許小明， 田起隆， 孫景梅， 王浩嘉， 王妙倩， 易海杰， 何 亮， 張曉萍,

(1.西北農(nóng)林科技大學水土保持研究所，黃土高原土壤侵蝕與旱地農(nóng)業(yè)國家重點實驗室，陜西 楊陵 712100；2.中國科學院水利部水土保持研究所，陜西 楊陵 712100；3.國家林業(yè)和草原局西北林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設(shè)計院，旱區(qū)生態(tài)水文與災(zāi)害防治重點實驗室，西安 710048)

陸地生態(tài)系統(tǒng)碳庫與全球氣候變化的關(guān)系是當前科學界廣泛關(guān)注和研究的熱點環(huán)境問題之一。土壤碳庫構(gòu)成了陸地生態(tài)系統(tǒng)碳庫的主體，大部分以土壤有機碳的形式存在。森林土壤碳庫約占全球土壤有機碳碳庫的73%，對維持陸地生態(tài)系統(tǒng)碳庫的穩(wěn)定與生態(tài)平衡，調(diào)節(jié)因化石燃料大量燃燒、毀林和土地利用方式轉(zhuǎn)變排放的CO所導致的全球氣候變暖意義重大。植樹造林和植被恢復等措施以及積極的土地利用方式變化能夠有效吸收大氣中的CO，減少溫室氣體在大氣中濃度的過程和活動，是實現(xiàn)碳中和的主要生態(tài)碳匯途徑。因此，陸地生態(tài)系統(tǒng)固碳效能評估、變化和潛力分析是目前全球氣候環(huán)境變化研究的熱點問題，也是實現(xiàn)生態(tài)環(huán)境保護和高質(zhì)量發(fā)展的必由之路。

過去陸地生態(tài)系統(tǒng)土壤碳匯的研究主要聚焦全球、國家、地區(qū)和流域等不同尺度范圍內(nèi)土地利用類型轉(zhuǎn)變情景下，以及人工林和天保林在不同恢復時間下土壤固碳能力的估算；影響土壤固碳能力因素(氣候、土地利用方式、植被類型、根系、土壤微生物、枯落物和林分管理等因素)的分析；土壤碳匯的環(huán)境效應(yīng)評價等方面。這些研究有助于明晰植被恢復過程中土壤有機碳儲量的時空分布規(guī)律和理解其增加土壤碳匯的重要作用及機理機制。天然林具有豐富的生物多樣性和良好的生態(tài)功能，在維持陸地生態(tài)系統(tǒng)平衡方面發(fā)揮主導作用。從植被演替的角度分析植被恢復的土壤固碳功能及其變化有助于深入理解典型黃土區(qū)植被長期恢復過程中的重要生態(tài)意義，揭示天保工程的環(huán)境效應(yīng)，促進黃土高原半干旱、半濕潤地區(qū)人工水土保持林建設(shè)和自然恢復，推進國家雙碳目標的落實。姚小萌和Fu等雖然對子午嶺林區(qū)植被恢復的土壤固碳功能進行了研究，但在演替階段、分層土壤碳匯效應(yīng)以及影響因素分析等方面不夠精細。其精細化研究是黃土高原生態(tài)保護和高質(zhì)量發(fā)展的需要，仍應(yīng)深入研究和探討。

從評估植被演替對土壤碳匯效應(yīng)影響的角度出發(fā)，本研究旨在回答2個科學問題：(1)黃土高原天然次生林區(qū)不同植被演替階段的土壤碳匯效應(yīng)呈現(xiàn)怎樣的變化特征？(2)哪些植被因素影響了土壤有機碳儲量的時空變化?子午嶺地區(qū)覆蓋了完整的植被演替序列，對于開展植被恢復的長期固碳效應(yīng)研究具有很好的代表性?；诖?，本文以子午嶺地區(qū)為例，定量評估和對比分析了該區(qū)150年以來8個演替階段的不同植被類型對增加土壤碳儲量的作用，植被長期恢復的環(huán)境效益評價為科學、有效管理黃土高原生態(tài)系統(tǒng)碳庫，制定相應(yīng)政策，實現(xiàn)國家碳達峰與碳中和的目標提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

