量和碳匯研究中已發(fā)布的數(shù)據(jù)，試圖闡述(1)中國(guó)草地碳庫(kù)和碳匯的大小及其變化；(2)中國(guó)草地碳蓄積分布格局；(3)中國(guó)草地碳儲(chǔ)量估算中不確定性因素導(dǎo)致的差異性。以期系統(tǒng)梳理草地生態(tài)系統(tǒng)碳庫(kù)的研究結(jié)果，為我國(guó)草地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)研究提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

數(shù)據(jù)來(lái)源于相關(guān)文獻(xiàn)以及統(tǒng)計(jì)年鑒、草地普查資料等各類(lèi)數(shù)據(jù)。選擇關(guān)鍵詞為：中國(guó)(China/Chinese)、草地(grassland)、碳儲(chǔ)量(carbon storage/stock)、碳匯(carbon sink)，通過(guò)搜索Web of Science和中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù)(CNKI)，篩選出截止2017年前的相關(guān)文獻(xiàn)。提取每篇文獻(xiàn)的中國(guó)草地面積、草地生物量碳儲(chǔ)量、草地土壤碳儲(chǔ)量、碳密度、草地年均碳匯。若文獻(xiàn)中數(shù)據(jù)是以圖的形式，則使用軟件GetData Graph Digitizer將圖形進(jìn)行數(shù)值化后再提取。

1.2 數(shù)據(jù)分析

采用EXCEL 2016軟件對(duì)文獻(xiàn)中收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行初步統(tǒng)計(jì)分析，采用SPSS 17.0軟件中單因素方差分析(one-way ANOVA)對(duì)各研究的中國(guó)不同草地類(lèi)型面積和碳儲(chǔ)量進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)。并利用origin 9.1和graphPad Prism5進(jìn)行制圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 中國(guó)草地碳儲(chǔ)量及碳匯

由于不同的研究年限、草地分類(lèi)系統(tǒng)、資料來(lái)源、估算方式、采用草地面積的差異和地下生物量數(shù)據(jù)的缺乏，使得估算出的碳庫(kù)大小存在較大差異，各研究中采用的中國(guó)草地面積為184.67×104～430.66×104km2[28-29]，其中廣泛采用的草地面積為331.4×104km2[30-34]。目前各研究中，中國(guó)草地生物量碳庫(kù)的估算范圍是900～4660 TgC之間，土壤碳庫(kù)估算范圍是12.4～63.44 PgC，中國(guó)草地生態(tài)系統(tǒng)碳庫(kù)大小為14.5～64.46 PgC，幾乎絕大部分的碳存儲(chǔ)于土壤中。

2.1.1草地植被碳儲(chǔ)量 不同研究得到的草地生物量碳庫(kù)估算值介于900～4 660 TgC，相差4～5倍(表1)。Fang等[29-31]與Piao等[32-33]基于草場(chǎng)普查資料和根莖比、Yang等[34]使用2008年全國(guó)草地監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和遙感影像、高樹(shù)琴等[35]通過(guò)相關(guān)文獻(xiàn)結(jié)合1∶100萬(wàn)植被圖和遙感影像對(duì)中國(guó)草地生物量碳庫(kù)進(jìn)行估算，估算結(jié)果較為相近(約1 PgC)。沈?；ǖ萚36]整合分析近年資料并結(jié)合1982-2011年遙感數(shù)據(jù)，估算中國(guó)草地生物量碳庫(kù)為2 620 TgC，碳密度為936.8 g C·m-2，研究估算結(jié)果高于前面，主要是因?yàn)樵撗芯恐邪ㄉ锪棵芏容^高的草叢和草本沼澤，而未包括生物量密度較低的荒漠植被。Fan等[37]利用1980年中國(guó)草地資源資料和2003-2004年野外實(shí)測(cè)生物量數(shù)據(jù)估算結(jié)果為3 316 TgC，平均生物量密度為1 002 g C·m-2，遠(yuǎn)高于Fang等人[29-31]和Piao等人[32-33]的估算值，可能由于植物樣方里還包括了凋落物和立枯物。Ni等[13,15]根據(jù)全球平均生物量碳密度估算中國(guó)草地生物量碳庫(kù)為3 060～4 660 TgC，與Fan等[37]研究結(jié)果相近?；贑EVSA模型、DNDC模型、TEM模型估算出的中國(guó)草地生物量碳儲(chǔ)量分別為3 356 TgC[12]，2 100 TgC[38]和3 150 TgC[39]。如表1所示，草地生物量碳庫(kù)在估算上存在差異主要是由于草地分類(lèi)系統(tǒng)的差異、植物樣方內(nèi)的凋落物和立枯物的統(tǒng)計(jì)差異及生物量密度估算范圍差異。

