草坪生態(tài)系統(tǒng)中碳匯與碳源的研究進(jìn)展

高偉平，熊 雪，周 禾

（中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)草地研究所，北京100193）

自工業(yè)革命以來(lái)，由于土地利用變化和化石燃料大量使用等人類(lèi)活動(dòng)的不斷加強(qiáng)，大氣中CO2、CH4、N2O等主要溫室氣體的濃度不斷上升。由人類(lèi)活動(dòng)所排放的溫室氣體導(dǎo)致的溫室效應(yīng)約占全球總溫室效應(yīng)的70%以上［1］，而其中CO2濃度的持續(xù)上升是引起全球氣候變暖的主要原因［2］。故以CO2為核心的全球碳循環(huán)過(guò)程研究迅速成為全球氣候變化研究的熱點(diǎn)。

隨著城市化的不斷推進(jìn)，城市的用地面積不斷增加，使得城市化在陸地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)中的影響越來(lái)越大。據(jù)估計(jì)，目前世界人口幾乎一半都生活在城市，并且到2025年這個(gè)比例將達(dá)到58%［3］。草坪是城市綠地系統(tǒng)的重要組成部分，它在提供人們休閑、娛樂(lè)和美學(xué)功能的同時(shí)，也具有調(diào)節(jié)城市小氣候中碳氧平衡的作用［4］，其面積也在隨著城市面積的擴(kuò)大而增加，且已經(jīng)成為城市生態(tài)系統(tǒng)的重要部分之一［5］。因此，開(kāi)展城市草坪生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)的研究，對(duì)揭示城市化對(duì)陸地生態(tài)系統(tǒng)碳平衡的影響，準(zhǔn)確評(píng)估城市草坪生態(tài)系統(tǒng)的碳匯貢獻(xiàn)等都具有十分重要的作用。

生態(tài)系統(tǒng)CO2凈交換量（Net Ecosystem CO2Exchange，NEE）是衡量生態(tài)系統(tǒng)碳氧平衡和碳匯與碳源動(dòng)態(tài)的關(guān)鍵指標(biāo)，它是生態(tài)系統(tǒng)群落總光合與群落總呼吸之間平衡的結(jié)果。但是，目前國(guó)內(nèi)外絕大部分NEE的實(shí)測(cè)研究都集中在森林、草原、農(nóng)田和濕地生態(tài)系統(tǒng)，對(duì)城市草坪生態(tài)系統(tǒng)NEE的研究鮮有報(bào)道，大量的研究還主要集中在草坪植物初級(jí)生產(chǎn)力、生物量動(dòng)態(tài)和土壤有機(jī)碳動(dòng)態(tài)等方面，因此，本研究從NEE的相關(guān)研究中綜述了國(guó)內(nèi)外關(guān)于城市草坪生態(tài)系統(tǒng)中碳匯與碳源的研究進(jìn)展。

1 草坪生態(tài)系統(tǒng)中碳匯與碳源的相關(guān)研究

1．1 草坪植物生物量、葉面積指數(shù)和凈初級(jí)生產(chǎn)力 草坪植物生物量由地上部分生物量和地下部分生物量組成，其積累程度與草坪的再生能力、恢復(fù)能力和定植速度等有密切關(guān)系，是評(píng)價(jià)草坪品質(zhì)的指標(biāo)。同時(shí)，草坪群落地上和地下生物量的比例（F／C）也是衡量植物群落光合固碳能力的重要指標(biāo)。F／C值大，表明群落光合固碳效率高［6］。葉面積指數(shù)（LAI）是衡量植被覆蓋度的一個(gè)指標(biāo)，它的大小可以直接影響到植被覆蓋下土壤的微氣候［7］，也對(duì)植被固碳能力有重要影響。郝彥賓等［8］發(fā)現(xiàn)，在土壤水分不缺乏的情況下，CO2通量與葉面積指數(shù)和地上生物量之間具有很好的相關(guān)性。凈初級(jí)生產(chǎn)力（NPP）是綠色植物通過(guò)光合作用同化的有機(jī)物質(zhì)總量減去由于呼吸損失的那部分，即單位面積與單位空間內(nèi)綠色植物光合作用產(chǎn)物的凈積累。對(duì)于草地群落而言，初級(jí)生產(chǎn)力的形成是碳素向群落內(nèi)輸入的主要途徑［9］。因此，它也是反映植物固碳能力的一個(gè)重要指標(biāo)。

