王曉麗，王 嬡，石洪華，鄭 偉，周 然

(1.天津理工大學(xué)環(huán)境科學(xué)與安全工程學(xué)院，天津 300384;2.國家海洋局第一海洋研究所，青島 266061;3.交通運(yùn)輸部天津水運(yùn)工程科學(xué)研究所，天津 300456)

陸地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)及其固碳能力的評估等前沿科學(xué)問題，已經(jīng)成為國際地圈生物圈計(jì)劃(IGBP)、世界氣候研究計(jì)劃(WCRP)和全球環(huán)境變化國際人文因素計(jì)劃(IHDP)等重大科學(xué)計(jì)劃的主題。過去幾十年，生態(tài)學(xué)家們在全球范圍內(nèi)針對氣候變化、土地利用對碳循環(huán)時(shí)空動態(tài)的影響開展了大量的研究，認(rèn)為陸地生態(tài)系統(tǒng)在調(diào)節(jié)全球碳平衡和減緩全球氣候變化中起著重要作用［1］。目前，我國已建立了不同區(qū)域的森林、土壤、草地、濕地等陸地生態(tài)系統(tǒng)的固碳評估方法，確定影響其固碳評估的關(guān)鍵參數(shù)，并通過對陸地生態(tài)系統(tǒng)變化的長期觀測和模型測算等方法不斷提高該系統(tǒng)固碳能力評估的精確性［2－3］。

海島陸地生態(tài)系統(tǒng)(以下簡稱為島陸生態(tài)系統(tǒng))是指海島生態(tài)系統(tǒng)中高潮線以上的陸地部分，其長期暴露于海水之上，具有陸地生態(tài)系統(tǒng)特點(diǎn)［4－5］。但是，與陸地相比，島陸面積一般較小，因此，其生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能比大陸簡單，物種的豐富程度比大陸低［6－8］。此外，海島地理位置特殊，島陸生態(tài)系統(tǒng)更容易遭受熱帶氣旋、風(fēng)暴潮、干旱等自然災(zāi)害的干擾與破壞，呈現(xiàn)較為脆弱的特征，不容易自我恢復(fù)［9－12］。全球島陸面積約占全球陸地面積的 1/15，海島陸地生態(tài)系統(tǒng)包括森林、灌草、土壤等，對全球碳循環(huán)有一定的影響［13］，但目前對島陸這一特殊陸地生態(tài)系統(tǒng)的固碳能力研究相對較少。

本文重點(diǎn)綜述了海島陸地生態(tài)系統(tǒng)與傳統(tǒng)陸地系統(tǒng)的差異，結(jié)合陸地生態(tài)系統(tǒng)中森林、草地、土壤等固碳能力研究進(jìn)展，分析了島陸生態(tài)系統(tǒng)的固碳能力估算及其存在的問題，以此為基礎(chǔ)，探討島陸生態(tài)系統(tǒng)的固碳估算方法。

1 海島陸地生態(tài)系統(tǒng)與傳統(tǒng)陸地生態(tài)系統(tǒng)的辨析

島陸部分是海島陸地生態(tài)系統(tǒng)的主體，具有陸地生態(tài)系統(tǒng)特征，其除了生態(tài)結(jié)構(gòu)相對簡單之外，生物群落和環(huán)境與大陸基本相似［6－7］。通常情況下，人類活動影響較少的海島往往有較高的植被覆蓋，這些植被群落在長期演變進(jìn)化過程中通常會形成一些特殊的生態(tài)環(huán)境綴塊，在這些綴塊之中，生長著一定數(shù)量的陸生生物，它們與島陸環(huán)境一起構(gòu)成了一個(gè)相對完整的島陸生態(tài)系統(tǒng)［9，11，14］。島陸的四周被海水包圍，面積狹小，生態(tài)因子受海島地形地貌、海洋水文、氣候等因素的影響較大［15－18］，島陸氣候呈現(xiàn)明顯的海洋特征。因此，島陸生態(tài)系統(tǒng)具有海、陸二相性。

