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土壤固碳应同时服务于应对气候变化与应对全球土壤风险。土壤有机碳通过对土壤结构和功能的控制,调节着土壤过程,提供土壤对生物量生产、能源生产和保持、生物多样性维护及水分蓄持、固碳减排等多种生态系统服务 。
因此,无论是减缓气候变化的土壤碳库变化,还是土壤质量变化与功能退化,都与土壤有机质(有机碳)的数量和功能变化息息相关。不难理解,欧盟将土壤有机碳损失态势列为全欧土壤受损威胁(soil threats)之首位 。
因此,土壤碳库保持和稳定与土壤的生态系统功能及生态服务的关系便成为土壤有机碳研究的新热点。鉴于此,当前土壤有机碳研究需要超越碳库本身的研究,注重碳库变化中土壤过程和功能与服务的变化。
2土壤碳固定与土壤功能和生物活性的关系问题
土壤具有多种生态系统功能和服务。生态学上广为接受的土壤功能包括:(a)生物生产,(b)物质(包括养分、水和污染物)储存、过滤和转化,(c)生境、物种和遗传多样性保持,(d)自然和文化环境维持,(e)提供矿物等原材料,(f)碳库及其循环以及(g)历史遗迹存留(这也可归类到d)等[21] 。
而土壤的生态系统服务是人类社会通过这些土壤功能而得到的益处,主要归为如下4 类:
A,支撑服务(Supporting services),主要与土壤的生境功能和生物生产功能相联系;
B,供给服务(Provisioning services),主要与土壤提供原材料、提供有效养分、提供生物生长等功能相联系;
C,调节服务(Regulatory services),主要与功能b 和f 相联系;
D,享受/ 文化服务(Cultural services),主要与土壤维持自然和文化环境的功能相联系。这些已经明确定义的土壤功能和生态系统服务是地球关键带的核心。
土壤有机质的核心土壤功能及服务问题。在土壤有机质功能及服务中,广为人知的首先是土壤的团聚化和土壤水分保蓄,以及在此基础上的土壤保持而抵抗侵蚀的能力。
最近完成的SCOPE RAP项目“Benefits of Soil Carbon冶评估报告, 详细讨论了土壤有机碳的多种生态系统功能与服务, 而土壤团聚体建成及生物发育是最受关注的有机质功能及服务,并且是所有土壤生态系统功能和服务的基础和调节者。
这个报告提出了平衡和优化土壤生态系统功能与服务的有机碳水平和管理途径的研究需求。
我们通过对中国土壤有机碳相关研究资料的整合分析,提出了有机碳提供了农田生产力、生物多样性、环境缓冲和固碳减排等方面的生态系统功能及服务的观点,其空间尺度从田间到流域再到全球系统,其时间尺度从短期,中期到长期,不但要从农业角度认识其服务,更应从全球尺度深刻理解和把握其对人类的巨大服务价值。
当然,对这些功能及服务的研究资料十分分散和细碎,对其认识还处于定性描述阶段。但重要的是,土壤碳库保持与土壤功能和服务协同共赢的机理仍不清楚。
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