不同草坪植物地上和地下生物量的比例不同。孫吉雄和張志豪［10］對(duì)甘肅幾種草坪草地上、地下生物量比較的結(jié)果顯示，狗牙根（Cynodon dactylon）的F／C為4．87，結(jié)縷草（Zoysia japonica）的 F／C為18．24，匍匐剪股穎（Agrostis stolonifera）的F／C為2．52，粗莖早熟禾（Poa trivialis）的F／C為4．86。梁曦等［11］研究灌水對(duì)冷季型混播草坪生物量影響表明，由高羊茅（Festuca arundinacea）、草地早熟禾（Poa pratensis）和多年生黑麥草（Lolium perenne）以7∶2∶1比例組成的混播草坪的F／C值在0．60～1．84。我國(guó)內(nèi)蒙古草地早熟禾、紫羊茅（F．rubra）、高羊茅、多年生黑麥草等不同比例混播草坪的F／C 值在1．0～2．1［12］。同樣，不同種或同一種不同品種的草坪植物的LAI也不相同。余高鏡等［13］對(duì)外引高羊茅品種生物學(xué)特性的研究指出，39個(gè)高羊茅品種的LAI在0．28～31．32。鄭鋒先等［14］對(duì)青島市園林綠地綠量的研究也指出，早熟禾、黑麥草和高羊茅的LAI分別為3．68、4．87和6．43。宗海波［15］對(duì)山東濱州常用地被植物生態(tài)效益的研究指出，溝葉結(jié)縷草（Z．matrella）的LAI為8．99，黑麥草“過(guò)度顯”品種的LAI為11．05，“特高”品種為10．64。

對(duì)草坪生態(tài)系統(tǒng)NPP的測(cè)定結(jié)果顯示，其具有較高的固碳能力。溫家石［16］發(fā)現(xiàn)，浙江臺(tái)州街道上草坪的NPP為（0．6±0．1）t·hm－2·a－1，公園、校區(qū)和居民區(qū) 草 坪 的 NPP 為（16．3±2．3）t·hm－2·a－1。Falk［17］也發(fā)現(xiàn)，美國(guó)沃納德克里克市草坪的地上NPP為1．0t·hm－2·a－1。此外，美國(guó)柯林堡市草坪的地上NPP為1．75t·hm－2·a－1［18］，弗朗特里戈市草坪的地上NPP是2．2t·hm－2·a－1［19］。

F／C、LAI和NPP這3個(gè)指標(biāo)都是反映植物光合固碳能力最重要的依據(jù)，同時(shí)也是研究生態(tài)系統(tǒng)功能和碳循環(huán)最基本的數(shù)量特征，可以估測(cè)生態(tài)系統(tǒng)吸收碳和儲(chǔ)存碳的能力。但不足之處是不同類(lèi)型的草坪植物F／C、LAI和NPP數(shù)值差異較大，這給估計(jì)整個(gè)草坪生態(tài)系統(tǒng)的碳吸存能力帶來(lái)很大困難。總而言之，對(duì)于城市草坪生態(tài)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，高的F／C、LAI和NPP可以說(shuō)明其吸收碳和儲(chǔ)存碳的能力很強(qiáng)，很可能是一個(gè)強(qiáng)的碳匯。