表1 相關(guān)研究估算的中國(guó)草地生物量碳庫(kù)Table 1 The biomass carbon stock of grassland ecosystem in China

注：*表示包括草地和有林草地

Note: * indicates including grassland and wooded grassland

2.1.2草地土壤碳儲(chǔ)量 土壤碳庫(kù)是植被碳庫(kù)的3倍，大氣碳庫(kù)的2倍[40]，是全球碳循環(huán)非常重要的組成部分，土壤碳庫(kù)的變化會(huì)改變大氣CO2濃度進(jìn)而影響全球的碳平衡。草地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)的主要過(guò)程是在土壤中完成。草地生態(tài)系統(tǒng)的碳庫(kù)主要儲(chǔ)存于土壤中，約占草地生態(tài)系統(tǒng)碳庫(kù)總量的90%以上[12-13,31]?；诨A(chǔ)數(shù)據(jù)和計(jì)算方法的差異，不同研究對(duì)中國(guó)草地土壤碳庫(kù)的估算結(jié)果差異較大，低至12.4 PgC[38]，高至59.47 PgC[39](表2)。Ni等[13,15]基于全球土壤數(shù)據(jù)庫(kù)估算出中國(guó)草地土壤碳密度為13.20 kg C·m-2，估算得到中國(guó)草地1 m深土壤碳庫(kù)為53.72 PgC，其中可利用草原為41.03 PgC。Xie等[41]根據(jù)第二次全國(guó)土壤普查數(shù)據(jù)中2 743個(gè)土壤剖面資料，估算出中國(guó)草地土壤有機(jī)碳密度為15.10 kg C·m-2，高于全球土壤數(shù)據(jù)庫(kù)估算出的碳密度值。張利[39]基于第二次全國(guó)土壤普查數(shù)據(jù)和TEM模型得到的土壤碳密度略低于Xie[41]，為14.30 kg C·m-2。Li等[12]采用CEVSA模型預(yù)測(cè)出草地土壤碳密度為9.99 kg C·m-2，有林草地土壤碳密度為12.76 kg C·m-2。

表2 相關(guān)研究估算的中國(guó)草地土壤碳庫(kù)Table 2 The soil carbon stock of grassland ecosystem in China

注：*表示包括草地和有林草地

Note: * indicates including grassland and wooded grassland

2.1.3草地碳匯 碳匯體現(xiàn)為匯集、吸收和固定二氧化碳的能力，是一種過(guò)程、活動(dòng)或機(jī)制和貯存庫(kù)，可以用來(lái)表征碳循環(huán)過(guò)程的一種狀態(tài)。Fang等[30]根據(jù)遙感數(shù)據(jù)和草地資源普查數(shù)據(jù)計(jì)算出中國(guó)草地地上生物量及其時(shí)空變化，結(jié)合地上與地下生物量比例估算得出1981-2000年中國(guó)草地總碳匯為0.127 PgC，年均碳匯7.04 Tg C·a-1。Piao等[16, 33]利用草場(chǎng)資源數(shù)據(jù)、NDVI、時(shí)間序列數(shù)據(jù)和基于衛(wèi)星的統(tǒng)計(jì)模型，研究顯示1982-1999年中國(guó)草地生物量年均碳匯為1.01 Tg C·a-1。Fang等[42]采用CASA模型估算出1982-2000年中國(guó)草地(包括溫帶草原、高山草地和薩王納)凈初級(jí)生產(chǎn)力增加為7.20 Tg C·a-1。Sui等[43]采用生物地球化學(xué)循環(huán)模型分析1951-2007年中國(guó)草地碳匯，結(jié)果得出年均碳匯為7.30 Tg C·a-1。Tian等[44]使用了兩種基于過(guò)程的生態(tài)系統(tǒng)/生物地球化學(xué)模型(陸地生態(tài)系統(tǒng)模型和陸地生態(tài)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)模型)研究得出1981-2000年中國(guó)草地生態(tài)系統(tǒng)生物量年均碳匯5 Tg C·a-1，草地土壤碳匯為22 Tg C·a-1。任繼周等[45]采用綜合順序分類(lèi)法(CSCS)及NPP分類(lèi)指數(shù)模型計(jì)算中國(guó)草地近50年(1950-2000)和未來(lái)50年(2001-2050)空間分布，研究表明1950-2000年我國(guó)潛在草地年碳匯潛力773.21 Tg C(潛在草地面積為549.38×104km2)，并估算2001-2050年我國(guó)潛在草地年碳匯潛力901.25 Tg C(潛在草地面積為530.40×104km2)。

