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草坪生态的碳汇与碳源

自工业革命以来，由于土地利用变化和化石燃料大量使用等人类活动的不断加强，大气中CO2、CH4、N2O等主要温室气体的浓度不断上升。由人类活动所排放的温室气体导致的温室效应约占全球总温室效应的70％以上［1］，而其中CO2浓度的持续上升是引起全球气候变暖的主要原因［2］。故以CO2为核心的全球碳循环过程研究迅速成为全球气候变化研究的热点。随着城市化的不断推进，城市的用地面积不断增加，使得城市化在陆地生态系统碳循环中的影响越来越大。据估计，目前世界人口几乎一半都生活在城市，并且到2025年这个比例将达到58％［3］。草坪是城市绿地系统的重要组成部分，它在提供人们休闲、娱乐和美学功能的同时，也具有调节城市小气候中碳氧平衡的作用［4］，其面积也在随着城市面积的扩大而增加，且已经成为城市生态系统的重要部分之一［5］。因此，开展城市草坪生态系统碳循环的研究，对揭示城市化对陆地生态系统碳平衡的影响，准确评估城市草坪生态系统的碳汇贡献等都具有十分重要的作用。生态系统CO2净交换量（NetEcosystemCO2Exchange，NEE）是衡量生态系统碳氧平衡和碳汇与碳源动态的关键指标，它是生态系统群落总光合与群落总呼吸之间平衡的结果。但是，目前国内外绝大部分NEE的实测研究都集中在森林、草原、农田和湿地生态系统，对城市草坪生态系统NEE的研究鲜有报道，大量的研究还主要集中在草坪植物初级生产力、生物量动态和土壤有机碳动态等方面，因此，本研究从NEE的相关研究中综述了国内外关于城市草坪生态系统中碳汇与碳源的研究进展。1草坪生态系统中碳汇与碳源的相关研究1．1草坪植物生物量、叶面积指数和净初级生产力草坪植物生物量由地上部分生物量和地下部分生物量组成，其积累程度与草坪的再生能力、恢复能力和定植速度等有密切关系，是评价草坪品质的指标。同时，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标。F／C值大，表明群落光合固碳效率高［6］。叶面积指数（LAI）是衡量植被覆盖度的一个指标，它的大小可以直接影响到植被覆盖下土壤的微气候［7］，也对植被固碳能力有重要影响。郝彦宾等［8］发现，在土壤水分不缺乏的情况下，CO2通量与叶面积指数和地上生物量之间具有很好的相关性。净初级生产力（NPP）是绿色植物通过光合作用同化的有机物质总量减去由于呼吸损失的那部分，即单位面积与单位空间内绿色植物光合作用产物的净积累。对于草地群落而言，初级生产力的形成是碳素向群落内输入的主要途径［9］。因此，它也是反映植物固碳能力的一个重要指标。不同草坪植物地上和地下生物量的比例不同。孙吉雄和张志豪［10］对甘肃几种草坪草地上、地下生物量比较的结果显示，狗牙根（Cynodondactylon）的F／C为4．87，结缕草（Zoysiajaponica）的F／C为18．24，匍匐剪股颖（Agrostisstolonifera）的F／C为2．52，粗茎早熟禾（Poatrivialis）的F／C为4．86。梁曦等［11］研究灌水对冷季型混播草坪生物量影响表明，由高羊茅（Festucaarundinacea）、草地早熟禾（Poapratensis）和多年生黑麦草（Loliumperenne）以7∶2∶1比例组成的混播草坪的F／C值在0．60～1．84。我国内蒙古草地早熟禾、紫羊茅（F．rubra）、高羊茅、多年生黑麦草等不同比例混播草坪的F／C值在1．0～2．1［12］。同样，不同种或同一种不同品种的草坪植物的LAI也不相同。余高镜等［13］对外引高羊茅品种生物学特性的研究指出，39个高羊茅品种的LAI在0．28～31．32。郑锋先等［14］对青岛市园林绿地绿量的研究也指出，早熟禾、黑麦草和高羊茅的LAI分别为3．68、4．87和6．43。宗海波［15］对山东滨州常用地被植物生态效益的研究指出，沟叶结缕草（Z．matrella）的LAI为8．99，黑麦草过度显品种的LAI为11．05，特高品种为10．64。对草坪生态系统NPP的测定结果显示，其具有较高的固碳能力。温家石［16］发现，浙江台州街道上草坪的NPP为（0．6plusmn;0．1）tbull;hm－2bull;a－1，公园、校区和居民区草坪的NPP为（16．3plusmn;2．3）tbull;hm－2bull;a－1。Falk［17］也发现，美国沃纳德克里克市草坪的地上NPP为1．0tbull;hm－2bull;a－1。此外，美国柯林堡市草坪的地上NPP为1．75tbull;hm－2bull;a－1［18］，弗朗特里戈市草坪的地上NPP是2．2tbull;hm－2bull;a－1［19］。F／C、LAI