1．2 草坪土壤有機(jī)碳積累變化動(dòng)態(tài) 草地生態(tài)系統(tǒng)中碳素主要貯存在地下土壤碳庫(kù)中，土壤中的碳貯量占草地中總碳貯量的90%，所以說(shuō)草地植被地上生物量中的碳貯量與土壤中的碳貯量相比非常少。土壤碳包括土壤有機(jī)碳和無(wú)機(jī)碳，由于土壤無(wú)機(jī)碳的更新周期很長(zhǎng)，所以土壤有機(jī)碳的動(dòng)態(tài)是決定草地生態(tài)系統(tǒng)碳平衡的主要因子［20］。此外，土壤有機(jī)碳主要分布于土壤上層1m深度以?xún)?nèi)，其含量是進(jìn)入土壤的植物殘?bào)w等有機(jī)質(zhì)的輸入與以土壤微生物分解作用為主的有機(jī)質(zhì)的損失之間的平衡。而土壤有機(jī)碳庫(kù)存量與進(jìn)入土壤的植物凋落物和地上生物量呈線性正相關(guān)關(guān)系［21］。

近幾年，關(guān)于土壤有機(jī)碳動(dòng)態(tài)的研究很多，已成為全球環(huán)境變化研究的三大熱點(diǎn)之一［22］。且研究?jī)?nèi)容主要集中在土壤有機(jī)碳密度和積累速率以及土地利用和覆蓋變化對(duì)土壤有機(jī)碳含量的影響等方面。對(duì)城市草坪生態(tài)系統(tǒng)而言，由于受人為管理措施影響較大，草坪土壤往往具有更高的土壤有機(jī)碳密度。Richard等［23］在對(duì)美國(guó)巴爾的摩市和丹佛市住宅區(qū)草坪土壤有機(jī)碳儲(chǔ)存量的研究中發(fā)現(xiàn)，巴爾的摩市住宅區(qū)草坪土壤0～20cm和0～1m土層有機(jī)碳密度比當(dāng)?shù)剞r(nóng)村天然森林幾乎高出2倍；丹佛市住宅區(qū)草坪（建坪時(shí)間＞25年）土壤有機(jī)碳密度比當(dāng)?shù)靥烊话萑郝涞囊哺叱?倍多。Kaye等［18］也觀察到，美國(guó)北科羅拉州的城市草坪在土層深度為0～30cm時(shí)的土壤有機(jī)碳密度比當(dāng)?shù)靥烊话莶菰母叱?5%。

同時(shí)，城市草坪土壤有機(jī)碳的積累速率也很高。因?yàn)槌鞘胁萜和寥朗芨蓴_程度小且受人為管理因素如灌溉和施肥影響較大，所以與天然草地和森林生態(tài)系統(tǒng)相比，城市草坪生態(tài)系統(tǒng)土壤有機(jī)碳的積累速率與其相當(dāng)或者更高［23］。Qian和 Follett［24］在美國(guó)都市區(qū)附近對(duì)15個(gè)高爾夫球場(chǎng)的土壤長(zhǎng)期調(diào)查顯示，土壤有機(jī)碳積累速率為0．9～1．0 t·hm－2·a－1，并且在建坪30～50年達(dá)到最大值，這個(gè)值高于天然草地（0．33t·hm－2·a－1）和半干旱草地（0．03t·hm－2·a－1）［25－26］。