2.2 草地碳儲(chǔ)量與碳匯的變化

根據(jù)草地資源普查數(shù)據(jù)和遙感數(shù)據(jù)，Piao等[33]發(fā)現(xiàn) 1982-1999年中國(guó)草地地上生物量碳庫(kù)顯著增加1.01 Tg C·a-1。基于土壤有機(jī)碳與NDVI及氣候因子建立多元回歸統(tǒng)計(jì)模型，Piao等[16]估算1982-1999年中國(guó)草地生物量有機(jī)碳庫(kù)平均年碳沉積量為7±2.5 Tg C，草地土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量增加6.0±1.0 Tg C/年。有研究表明1961-2013年，中國(guó)草地碳平均增長(zhǎng)速率為19.4 Tg C·a-1[39]。2000-2007年，中國(guó)草地年碳沉積量為71±4 Tg C[38]。由此可見(jiàn)中國(guó)草地生態(tài)系統(tǒng)仍是一個(gè)碳匯。而Yang等[46-47]基于大樣本野外測(cè)定數(shù)據(jù)，結(jié)果表明，過(guò)去20余年中國(guó)北方草地和青藏高原草地土壤有機(jī)碳沒(méi)有明顯變化。Ma等[48]基于更長(zhǎng)時(shí)間序列研究表明，1982-2006年中國(guó)北方草地生物量碳庫(kù)增加趨勢(shì)微弱，平均每年增加0.2 Tg C，但特別在20世紀(jì)80年代后期幾乎無(wú)顯著變化趨勢(shì)。Xie等[41]根據(jù)文獻(xiàn)綜述，估算近20年來(lái)中國(guó)草地土壤有機(jī)碳庫(kù)的變化，發(fā)現(xiàn)大量有機(jī)碳的流失。

2.3 中國(guó)草地碳蓄積分布格局

目前相關(guān)研究在估算草地碳儲(chǔ)量和碳匯時(shí)主要采用4種草地分類(lèi)系統(tǒng)，第一種是中國(guó)草地普查資料[49]，第二種是中國(guó)草地資源圖[50]，第三種為中國(guó)土地利用圖[51]，第四種是中國(guó)植被圖[52-53]。綜合計(jì)算相關(guān)文獻(xiàn)[15,34,37-38, 54]中對(duì)中國(guó)18個(gè)草地類(lèi)型的碳蓄積估算，得到結(jié)果如圖1所示。 沼澤的植被碳密度最大(3 kg·m-2)，其次為熱性灌草叢類(lèi)、干熱稀樹(shù)灌草叢類(lèi)、暖性灌草叢類(lèi)、低地草甸類(lèi)、溫性草甸草原類(lèi)，約為1.5～1.6 kg·m-2。土壤碳密度最高的草地類(lèi)型是高寒草甸草原類(lèi)、高寒草甸類(lèi)和山地草甸類(lèi)，約18.2 kg·m-2。中國(guó)草地的有機(jī)碳主要分布于高寒和溫帶地區(qū)，高寒地區(qū)占中國(guó)草地面積32.50%，碳儲(chǔ)量為21.15 PgC(占中國(guó)草地碳儲(chǔ)量的48.76%)，占據(jù)中國(guó)草地面積34.91%的溫帶地區(qū)碳儲(chǔ)量為10.54 PgC(24.30%)。 其中面積占15.21%的高寒草甸類(lèi)儲(chǔ)存了中國(guó)草地26.31%的碳。溫性草原類(lèi)和高寒草原類(lèi)也分別占中國(guó)草地總碳儲(chǔ)量的10.86%和14.49%。對(duì)中國(guó)草地總碳儲(chǔ)量具有重要作用。高寒草甸類(lèi)和高寒草原類(lèi)面積約為中國(guó)草地面積的1/4，儲(chǔ)存了中國(guó)草地土壤中約1/2的碳，說(shuō)明高寒地區(qū)草地碳儲(chǔ)量豐富。這兩類(lèi)草原主要位于青藏高原，植被類(lèi)型極為豐富且年均溫低，能緩解土壤有機(jī)質(zhì)的分解速率和增加有機(jī)質(zhì)積累，土壤碳儲(chǔ)量巨大[55]。而其他類(lèi)型草地，包括沼澤、溫性荒漠草原類(lèi)、溫帶草原性荒漠類(lèi)、溫性荒漠類(lèi)、高寒荒漠類(lèi)、高寒荒漠草原類(lèi)、暖性草叢類(lèi)、暖性灌草叢類(lèi)、熱帶草叢類(lèi)、熱帶灌草叢類(lèi)、干熱稀樹(shù)灌草叢類(lèi)碳儲(chǔ)量只有12.90 PgC，不足草地總碳儲(chǔ)量的1/3，尤其是沼澤面積和碳儲(chǔ)量都很低。