子午嶺地處黃土高原中部偏南位置，為涇河與洛河兩大水系的分水嶺，總面積約為2.3萬km。屬暖溫帶半干旱、半濕潤氣候區(qū)，多年平均氣溫7.4 ℃，年均降水量576.7 mm，7—9月降水量占全年降水總量的60%以上。土壤類型以灰褐土為主，土層淺薄，山區(qū)一般在1 m以下，部分地區(qū)可達1.5—2.0 m。

1866年以來，子午嶺地區(qū)經(jīng)歷了150多年的自然恢復過程，形成了森林茂密的天然次生林景觀，部分地區(qū)已經(jīng)演替到氣候頂級階段，是研究黃土覆蓋區(qū)植被演替規(guī)律的天然場所。林分郁閉度一般在0.7以上，主要林分類型包括山楊(Dode.)、白樺(Suk.)、油松(Carr.)和遼東櫟(Mary.)等。林下草灌發(fā)育，主要灌木種類有白刺花((Franch.) Skeels.)、黃薔薇(Hemsl.)、沙棘(Linn.)、胡枝子(Turcz.)和繡線菊(L.)等；草本種類主要包括白羊草((L.) Ken)、披針苔草(C. B. Clarke.)和長芒草(Trin.)等。林地枯落物蓋度接近100%，厚度在2～5 cm。本研究所指范圍即為子午嶺在北洛河流域中游的區(qū)域(35°13′06″—37°04′02″N，108°11′03″—109°72′05″E)，屬于典型的黃土高原丘陵溝壑地貌，海拔598～1 805 m(圖1)。

1.2 樣地設(shè)置與群落調(diào)查

據(jù)鄒厚遠等對子午嶺北部近150年以來植被演替階段的調(diào)查研究指出，該地區(qū)存在完成的植被演替序列，即棄耕地→草本群落→灌叢群落→先鋒喬木群落→頂級喬木群落。考慮到草本群落不同恢復時間對群落特征及土壤性質(zhì)的影響差異，周印東等將其細分為2個階段，即先鋒草本群落和白羊草。此外，鄒厚遠等和雷利平等研究認為，油松是子午嶺地區(qū)自然演替的喬木亞頂級階段，考慮到物種的自身特性及更新條件，油松會逐漸發(fā)育為油松—遼東櫟混交林，進而向氣候頂級遼東櫟過渡。基于此，本研究綜合考慮了以往研究對子午嶺地區(qū)150年以來8個植被演替階段的劃分結(jié)果，進行樣地設(shè)置和野外調(diào)查。植物群落的正向演替順序依次為：坡耕地(0年)、撂荒10年草地(10年)、撂荒20年草地(20年)、白刺花(30—50年)、白樺(70年)、油松(120年)、油松—遼東櫟混交林(135年)和遼東櫟(150年)。

富縣與黃陵縣處于北洛河流域中游子午嶺核心區(qū)，在植被演替過程中具有很好的代表性。2020年9月2—30日在設(shè)置的26塊坡位和海拔等立地條件基本相似，處于8個不同演替階段的典型植被類型標準樣地內(nèi)開展了群落特征調(diào)查(圖1和表1)。這些樣地處于相似的降雨、溫度和海拔等立地條件下，樣地植被與土壤有機碳的關(guān)系受空間距離等的影響較弱，與已有研究表述一致。利用奧維互動地圖軟件(版本：8.9.3)獲取了樣地的地理位置、坡位、坡向和海拔等環(huán)境因子信息，基于樣帶法實測了林分郁閉度和密度。喬木、灌木和草本樣方大小依次為20 m×20 m，10 m×10 m和1 m×1 m。分別對標準樣地內(nèi)的喬木或灌木樹種選取3個典型株，測量樹高和胸徑(基徑)，并對林下主要草本種類進行調(diào)查記錄。草本群落方面，選取3個典型小樣方進行蓋度調(diào)查。文章在對比不同演替階段數(shù)據(jù)時，采用同一階段陰陽坡數(shù)據(jù)的平均值。在對比不同土地利用類型數(shù)據(jù)時，2個撂荒草本群落均值代表草地，4個喬木群落均值代表喬木。