另外，土地利用和覆蓋改變對(duì)城市草坪土壤有機(jī)碳含量的影響也很大。特別是在城市化的進(jìn)程中，土地利用方式和植被覆蓋發(fā)生了很大變化，如林地和耕地變成了栽培草地等。耕地轉(zhuǎn)變?yōu)椴莸睾?，土壤有機(jī)碳含量會(huì)大幅度增加，Gebhart［27］發(fā)現(xiàn)美國(guó)中部平原的耕地變成草地之后，在0～300cm土層中土 壤 有 機(jī) 碳 含 量 增 加 了 110．0g·m－2·a－1，Lugo［28］在亞熱帶濕潤(rùn)森林區(qū)的研究證明了農(nóng)田被草地代替之后，土壤有機(jī)碳的平均積累速率為33．2 g·m－2·a－1。關(guān)于林地轉(zhuǎn)變成草地后導(dǎo)致土壤有機(jī)碳含量變化的研究結(jié)果不一致，有的研究認(rèn)為林地轉(zhuǎn)變成草地后12～25年，土壤有機(jī)碳含量將減少4%～22%［29］，有的研究則認(rèn)為土壤有機(jī)碳含量將增加9%～10%［30］。

總之，與天然草地生態(tài)系統(tǒng)相比，城市草坪生態(tài)系統(tǒng)表現(xiàn)出更高的土壤有機(jī)碳密度和土壤有機(jī)碳積累速率，這為人們判斷城市草坪生態(tài)系統(tǒng)是一個(gè)碳匯提供了可靠的依據(jù)。

1．3 草坪土壤呼吸強(qiáng)度 土壤呼吸是全球碳循環(huán)中一個(gè)主要的流通環(huán)節(jié)，它導(dǎo)致土壤碳以CO2的形式流向大氣圈。通過(guò)土壤呼吸作用向大氣釋放CO2的過(guò)程是全球碳排放的主要途徑，也是大氣CO2重要的源，流通量為65～75pg·a－1，若全球土壤呼吸量增加10%將會(huì)超過(guò)由于人類(lèi)活動(dòng)導(dǎo)致的碳素釋放總量，引起大氣CO2濃度的較大波動(dòng)，對(duì)全球碳循環(huán)和碳預(yù)算產(chǎn)生影響［31－32］。草坪生態(tài)系統(tǒng)CO2的釋放包括植物自養(yǎng)呼吸、凋落物層的異養(yǎng)呼吸和土壤呼吸，其中土壤呼吸是草坪生態(tài)系統(tǒng)釋放CO2最重要的來(lái)源。而土壤呼吸又包括3個(gè)生物學(xué)過(guò)程（土壤微生物呼吸、根呼吸和土壤動(dòng)物呼吸）和1個(gè)非生物過(guò)程（含碳物質(zhì)的化學(xué)氧化作用）。其中土壤動(dòng)物呼吸和土壤中非生物過(guò)程釋放的CO2量只占很小比例，在實(shí)際測(cè)量或估算中常被忽略［33－34］。因此，通常所說(shuō)的土壤呼吸主要是指根呼吸和土壤微生物呼吸。

與其他星座一樣，人馬座這片黑暗天區(qū)中同樣散布著點(diǎn)點(diǎn)繁星，只是它們普遍沒(méi)有那么亮，顯得灰蒙蒙的。在那里，一顆名為S2（有時(shí)也稱(chēng)S-02）的小恒星正在永恒的邊緣巡航。每16年，S2就會(huì)穿越一個(gè)神秘黑暗天體的勢(shì)力范圍，后者大概有400萬(wàn)個(gè)太陽(yáng)那么重，正正好好占據(jù)著銀河系的中心位置。