1.1 島陸生態(tài)系統(tǒng)的獨(dú)立完整性

海島生態(tài)系統(tǒng)與海島外界物種之間的交流由于其四周環(huán)水、遠(yuǎn)離大陸的特征受到極大的限制，加上其區(qū)域范圍通常狹小，地域結(jié)構(gòu)較為簡單，森林與土地資源都比較有限，自身的自然容水量小，淡水資源較為匾乏［5，7，12］。這些客觀條件都造成了海島生物系統(tǒng)物種類型有限，生物多樣性程度低［10，13－14］。但是，海島生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的簡單并沒有影響其結(jié)構(gòu)和功能的獨(dú)立性與完整性。海島與其周圍的近海構(gòu)成了一個(gè)獨(dú)立的生態(tài)環(huán)境小單元，形成了完整的生態(tài)系統(tǒng)［17，19］。

1.2 島陸生態(tài)系統(tǒng)的獨(dú)特多樣性

海島地理位置特殊，形成成因多種多樣，以致與大陸相比，海島地貌、地質(zhì)構(gòu)造具有一定的獨(dú)特性［15，18，20］。比如火山島，它是火山噴發(fā)后熔巖冷凝形成的產(chǎn)物，這種海島的地質(zhì)、地貌構(gòu)造就和大陸陸地地質(zhì)與地貌構(gòu)造完全不一樣，具有自身獨(dú)特的特征［20］。海島由于與大陸交流的不方便，在其獨(dú)立的生境內(nèi)，往往保存著特殊的生物群落，具有一批獨(dú)特的珍稀物種［6，13－14］;這些物種，無論是維持海島景觀生態(tài)系統(tǒng)，還是人類進(jìn)行科學(xué)研究，均具有極高的價(jià)值。島陸生態(tài)系統(tǒng)擁有陸地、濕地與水域3種生態(tài)景觀類別［10，21］，具有海域、海陸過渡帶與陸域 3 種地貌特征類型，涵蓋了全球多種生態(tài)類型和多元化的生物資源，出現(xiàn)了物種種群分布的多樣性，形成了由陸到海結(jié)構(gòu)完整、不可分割的整體，是全球各類生態(tài)環(huán)境類型的縮影，因此，跟其它地理單元相比，海島生態(tài)系統(tǒng)具有典型的獨(dú)特多樣性特征［22］。

1.3 島陸生態(tài)系統(tǒng)的脆弱變化性

由于與陸地的隔離、風(fēng)沙的影響及海島本身土壤的貧瘠等原因，島陸生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性差，生態(tài)特征十分脆弱，極容易在遭到干擾后產(chǎn)生嚴(yán)重的生態(tài)環(huán)境問題。引發(fā)這些問題的最大干擾主要是來自外部的因素［6，8，10］。首先，海島與大陸相比受到的自然災(zāi)害相對強(qiáng)度大、次數(shù)多，臺風(fēng)、風(fēng)暴潮、海冰、干旱等頻發(fā)性的自然災(zāi)害和海嘯、地震等突發(fā)性的災(zāi)害都會使島陸生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性受到嚴(yán)重的威脅，也使海島抵御自然災(zāi)害的能力受到嚴(yán)重地削弱［9－12］。其次，近年來，隨著海島旅游活動的活躍和其他經(jīng)濟(jì)活動的繁榮，海島陸源污染逐漸加重、島陸原生植被大量減少、潮間帶侵蝕退化厲害、近海濕地功能退化明顯等生態(tài)問題日益嚴(yán)重［14，20，23］，極大地影響和干擾了島陸原有生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，給原本就脆弱的島陸生態(tài)系統(tǒng)帶來了新的威脅，從而影響了島陸生態(tài)系統(tǒng)的各種生態(tài)服務(wù)功能。

2 島陸生態(tài)系統(tǒng)固碳方法

2.1 島陸森林生態(tài)系統(tǒng)固碳估算方法

森林生態(tài)系系統(tǒng)是陸地生態(tài)系統(tǒng)中最大的儲碳庫，其碳儲量占陸地生態(tài)系統(tǒng)碳庫的50%［24］。根據(jù)研究對象的時(shí)空尺度和研究手段，大體將森林生態(tài)系統(tǒng)的碳儲量評估方法分為三類［25］:樣地清查法、模型模擬法和遙感估算法。樣地清查法是最基本、最可靠的方法，但只能應(yīng)用于小尺度的研究;要解決大尺度上森林固碳評估的問題，必須借助模型模擬法和遙感估測法。