注：A、B、C、D、E、F、G、H分別為農(nóng)地、撂荒10年草地、撂荒20年草地、白刺花、白樺、油松、遼東櫟—油松混交林、遼東櫟。下同。

表1 子午嶺地區(qū)野外植被調(diào)查樣地基本信息

1.3 土壤樣品采集與有機碳含量測定

經(jīng)過較為全面的野外勘察和調(diào)研走訪之后，于2020年9月2—30日在所選樣地坡面植被長勢良好，分布比較均一的地段設(shè)置標準樣地，選擇優(yōu)勢種代表性株2株，距離樹干順坡方向1 m處，開挖2個土壤剖面。分3層即0—5，5—20，20—40 cm分別取樣，每層共計4個重復。利用100 cm環(huán)刀分層采集原狀土，并逐層采集散狀土，每層保證多點混合取樣，然后裝入已編號的塑封袋中。

將野外采集的土壤樣品帶回室內(nèi)，平攤在紙上，將樣品中的侵入物(枯落物、植被根系、石礫和土壤動物糞便等)全部剔除。保證土壤樣品充分混合均勻，放置在室內(nèi)通風處，以待陰干(大約7天)，經(jīng)過研磨、過篩(2 mm孔徑)和稱重。于2020年12月14—17日采用重鉻酸鉀外加熱法測定樣品土壤有機碳含量，計算了土壤有機碳含量，采用環(huán)刀法測定了土壤容重。

1.4 土壤有機碳密度計算

土壤有機碳儲量通過土壤有機碳密度來評價。計算過程為：

某一土層中儲存的土壤有機碳密度SOC(kg/m)的計算公式

SOC=(1-)10

式中：SOC為土壤有機碳密度(kg/m)；為土壤有機碳含量(%)；為土壤容重(g/cm)；為土層厚度(cm)；為直徑>2 mm的石礫占土壤樣品體積的百分比(%)。

當某一土體剖面包括層土壤，則可以通過公式計算該剖面的土壤有機碳密度SOC。

傳統(tǒng)上都是根據(jù)1 m深的土層厚度來估算土壤有機碳儲量，本研究是根據(jù)子午嶺地區(qū)土層淺薄的客觀實際，基于野外實測的土壤剖面深度(0—40 cm)來計算。

1.5 枯落物蓄積量調(diào)查

野外植被群落調(diào)查期間，在坡面標準樣地內(nèi)隨機選取了3個31.7 cm×31.7 cm的枯落物小樣方，收集枯落物樣品至塑封袋中，避免擠壓破壞葉片結(jié)構(gòu)。將枯落物樣品平鋪放置在室內(nèi)通風處，自然風干大約3天后稱重，即可計算出各林分類型單位面積內(nèi)枯落物的蓄積量(t/hm)。本研究使用的白刺花和草地枯落物蓄積量數(shù)據(jù)參考欒莉莉等與汪建芳等在延安市安塞水土保持實驗站和野外調(diào)查的研究結(jié)果。同一植被類型選擇2～6塊樣地，每塊地隨機布設(shè)3塊枯落物樣方，數(shù)據(jù)具有代表性。