目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)不同生態(tài)系統(tǒng)土壤呼吸的研究較多，但主要集中在森林和天然草原等自然生態(tài)系統(tǒng)，關(guān)于城市草坪土壤呼吸的研究較少［35］。隨著人們對(duì)城市生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)研究的不斷重視，才陸續(xù)獲得了一些城市草坪土壤CO2排放通量（土壤呼吸）的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)［36］。徐嬌［37］對(duì)南京城市綠地不同植被類(lèi)型土壤呼吸的研究表明，不同植被類(lèi)型的年均土壤呼吸速率有顯著差異，其大小依次為草坪＞疏林＞近自然林，而且它們的土壤呼吸速率有明顯的季節(jié)變化，夏季高，冬季低，草坪的土壤呼吸速率在1．423 9～7．582 6μmol·m－2·s－1；還指出土壤溫度是草坪土壤呼吸季節(jié)變化的主要影響因子。Green和Olesyszyn［38］在研究了美國(guó)菲尼克斯市草坪土壤呼吸的季節(jié)變化規(guī)律后發(fā)現(xiàn)，草坪全年土壤呼吸速率處于3．16～11．37μmol·m－2·s－1，高峰出現(xiàn)在夏季的7、8月和春季的4月，低值出現(xiàn)在秋季和冬季，草坪土壤呼吸速率全年都高于當(dāng)?shù)靥烊簧衬鷳B(tài)系統(tǒng)，并指出土壤溫度是影響草坪土壤呼吸的關(guān)鍵因子。孫倩等［39］對(duì)上海典型城市草坪土壤呼吸特征的研究結(jié)果也發(fā)現(xiàn)，4種草坪類(lèi)型（百慕大、黑麥草―百慕大混播、結(jié)縷草和狗牙根）的土壤呼吸速率均呈現(xiàn)明顯的季節(jié)變化，最大值出現(xiàn)在7－8月，最小值出現(xiàn)在12月―翌年1月；4種草坪類(lèi)型的土壤呼吸平均速率表現(xiàn)為百慕大草坪＜黑麥草―百慕大草坪＜結(jié)縷草草坪＜狗牙根草坪，其中百慕大草坪的土壤呼吸速率變化范圍處于0．13～2．25 μmol·m－2·s－1，狗牙根草坪的土壤呼吸速率變化范圍處于1．21～9．27μmol·m－2·s－1。這說(shuō)明草坪的土壤呼吸特征與草坪的植被類(lèi)型之間有直接關(guān)系。

可以看出，不同地區(qū)、不同植被類(lèi)型的草坪土壤呼吸速率都明顯不同，但是它們的土壤呼吸季節(jié)變化特征大致相同，生長(zhǎng)季大于非生長(zhǎng)季，一般夏季最高，冬季最低。此外，與大多數(shù)自然草地生態(tài)系統(tǒng)相比，城市草坪生態(tài)系統(tǒng)中土壤呼吸排放的CO2通量明顯較高。由于土壤呼吸作用向大氣釋放CO2是草坪生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)中最重要的環(huán)節(jié)之一，所以，如何采取合理的措施減少草坪土壤CO2排放量的問(wèn)題對(duì)城市生態(tài)系統(tǒng)碳平衡和碳預(yù)算，以及定量分析碳匯源問(wèn)題等都具有十分重要的意義。

2 草坪生態(tài)系統(tǒng)中碳匯與碳源的主要研究方法

草坪生態(tài)系統(tǒng)中碳匯與碳源動(dòng)態(tài)的直接觀測(cè)方法就是NEE。然而，由于大氣―植被―土壤之間的碳循環(huán)本身是一個(gè)極其復(fù)雜的生物學(xué)、化學(xué)和物理學(xué)過(guò)程，此外草坪生態(tài)系統(tǒng)同時(shí)受到自然和人為活動(dòng)的雙重影響，這些都給NEE的觀測(cè)帶來(lái)了很大的困難，所以對(duì)NEE的準(zhǔn)確和長(zhǎng)期觀測(cè)是評(píng)價(jià)草坪生態(tài)系統(tǒng)碳匯與碳源的前提。目前，NEE的測(cè)量方法主要是渦度相關(guān)法和箱式法。