樣地清查法是通過典型樣地研究植被、枯落物或土壤等碳庫的碳儲量和碳通量［26－27］。設(shè)立典型樣地，通過收獲法精確測定森林生態(tài)系統(tǒng)中生物量、枯落物和土壤等碳庫的碳儲量，在連續(xù)測定的基礎(chǔ)上可以分析森林生態(tài)系統(tǒng)各部分碳庫之間的交換通量，如輸入系統(tǒng)的凈生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)能力(NEP)和離開系統(tǒng)的枯落物與土壤的碳排放速率。

模型模擬法是通過數(shù)學(xué)模型估算森林生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力和碳儲量，模型是研究大尺度森林生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)的必要手段。Thornthwaite Memorial模型［28］和 Miami模型［29］等經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ洼^早地用于利用環(huán)境變量進(jìn)行估算全球凈初級生產(chǎn)力的數(shù)學(xué)模型。Miami模型是1971年Lieth在Miami提出該估算模型，為計(jì)算凈第一性生產(chǎn)力(NPP)提供了新的思路方法，但該經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ蛢H考慮了溫度和降水量對植被產(chǎn)量的影響，實(shí)際上植被的凈第一性生產(chǎn)力除受溫度和降水量影響外，還要受其他氣候因子的影響。因而用 Miami模型計(jì)算的結(jié)果，其可靠性只有60% —75%［29］。BIOME－BGC(BGC)模型［30］是研究模擬陸地生態(tài)系統(tǒng)植被、土壤中的能量、碳等生物地球化學(xué)循環(huán)模型。它是由模擬森林林地碳水循環(huán)過程的模型Forest－BGC演變而來的。以氣候、土壤和植被參數(shù)作為輸入變量，所有的植被參數(shù)是通過常規(guī)生態(tài)生理方法測得，大量觀測數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，模擬生態(tài)系統(tǒng)的光合、呼吸作用，計(jì)算植物、土壤、大氣之間碳的通量。CENTURY模型［31］起初用于模擬草地生態(tài)系統(tǒng)的碳元素的長期演變過程，后加以改進(jìn)，將其應(yīng)用擴(kuò)展到模擬森林生態(tài)系統(tǒng)地上和地下部分生物量的動態(tài)。該模型的參數(shù)變量主要包括月平均最高與最低氣溫、月降水量、植物木質(zhì)素的含量、土壤質(zhì)地等。CASA模型［32］是一個(gè)充分考慮環(huán)境條件和植被本身特征的光能利用率模型，該模型通過植被吸收的光合有效輻射(APAR)和光能利用率(ε)來計(jì)算植被的凈第一性生產(chǎn)力。CASA模型將環(huán)境變量和遙感數(shù)據(jù)、植被生理參量聯(lián)系起來，實(shí)現(xiàn)了植被NPP的時(shí)空動態(tài)模擬［33］。Holdridge和Chikugo等半經(jīng)驗(yàn)半機(jī)制模型［34］是通過對植物的生理生態(tài)學(xué)和統(tǒng)計(jì)法得到的模型，考慮了許多氣候因子的影響。此類模型包含了植物生長的生理生態(tài)學(xué)機(jī)理，具有一定的理論基礎(chǔ)，是估算自然植被凈第一性生產(chǎn)力的一種較為合理的方法，對NPP的估算效果較好。但是所需的氣候因子變量較多，不適合全球的森林生態(tài)系統(tǒng)的凈第一性生產(chǎn)力變化的估計(jì)與預(yù)測。近年來，利用相關(guān)模式模擬在大尺度碳循環(huán)問題的研究中得到廣泛應(yīng)用，模擬方法開始由原來的靜態(tài)統(tǒng)計(jì)模型向生態(tài)系統(tǒng)機(jī)制性模型轉(zhuǎn)變［35－36］?；谏鷳B(tài)系統(tǒng)的生態(tài)過程和機(jī)制，機(jī)制性模型綜合模擬植被的光合作用和呼吸作用以及它們與環(huán)境的相互關(guān)系，并估算森林生態(tài)系統(tǒng)的凈初級生產(chǎn)力和碳儲量［37－38］。