1.6 植被根系生物量測定

喬灌木群落，在土壤剖面附近且距離典型株主干0.5 m左右的地方進行根系采集，草本群落和農(nóng)地則選取植被長勢較為均一的地段采集根系，以降低空間異質(zhì)性導致的誤差。首先，貼地表剪除了地上全部植被并清除了地表枯落物，然后利用直徑7 cm、高20 cm的根鉆分3層即0—5，5—20，20—40 cm取樣，每層包括4個重復。鑒于細根(直徑≤2 mm)具有提高凈初級生產(chǎn)力和重要的土壤養(yǎng)分歸還功能，因此本研究主要針對細根開展生物量的測定。2020年9月2日至10月10日，將樣品放置在孔徑為0.2 mm的土壤篩中進行根系的沖洗，所有挑選出的細根分別裝在紙袋中，在75 ℃下烘干48 h直至恒重，借助天平稱重后即可計算樣地的根系生物量。

1.7 數(shù)據(jù)處理

采用One-way ANOVA法和最小顯著差異法(LSD)檢驗不同演替序列中土壤有機碳含量、儲量、枯落物儲量和細根生物量等方面的差異(=0.05)。相關(guān)性分析中，細根生物量與枯落物儲量為0—40 cm數(shù)據(jù)。各數(shù)據(jù)均使用Microsoft Excel 2010和SPSS 26.0軟件處理，使用Origin 8.6軟件繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤有機碳平均含量隨植被演替變化

通過對不同演替階段研究樣地3個土層深度的土壤有機碳含量進行加權(quán)平均計算，得到0—40 cm土層深度的土壤有機碳平均含量。由圖2可知，從農(nóng)地演替到氣候頂級遼東櫟階段，土壤有機碳平均含量整體呈現(xiàn)出增加的變化趨勢，其中以坡耕地到草本群落階段的增加最為突出且表現(xiàn)出顯著差異。喬木階段表現(xiàn)為波動持穩(wěn)的狀態(tài)，說明在該階段土壤有機碳含量已經(jīng)達到最大恢復潛力。喬木群落白樺、油松、遼東櫟—油松混交林和遼東櫟與撂荒10，20年草本群落的土壤有機碳平均含量存在顯著性差異(<0.05)，草本群落與坡耕地也表現(xiàn)為差異顯著(<0.05)，表明植被演替促進了土壤有機碳含量的增加。坡耕地土壤有機碳平均含量最小，為6.4 g/kg；油松階段達到峰值，為20.4 g/kg，油松為坡耕地的3.2倍。

注：土層深度為0—40 cm；圖柱上方不同小寫字母表示同一土層不同植被類型間差異顯著(P<0.05)；不同大寫字母表示同一植被類型不同土層間差異顯著(P<0.05)。下同。

2.2 不同土層土壤有機碳含量隨植被演替變化

由圖3可知，不同土層土壤有機碳含量隨植被演替總體表征為增加的趨勢，0—5 cm土層增加幅度最大。不同演替階段同一土層對比來看，0—5 cm土層，喬木群落白樺、油松、遼東櫟—油松混交林、遼東櫟與灌木群落白刺花和撂荒20年草本群落的土壤有機碳含量總體上存在顯著性差異，坡耕地與喬木、灌木和草本群落差異均顯著(<0.05)，該土層土壤有機碳含量在喬木階段達到穩(wěn)定狀態(tài)，可能受林地凋落物生物質(zhì)碳輸入的影響；5—20，20—40 cm土層，坡耕地、撂荒草地土壤有機碳含量與其他階段差異顯著(<0.05)(圖3)。植被演替對各土層土壤有機碳含量均有改善，比較而言，喬灌林地對深層土壤改善作用大于草地和農(nóng)地。同一演替階段不同土層對比來看，除坡耕地外，其他7個演替階段0—5 cm土層土壤有機碳含量與其他2個土層差異顯著(<0.05)。與0—5 cm土層比較，5—20，20—40 cm土層土壤有機碳含量減少幅度分別為28.3%～66.6%和35.8%～81.3%(圖3)。