渦度相關(guān)法：通過(guò)快速感應(yīng)探頭監(jiān)測(cè)由大氣中湍流產(chǎn)生的大氣氣流脈動(dòng)和物理量脈動(dòng)，直接計(jì)算風(fēng)速脈動(dòng)和其他的物理量脈動(dòng)的協(xié)方差來(lái)計(jì)算能量和物質(zhì)通量［40］，近幾年來(lái)逐漸被廣泛應(yīng)用于測(cè)定NEE［41］。渦度相關(guān)法對(duì)觀測(cè)環(huán)境不會(huì)造成擾動(dòng)，能夠得到長(zhǎng)期連續(xù)的通量數(shù)據(jù)，可以用來(lái)測(cè)定較大尺度的下墊面通量；但是渦度相關(guān)技術(shù)在觀測(cè)時(shí)仍然受限于一些環(huán)境條件，如上風(fēng)向沒(méi)有足夠的下墊面，晚間大氣比較穩(wěn)定，湍流較弱，測(cè)定儀器下方存在點(diǎn)源等因素都可以造成渦度相關(guān)技術(shù)測(cè)定精確性的降低。

箱式法：將一定大小的通量箱罩在一定面積的地被上方，以此隔離箱內(nèi)外氣體的自由交換，通過(guò)監(jiān)測(cè)箱內(nèi)CO2濃度隨時(shí)間的變化計(jì)算出CO2的交換通量。箱式法又分為靜態(tài)箱法和動(dòng)態(tài)箱法。靜態(tài)箱通常是在一定的時(shí)間段內(nèi)將箱體放置在地被上，待測(cè)定結(jié)束后移開(kāi)；而動(dòng)態(tài)箱則可以在測(cè)定后將頂部打開(kāi)，使箱內(nèi)外環(huán)境保持一致，從而實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期連續(xù)觀測(cè)。

與箱式法配套的CO2濃度的測(cè)定方法主要是氣象色譜法（Gas Chromarography Method，GC法）和紅外CO2分析儀法（Infrared Gas Analyze Method，IRGA法）。兩者相比較，IRGA法觀測(cè)時(shí)間短（通常3min），且箱內(nèi)CO2濃度分析頻率高（1次·s－1），與GC法在15～30min采集4～6次CO2氣體進(jìn)行濃度分析相比，IRGA法所需要的響應(yīng)時(shí)間短、儀器攜帶也比較方便，測(cè)定結(jié)果更為精確，而且對(duì)樣點(diǎn)微環(huán)境的擾動(dòng)較?。?2－43］。

3 影響草坪生態(tài)系統(tǒng)中碳匯與碳源動(dòng)態(tài)的主要因素

影響草坪生態(tài)系統(tǒng)中碳匯與碳源動(dòng)態(tài)的主要因素包括自然環(huán)境因素和人為管理因素。自然環(huán)境因素有太陽(yáng)輻射、降水量、大氣溫度和濕度、土壤水分和溫度、飽和水汽壓差、風(fēng)速等，人為管理因素主要是修剪、灌溉和施肥等，它們都直接或間接地影響著草坪生態(tài)系統(tǒng)碳匯與碳源的動(dòng)態(tài)變化。然而，對(duì)于城市草坪生態(tài)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，人為管理因素通常是影響生態(tài)系統(tǒng)碳蓄積的主導(dǎo)因素，而各種自然環(huán)境因子的脅迫對(duì)草坪植物生理生態(tài)特性的影響往往可以通過(guò)人為管理措施得到緩解或消除。