2.4 中國(guó)草地碳儲(chǔ)量估算的差異分析

2.4.1中國(guó)草地面積估算來(lái)源的差異性 按照中國(guó)植被圖估算得出中國(guó)草地面積為280×104km2[36]，336.98×104km2[38]和406×104km2[13]。而根據(jù)中國(guó)草場(chǎng)資源普查資料估算出中國(guó)草地面積差異也較大，最小為298.97 ×104km2[15]，最大達(dá)430.66 ×104km2[29]。利用衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)估算出的結(jié)果也存在較大的不確定性，基于TM和中國(guó)陸地衛(wèi)星影像(1999-2000)估算出中國(guó)草地面積為331×104km2[56]。根據(jù)2001年MODIS草地覆蓋數(shù)據(jù)得到的中國(guó)草地面積為225×104km2[57]。而基于NOAA/AVHRR(8 km)全球植被覆蓋數(shù)據(jù)，得出中國(guó)草地面積是263.22×104km2[12]。也可使用模型根據(jù)植被和氣候關(guān)系估算潛在的植被分布[58-59]，Ni等人[58]以BIOME3模型根據(jù)當(dāng)前氣候條件、CO2增強(qiáng)氣候條件、對(duì)植物生理的直接影響的氣候情景估算出中國(guó)草地面積分別為377.6×104km2，416.9×104km2和357.3×104km2。

圖1 不同類(lèi)型草地碳密度和碳儲(chǔ)量Fig.1 The carbon density and carbon storage in different grassland types注：A.各類(lèi)型草地面積; B. 各類(lèi)型草地總碳儲(chǔ)量; C.各類(lèi)型草地植被碳密度; D. 各類(lèi)型草地土壤碳密度Note: A. Area ratio; B. Total carbon storage ratio; C. Vegetation carbon density; D. Soil carbon density

不同的草地分類(lèi)系統(tǒng)和資料來(lái)源會(huì)導(dǎo)致草地面積和單位面積碳密度不同，估算的草地面積差異常會(huì)導(dǎo)致碳儲(chǔ)量估算結(jié)果差異較大。中國(guó)草地面積估算存在不確定性主要是由于中國(guó)植被圖、草場(chǎng)普查資料、衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)、模型這4種不同類(lèi)型數(shù)據(jù)來(lái)源引起的。綜合分析已有的研究估算結(jié)果，中國(guó)草地面積為184.67×104～430.66×104km2。不同來(lái)源資料所采用的中國(guó)草地面積由大到小為：草場(chǎng)普查資料>模型>中國(guó)植被圖>衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)，其中草場(chǎng)普查資料的估算值顯著大于衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)的估算值(P<0.05)。不同資料來(lái)源估算出的中國(guó)草地面積均值在274.45×104～355.04×104km2之間(圖2)。

圖2 不同來(lái)源資料的中國(guó)草地面積Fig 2 The grassland area of China in different data resources注：不同小寫(xiě)字母表示差異顯著(P<0.05)Note: different lowercase letters indicate significant difference among data resources at the 0.05 level