圖3 植被演替不同階段不同土層土壤有機碳含量

2.3 不同土層土壤有機碳儲量隨植被演替變化

由圖4可知，不同土層土壤有機碳儲量隨植被演替表現(xiàn)出波動增加的變化特征。坡耕地0—40 cm土層土壤有機碳儲量與其他7個演替階段差異顯著(<0.05)；撂荒20年草地與白刺花差異不顯著，除白樺外，其他3個喬木群落與白刺花和撂荒10年草地差異總體不顯著，說明林地和草地對0—40 cm土層土壤有機碳儲量的增加作用差異不明顯。0—5 cm土層，坡耕地與喬木、灌木和草本群落土壤有機碳儲量差異顯著(<0.05)，表明植被恢復有助于提高土壤碳庫；5—20，20—40 cm土層，坡耕地與撂荒草地土壤有機碳儲量整體上與其他階段差異顯著(<0.05)，這表明土層越深，喬木林地的土壤固碳能力越優(yōu)于草地和農(nóng)地。

圖4 植被演替不同階段不同土層土壤有機碳儲量

將研究區(qū)8個植被演替階段土壤有機碳儲量按照土地利用類型進行歸類，分析表明農(nóng)地與草地、灌木和喬木差異顯著(<0.05)，土壤有機碳儲量分別在草地和喬木類型得到了顯著性增加(<0.05)。與農(nóng)地相比，草地和灌木分別增加了71.5%和95.7%，喬木增加最為顯著(129.7%)(圖5)，說明林地較草地土壤固碳功能更加突出。

圖5 不同土地利用類型土壤有機碳儲量

對比不同土地利用類型不同土層土壤有機碳儲量百分比，可以看出，從農(nóng)地到草地，0—5，5—20 cm土層土壤有機碳儲量表現(xiàn)出明顯增加的變化趨勢，從草地到灌木和喬木類型，則呈現(xiàn)出不顯著減少的變化特征；20—40 cm土層土壤有機碳儲量則表征為先顯著減少后緩慢增加的變化特征(表2)。喬灌林地0—20 cm土層土壤有機碳儲量占比的下降主要受土壤容重降低所影響，而20—40 cm土層占比的提高得益于植被恢復促進了土壤有機碳含量的增加。

表2 子午嶺地區(qū)不同土地利用類型不同土層土壤有機碳儲量百分比 單位：%

2.4 土壤有機碳儲量變化的植被影響因素分析

由圖6可知，研究區(qū)農(nóng)地無枯落物蓄存，喬木分別是灌木和草地的5.1，10.8倍。油松、遼東櫟—油松混交林、遼東櫟與其他植被類型枯落物蓄積量差異顯著(<0.05)，白樺與撂荒10年草地、農(nóng)地差異顯著(<0.05)。白樺以前，白刺花與撂荒草地、農(nóng)地枯落物蓄積不明顯，表明枯落物的蓄存很大程度上受恢復階段及相應(yīng)植被類型的影響。

圖6 植被演替不同階段枯落物蓄積量與細根生物量

從農(nóng)地到喬木階段，0—40 cm土層總細根生物量和不同土層細根生物量均呈現(xiàn)出增加的變化趨勢。遼東櫟—油松混交林、遼東櫟總體與其他植被類型差異顯著(<0.05)。與農(nóng)地相比，草地、灌木和喬木總細根生物量分別增加了19.2%，69.9%和99.5%，植被演替促進了細根生物量的提高，但不同植被類型間的差異與其生物學特性密切相關(guān)。

將8個植被演替階段的枯落物蓄積量和細根生物量分別與0—40 cm土層土壤有機碳儲量進行回歸分析發(fā)現(xiàn)，二者相關(guān)系數(shù)分別為0.580 3和0.248 5，表明枯落物較細根生物量更有利于增加土壤有機碳儲量，但土壤有機碳儲量的增加還可能受到其他因素(如根系分泌物和微生物等)的影響。