目前，自然環(huán)境因子對(duì)草坪生態(tài)系統(tǒng)碳交換量的影響主要集中在光合有效輻射（PAR）、大氣溫度（Ta）、土壤含水量（W）和土壤溫度（Ts）等方面。李志剛和侯扶江［45］研究黃土高原不同地形封育草地的土壤呼吸日動(dòng)態(tài)時(shí)發(fā)現(xiàn)，土壤溫度、土壤含水量和地下生物量是草地土壤呼吸的直接影響因素。李熙波［46］對(duì)亞熱帶馬尼拉（Z．matrella）草坪 NEE及影響因子的研究表明，光合有效輻射、大氣溫度和土壤含水量是草坪NEE晝夜動(dòng)態(tài)的主要影響因素。Andrew等［47］在美國(guó)北部中心俄克拉荷馬州對(duì)當(dāng)?shù)氐囊粋€(gè)高草草原CO2凈交換量年際間變化的研究發(fā)現(xiàn)，水分脅迫的嚴(yán)重程度以及發(fā)生的時(shí)間是影響整個(gè)草原年碳交換量的主導(dǎo)因子。Gilmanov等［48］對(duì)歐洲草地NEE及其影響因子的研究結(jié)果表明，光合有效輻射和土壤溫度是控制草地和大氣間CO2凈交換量的關(guān)鍵因素。郝彥賓等［8］對(duì)內(nèi)蒙古羊草（Leymus chinensis）草原碳交換季節(jié)變異及其生態(tài)學(xué)分析的研究發(fā)現(xiàn)，在影響生態(tài)系統(tǒng)碳交換的生態(tài)因子中，土壤水分和光合有效輻射是兩個(gè)重要的生態(tài)因子，在適宜的土壤水分條件下，決定白天CO2通量的主要環(huán)境因子是光合有效輻射，二者呈雙曲線關(guān)系，夜間CO2通量主要依賴(lài)于土壤水分和土壤溫度有效性的協(xié)調(diào)作用。

關(guān)于人為管理措施對(duì)草坪生態(tài)系統(tǒng)碳匯與碳源動(dòng)態(tài)的影響等方面的研究很多。已有的研究表明，合理的人為管理措施可以提高草坪生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)存能力。修剪措施雖然減少了草坪植物的生物量，造成了營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的損失，但也刺激了草坪植物的生長(zhǎng)，促進(jìn)其匍匐枝和枝條密度的提高，進(jìn)而提高了草坪植物的LAI，從而增強(qiáng)了其光合固碳能力。所以修剪措施與草坪生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量的關(guān)系比較復(fù)雜。有研究發(fā)現(xiàn)，適當(dāng)降低修剪頻率可以減少草坪土壤CO2的釋放量［46］。Wei等［49］在美國(guó)北卡羅萊納州高爾夫球場(chǎng)草坪的研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)把修剪的草屑?xì)w還到草坪中后，土壤微生物含量和土壤有機(jī)氮含量均顯著增加。灌溉措施主要是提供植物生長(zhǎng)所需的水分，以促進(jìn)其光合作用，缺乏水分就會(huì)影響其生理代謝過(guò)程。Qian等［50］在對(duì)城市草坪土壤有機(jī)碳動(dòng)態(tài)的研究中發(fā)現(xiàn)，灌溉措施可以同時(shí)增加土壤有機(jī)碳的積累速率和分解速率，但是對(duì)土壤有機(jī)碳的積累速率要大于其分解速率，所以，總的來(lái)說(shuō)，灌溉措施增加了草坪中土壤有機(jī)碳的凈積累速率。也有研究表明，灌溉后土壤含水量迅速增加，草坪生態(tài)系統(tǒng)呼吸速率也隨之增加。灌溉當(dāng)天，草坪生態(tài)系統(tǒng)呼吸速率日變化均為單峰曲線，且呼吸速率達(dá)到最高值，4d后逐漸恢復(fù)到原來(lái)狀態(tài)［51］。還有研究發(fā)現(xiàn)，灌溉時(shí)間不同，對(duì)草坪NEE的影響程度不同，06：00灌溉時(shí)土壤CO2釋放量比18：00灌溉時(shí)的要多［46］。其原因主要是傍晚灌溉后，夜間溫度低，土壤水分蒸發(fā)少，土壤含水量一直處于較高的水平，從而對(duì)草坪生態(tài)系統(tǒng)的異養(yǎng)呼吸產(chǎn)生了抑制作用。施肥措施的目的在于提供植物正常生長(zhǎng)所需的各種養(yǎng)分，它對(duì)促進(jìn)草坪生態(tài)系統(tǒng)碳積累也有重要作用。Stephen等［52］在對(duì)澳大利亞墨爾本大學(xué)伯恩利植物園內(nèi)草坪的研究中發(fā)現(xiàn)，氮肥與草坪土壤CO2釋放量之間有很大的關(guān)系，當(dāng)草坪土壤中施入氮肥后，隨著土壤中硝態(tài)氮含量的增加，土壤CO2釋放量也隨之增大。Rafael等［53］對(duì)用匍匐剪股穎建植的高爾夫球場(chǎng)球道草坪的研究發(fā)現(xiàn)，使用植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑抗倒酯和多效唑可以增加草坪土壤有機(jī)碳的含量，當(dāng)土壤中施入多效唑后，再施入氮肥，土壤有機(jī)碳的含量會(huì)一直增加，研究結(jié)果表明植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑和氮肥的應(yīng)用是促進(jìn)草坪土壤碳積累的一個(gè)有效的措施。Alan等［54］對(duì)狗牙根草坪使用復(fù)合肥后土壤中溶解的有機(jī)碳含量變化的研究表明，增加復(fù)合肥的施用頻率，土壤中總的有機(jī)碳含量開(kāi)始會(huì)明顯增加，但是經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后保持在一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)，而土壤中溶解的有機(jī)碳含量會(huì)持續(xù)增加，它會(huì)隨著復(fù)合肥施用量的增加而增加。