2.4.2草地碳庫(kù)不同估算方法的差異性 中國(guó)草地碳庫(kù)估算方法，目前主要有遙感-植被指數(shù)法、全球生物量密度法、實(shí)地調(diào)查法、模型估算法(圖3,表3)。全球生物量密度法的生物量碳儲(chǔ)量估值(3.86 PgC)顯著大于遙感植被指數(shù)法和實(shí)地調(diào)查法(P<0.05)，其次是模型估算法(2.87 PgC)。遙感-植被指數(shù)法得到的數(shù)值最小(1.08 PgC)，顯著低于全球生物量密度法和模型估算法的到的估值。4種估算方法估算出的草地土壤碳儲(chǔ)量，也是全球生物量密度法估值最大(46.04 PgC)，而估值最小的方法是模型估算法(28.88 PgC)，但4種估算方法的數(shù)值無(wú)顯著差異。4種估算方法的中國(guó)草地總碳儲(chǔ)量值之間差異也不顯著，其中全球生物量密度法的估值最大(51.24 PgC)，模型估算法估值最小(31.84 PgC)，且遙感-植被指數(shù)法、實(shí)地調(diào)查法、模型估算法估值均很相近。采用遙感-植被指數(shù)法的得到的生物量和土壤碳儲(chǔ)量估值差異最小，數(shù)值較為接近，而模型估算法得出的土壤碳儲(chǔ)量和總碳儲(chǔ)量的估值差距最大，該方法得到的數(shù)據(jù)誤差較大。

圖3 不同估算方法得到的草地生物量碳儲(chǔ)量和土壤碳儲(chǔ)量Fig.3 The biomass and soil carbon storage estimated by different methods

表3 不同方法估算出的草地碳儲(chǔ)量Table 3 The carbon storage of grassland estimated by different methods

生物量碳儲(chǔ)量 /PgCBiomass carbon storage土壤碳儲(chǔ)量 /PgCSoil carbon storage總碳儲(chǔ)量 /PgCTotal carbon storage遙感植被指數(shù)法 Vegetation indicates1.08±0.05b32.53±2.07a33.65±1.95a全球生物量密度法 Carbon density3.86±0.65a46.04±5.51a51.24±5.83a實(shí)地調(diào)查法 Field survey2.16±0.95bc32.91±3.92a35.06±4.87a模型估算法 Model2.87±0.55ac28.88±19.53a31.84±19.92a

2.4.3草地地下生物量估算的差異性 估算草地地下生物量最常見(jiàn)的方法是根冠比，但根冠比數(shù)據(jù)相對(duì)缺乏，因此以根冠比數(shù)據(jù)估算也會(huì)產(chǎn)生很大誤差。有研究表明，全球各類(lèi)植被根冠比數(shù)據(jù)中約62%都存在問(wèn)題[60]。Fan等[37]對(duì)我國(guó)17個(gè)不同類(lèi)型的草地群落進(jìn)行調(diào)查并結(jié)合文獻(xiàn)記錄數(shù)據(jù)得到根冠比范圍在0.99～52.28。Piao等[33]和方精云等[29]根據(jù)文獻(xiàn)記錄得到草地的根冠比，Piao等[33]認(rèn)為17類(lèi)草地根莖比范圍在0.45～15.68，方精云等[29]得出6類(lèi)草地類(lèi)型根莖比平均值為0.38～25。Yang等[61]通過(guò)大量的調(diào)查分析北方草地根冠比范圍為0.4～14.3。各研究中根冠比的范圍差異較大，從0.38～52.3。根冠比均值之間差異性也高達(dá)兩倍，F(xiàn)an根冠比平均值是Piao的兩倍。根據(jù)不同研究中的根冠比，得到的地下生物量估值會(huì)存在顯著差異。