2.5 不同土層土壤有機碳儲量的相關(guān)性分析

由圖7可知，8個植被演替階段下0—5，0—20 cm土層土壤有機碳儲量與恢復年限均存在極顯著的冪函數(shù)關(guān)系(<0.001)。土壤有機碳儲量表現(xiàn)為在草地階段迅速增加，灌木階段緩慢增加，喬木階段基本達到穩(wěn)定的變化特征，表明研究區(qū)植被恢復的土壤碳匯效應(yīng)并非線性的，土壤固碳潛力存在一定的閾值。

圖7 土壤有機碳儲量與恢復年限耦合關(guān)系及不同土層土壤有機碳相關(guān)關(guān)系

0—5，0—20 cm土層與0—40 cm土層土壤有機碳儲量相關(guān)性分析表明，二者均存在極顯著的線性相關(guān)關(guān)系(<0.001)，相關(guān)系數(shù)分別為0.87和0.94(圖7)，說明不同土層土壤固碳功能均有呈植被演替增加的趨勢。

3 討 論

3.1 土壤有機碳含量及儲量對植被演替過程的響應(yīng)

子午嶺地區(qū)經(jīng)過150年左右的自然恢復過程，土壤有機碳含量及其儲量得到了明顯蓄積，表現(xiàn)為演替前期增加快速，后期趨向穩(wěn)定的變化特征，這與已有研究結(jié)果基本相似，表明植被恢復具有顯著的土壤碳匯功能，有助于應(yīng)對全球CO排放壓力。與農(nóng)地相比，草地和喬木階段土壤有機碳儲量增加顯著(<0.05)，表現(xiàn)出2個明顯的躍變期。草地與喬木差異顯著(<0.05)，受演替前期草地凈初級生產(chǎn)力與枯落物、植被根系輸入量少，而演替后期喬木大量枯落物和細根生物量輸入，較高的林地郁閉度以及枯落物覆蓋導致相對較低的土壤溫度及較弱的分解速率的影響。黎鵬等對陜西延安市安塞區(qū)退耕5年的不同恢復植被類型土壤有機碳儲量的對比分析表明，0—20 cm土層表現(xiàn)為刺槐優(yōu)于撂荒草地，這與本研究得出的喬木大于草地的結(jié)論一致。

撂荒10年草地土壤有機碳儲量較20年草地偏高，可能由于前者較多的植被細根生物量輸入、較高海拔導致相應(yīng)較弱的土壤呼吸作用的影響(圖6，表1)。灌木群落白刺花較高的枯落物蓄積量和細根生物輸入量，導致土壤有機碳儲量較草地偏高。同理，這些植被因素也是導致白刺花土壤有機碳儲量低于喬木群落的主要原因(圖6)。喬木群落不同演替階段對比來看，白樺林地土壤有機碳儲量最高(9.4 kg/m)，其次為油松林地(8.7 kg/m)與遼東櫟林地(7.8 kg/m)，遼東櫟—油松混交林地最低(6.8 kg/m)。這可能由于白樺與油松林地的土壤異養(yǎng)呼吸速率較遼東櫟—油松混交林地偏低，導致其碳匯功能相對較高。