4 草坪生態(tài)系統(tǒng)中碳匯與碳源研究存在的問(wèn)題與展望

目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)草坪生態(tài)系統(tǒng)中碳匯與碳源的研究還處于初始階段，存在的突出問(wèn)題是碳交換量測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確程度不高。其原因可能在于：一方面是城市草坪生態(tài)系統(tǒng)受人為管理因素影響較大；另一方面是研究方法和測(cè)定手段不統(tǒng)一而導(dǎo)致其結(jié)果差異較大；還有關(guān)于不同氣候環(huán)境和不同管理模式等對(duì)草坪生態(tài)系統(tǒng)中碳匯與碳源動(dòng)態(tài)的影響缺乏深入的研究。

針對(duì)當(dāng)前我國(guó)開(kāi)展的草坪生態(tài)系統(tǒng)中碳匯與碳源的研究工作，還需要在以下幾個(gè)方面進(jìn)一步加強(qiáng)。

首先，應(yīng)該增加研究的監(jiān)測(cè)點(diǎn)。針對(duì)不同氣候帶和不同管理模式以及不同土壤條件和草坪類(lèi)型下的草坪生態(tài)系統(tǒng)中碳匯與碳源的動(dòng)態(tài)進(jìn)行研究，來(lái)探討各種環(huán)境因素對(duì)草坪生態(tài)系統(tǒng)中碳匯與碳源動(dòng)態(tài)的影響機(jī)制，所以，選擇的監(jiān)測(cè)點(diǎn)要有代表性和廣泛性，以利于構(gòu)建基本的數(shù)據(jù)庫(kù)。

其次，應(yīng)該提高測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確性。通過(guò)比較研究草坪生態(tài)系統(tǒng)中碳匯與碳源的各種方法的優(yōu)缺點(diǎn)，確定更有效統(tǒng)一的研究手段，在使用相關(guān)的儀器設(shè)備時(shí)，要注意其適用性和研究的限制條件，以提高草坪生態(tài)系統(tǒng)中碳匯與碳源研究的準(zhǔn)確性。

另外，應(yīng)該盡快建立完整的長(zhǎng)期觀測(cè)結(jié)果的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)，以便構(gòu)建具有典型代表性且精確度高的碳交換通量動(dòng)態(tài)模型，從而實(shí)現(xiàn)時(shí)間與空間上的數(shù)據(jù)插補(bǔ)，對(duì)不同區(qū)域草坪生態(tài)系統(tǒng)中碳匯與碳源的動(dòng)態(tài)進(jìn)行分析。

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