3 討論

通過(guò)綜合分析已有的研究結(jié)果[12-16,28-39,41-44,54]，得到中國(guó)草地生物量碳密度平均值約為623.9 g C·m-2，土壤碳密度均值約為12.22 kg C·m-2，中國(guó)草地面積估算均值為324.47×104±57.03×104km2。根據(jù)碳密度和草地面積均值進(jìn)行估算，得出中國(guó)草地總碳庫(kù)約為41.67 PgC(其中草地生物量碳儲(chǔ)量為2.02 PgC，草地土壤碳儲(chǔ)量約為39.65 PgC)。中國(guó)草地碳儲(chǔ)量主要集中于高寒草甸類(lèi)、高寒草原類(lèi)、溫性草原類(lèi)這幾類(lèi)草原，主要位于中國(guó)北部和西部，占中國(guó)草原面積38.56%，卻儲(chǔ)存了大約中國(guó)草地土壤51.65%的碳。其中高寒草甸類(lèi)和高寒草原類(lèi)主要分布于青藏高原地區(qū)，該地區(qū)海拔高、溫度低，有機(jī)質(zhì)分解緩慢，碳儲(chǔ)量較高[62-63]，對(duì)全球碳循環(huán)具有重要意義。其他草地類(lèi)型如荒漠、沼澤、山坡等則碳儲(chǔ)量較低。中國(guó)草地碳儲(chǔ)量估算存在差異性，主要是因?yàn)椴莸孛娣e、估算方法的不同。4種不同類(lèi)型數(shù)據(jù)來(lái)源(分別為中國(guó)植被圖、草場(chǎng)清查資料、衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)、模型數(shù)據(jù))導(dǎo)致中國(guó)草地面積估算存在不確定性和差異性。中國(guó)草地面積估算低至184.67×104km2[28]，高至430.66×104km2[29]。中國(guó)草場(chǎng)清查資料中劃分了18類(lèi)植被類(lèi)型，對(duì)草地的定義中還包括了灌木和稀疏喬木的飼用植物地。中國(guó)植被圖將草地劃分為40多種類(lèi)型，對(duì)草地定義是以草本植物占優(yōu)勢(shì)的植物群落。遙感資料沒(méi)有統(tǒng)一的分類(lèi)系統(tǒng)且缺乏詳細(xì)的地面驗(yàn)證，故估算出的面積結(jié)果具有較大的差異。不同的估算方法中，根據(jù)全球生物量碳密度法得到的草地碳儲(chǔ)量估值均為最大[15]，但是全球碳密度數(shù)據(jù)庫(kù)高度簡(jiǎn)化了地球上各類(lèi)生態(tài)系統(tǒng)，且不同的植被分類(lèi)系統(tǒng)，不同的草地類(lèi)型之間群落結(jié)構(gòu)和物種組成均差異較大，故用此方法來(lái)估算中國(guó)草地碳庫(kù)可能會(huì)存在較大的誤差。實(shí)地調(diào)查法的數(shù)據(jù)較為可靠，但實(shí)際操作中較難均勻取樣，在有限的實(shí)地調(diào)查中得到的數(shù)據(jù)來(lái)推算整個(gè)地區(qū)的碳儲(chǔ)量也存在較大誤差。模型估算法中生物量碳儲(chǔ)量估算值較高，且估值差異較大，可能與其模型自身適用性和估算精度有關(guān)，獲取驅(qū)動(dòng)模型所需的數(shù)據(jù)也較為困難。遙感-植被指數(shù)法結(jié)合實(shí)地調(diào)查法，可以更為準(zhǔn)確的反映中國(guó)草地碳庫(kù)的真實(shí)情況。而根冠比的不同，同樣會(huì)導(dǎo)致地下生物量估算存在很大不確定性，可能會(huì)大大低估草地生態(tài)系統(tǒng)的碳儲(chǔ)存能力，亟待更精確的各種草地類(lèi)型的根冠比數(shù)據(jù)。

4 結(jié)論

中國(guó)草地碳庫(kù)在全球及區(qū)域尺度上對(duì)全球碳平衡均具有很重要的意義，特別是草原土壤碳庫(kù)。草地中植物根系龐大，且地下生物量占據(jù)很大的比例，草地碳儲(chǔ)量的估算具有很大的不確定性，估算面積、草地分類(lèi)、土壤分類(lèi)、估算方法、數(shù)據(jù)收集、土壤采樣等均是碳蓄積量估算誤差的重要因素。應(yīng)進(jìn)一步完善我國(guó)草地分類(lèi)系統(tǒng)和土壤分類(lèi)的標(biāo)準(zhǔn)和劃分依據(jù)，進(jìn)一步完善土壤剖面實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，進(jìn)一步開(kāi)展地下生物量碳和土壤碳的研究，盡可能獲取地下生物量數(shù)據(jù)，從而準(zhǔn)確的評(píng)估中國(guó)草地生態(tài)系統(tǒng)的碳儲(chǔ)量，這將對(duì)正確認(rèn)識(shí)我國(guó)草地在全球碳庫(kù)的地位具有重要的意義。CO2濃度升高、溫度升高、降水格局改變、土地利用變化等都會(huì)導(dǎo)致草地有機(jī)碳庫(kù)的變化，目前多只考慮單一因子或部分因子對(duì)草地碳庫(kù)的影響，應(yīng)開(kāi)展系統(tǒng)的綜合研究，加強(qiáng)多因子對(duì)草地碳儲(chǔ)量動(dòng)態(tài)變化、退化機(jī)理和生態(tài)影響的研究，這對(duì)草地生態(tài)系統(tǒng)乃至陸地生態(tài)系統(tǒng)碳平衡具有非常重要的作用。