陸地生態(tài)系統(tǒng)的土壤碳匯功能與土地利用方式緊密相關(guān)。本研究認為，土地利用方式變化驅(qū)動下植被類型的轉(zhuǎn)變以及恢復時間的長短是導致子午嶺地區(qū)不同植被演替階段土壤有機碳儲量存在差異的主要原因。研究區(qū)喬木林地碳匯能力最高，其次是灌木、草地，農(nóng)地最低(圖5)。不同土層土壤有機碳儲量均呈現(xiàn)出增加的變化趨勢，0—5 cm土層增加最為明顯，其次為5—20，20—40 cm土層，存在明顯的表聚效應(yīng)(表2)，這與許明祥等、韓新輝等和姚小萌得出的研究結(jié)果一致。0—5，5—20 cm土層土壤有機碳儲量表現(xiàn)為草地階段迅速增加，灌木階段緩慢增加，喬木階段基本達到穩(wěn)定的變化特征?；謴统跗谟捎诓荼救郝渖锒鄻有缘脑黾雍偷厣?、地下生物質(zhì)碳的輸入，減輕了土壤侵蝕程度，導致土壤有機碳含量迅速增加；喬木階段盡管受枯落物的大量輸入以及植被根系的共同影響(圖6)，但由于植被根系和微生物呼吸作用的加強，故土壤有機碳儲量增加不明顯。在20—40 cm土層，草地土壤有機碳儲量增加不明顯(5.9%)，灌木和喬木則分別增加了32.1%和61.2%。由于草地根系較淺，底層土壤的固碳效果較弱，而喬木和灌木屬于深根植物，對20—40 cm土層影響也比較明顯。另外土壤微生物和土壤動物等也是引起不同次生演替階段、不同土層深度土壤有機碳儲量差異的原因。整個演替過程中，0—20 cm土層與0—40 cm土層土壤有機碳儲量存在極顯著的線性相關(guān)關(guān)系(<0.001)，這與黎鵬等對黃土高原半干旱地區(qū)植被恢復措施下不同土層土壤有機碳儲量相關(guān)性分析的研究結(jié)果相一致。

3.2 植被演替過程中土壤有機碳儲量估算的意義

通過評價子午嶺地區(qū)次生植被演替的土壤碳匯效應(yīng)，有利于明晰不同演替階段各植被類型的土壤固碳功能，促進科學、有效管理黃土高原生態(tài)系統(tǒng)碳庫，提高土壤固碳潛力，為實現(xiàn)國家雙碳目標提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐和理論依據(jù)。陸地生態(tài)系統(tǒng)碳儲量的增加應(yīng)從增加輸入量、減少輸出量以及增加穩(wěn)定性等幾個角度來考慮?？紤]陸地自然帶的分布規(guī)律，遵循植被自然演替規(guī)律是增加碳素輸入，提高土壤碳匯能力的前提。合理調(diào)整土地利用方式，恢復退化土地，進而提高植被生產(chǎn)力。針對不同的土地利用方式，應(yīng)采取適宜的固碳策略。農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)方面，推廣免耕，實施秸桿還田；促進草地生態(tài)系統(tǒng)自然演替，保護現(xiàn)有草場面積、因地制宜實施輪封輪牧、禁牧；保護天然次生林，營造混交林，提高森林覆蓋率，撫育管理人工林，減少對枯落物的擾動。減輕水土流失和碳的淋溶損失，增加貼地表蓋度以降低土壤溫度，進而減少土壤呼吸，以降低土壤碳素的輸出。

4 結(jié) 論

(1)子午嶺地區(qū)150年次生植被演替過程明顯提高了土壤有機碳含量和儲量，碳匯效應(yīng)顯著。與灌木和草本群落相比較，演替后期喬木群落土壤固碳功能更強。不同土層土壤的固碳能力均隨植被恢復呈現(xiàn)出增加的變化趨勢，土壤有機碳存在明顯的表層富集現(xiàn)象。

(2)枯落物蓄積量和細根生物量的增加，有利于提高土壤碳匯功能。土壤碳素輸入和土壤碳素輸出共同影響著土壤碳儲量的變化，林地枯落物應(yīng)當受到保護。

(3)植被恢復有利于土壤有機碳的保護，研究結(jié)果有助于促進黃土高原地區(qū)植被自然恢復和長期演替，以提高土壤的固碳潛能。

致謝：感謝陜西省延安市吳起縣吳起高級中學馮學慧和吳起鎮(zhèn)林業(yè)站白云斌，以及課題組賀潔、鄒亞東、薛帆在野外植被調(diào)查和土壤采樣提供的幫助。感謝北京師范大學程卓在文章修改過程中的指導和幫助。