模型模擬法特別適于估算一個(gè)地區(qū)在理想條件下的碳儲量和碳通量，但在估算土地利用和土地覆蓋變化對碳儲量的影響時(shí)存在很大困難。近些年來，遙感及相關(guān)技術(shù)(GIS、GPS等)的發(fā)展和應(yīng)用為解決這一問題提供了有效方法。利用遙感手段獲得各種植被狀態(tài)參數(shù)，結(jié)合地面調(diào)查，完成植被的空間分類和時(shí)間序列分析，隨后可分析森林生態(tài)系統(tǒng)碳的時(shí)空分布及動態(tài)，并且能夠估算大面積森林生態(tài)系統(tǒng)的碳儲量以及土地利用變化對碳儲量的影響［39－40］。

島陸森林生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡單，樹種種類相對較少，特別是對于小型海島，其主要樹種只有2—3種，如山東省南長山島的森林主要為黑松和刺槐林［41］。對于島陸森林固碳估算，可采用樣地清查和模型估算相結(jié)合的方法。根據(jù)島陸的地形、地貌、土地利用現(xiàn)狀和島陸面積，設(shè)置具有代表性的典型樣地，對每一樣地的喬木、灌木、草本、土壤、坡度、坡向、海拔等資料進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)查，并采集相應(yīng)的植物和土壤樣品。通過樣品實(shí)驗(yàn)室分析，結(jié)合生物量估算模型，估算出島陸森林生態(tài)系統(tǒng)的碳儲量。與大陸相比，海島受到臺風(fēng)、風(fēng)暴潮、海冰、干旱等頻發(fā)性自然災(zāi)害的強(qiáng)度大、頻次高，對島陸森林生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性影響較為明顯［9－12］，可采用 BIOME－BGC 模型［30］估算島陸森林生態(tài)系統(tǒng)碳通量。該模型以島陸的氣候條件、土壤和植被參數(shù)作為輸入變量，模擬島陸生態(tài)系統(tǒng)的光合、呼吸作用，計(jì)算出島陸的植物、土壤、大氣之間碳的通量。

2.2 島陸草地生態(tài)系統(tǒng)固碳估算方法

草地是地球上廣泛分布的陸地生態(tài)系統(tǒng)類型之一，在全球碳循環(huán)中起著重要作用［1］。準(zhǔn)確評估草地生態(tài)系統(tǒng)碳庫及其動態(tài)變化，將有助于預(yù)測全球氣候變化與草地生態(tài)系統(tǒng)之間的反饋關(guān)系以及草地資源的可持續(xù)利用［42－43］。近年來，在草地碳循環(huán)方面的研究主要通過定位監(jiān)測［44－45］、樣帶觀測［46－47］及國家尺度上進(jìn)行分析［48－49］。

為了評估草地生態(tài)系統(tǒng)碳庫及其動態(tài)變化，需要對草地生物量進(jìn)行評估和測算。然而不同研究給出的估算值存在很大差異。以中國草地為例，草地生態(tài)系統(tǒng)的生物量碳庫的估算范圍在0.56—4.67 PgC之間(1 Pg=1×1015g)，相差約8倍生物量;碳密度平均值范圍也存在較大差異(215.8—1148.2 gC/m2)，相差約5倍［50］。導(dǎo)致草地生物量估算差異的原因之一是采用估算方法的不同。Fan等人［46］采用平均生物量碳密度乘以草地面積的方法，利用20世紀(jì)80年代中國草地資源調(diào)查數(shù)據(jù)和2003—2004年野外調(diào)查補(bǔ)充數(shù)據(jù)估算的中國草地生物量碳庫為3.3 PgC，平均生物量密度為1002 gC/m2，遠(yuǎn)高于Fang等人［50］和樸世龍等人［51］基于草地資源清查數(shù)據(jù)和遙感信息的估算值(分別為346和315 gC/m2)。盡管野外調(diào)查獲得實(shí)測的生物量數(shù)據(jù)比較可靠，但很難在整個(gè)研究區(qū)內(nèi)進(jìn)行大范圍比較均勻地實(shí)地調(diào)查取樣。由于草地生物量分布的空間異質(zhì)性較大，如果簡單地利用有限的實(shí)地調(diào)查所獲得的平均生物量數(shù)據(jù)來推算整個(gè)區(qū)域的生物量則可能產(chǎn)生較大誤差。

此外，草地植被的根冠比(R∶S)是估算草地地下生物量的最常見方法之一［35］。然而由于草地根冠比數(shù)據(jù)十分缺乏，基于有限的根冠比數(shù)據(jù)估算的地下生物量可能會產(chǎn)生較大誤差。Fan等人［46］報(bào)道的中國北方草地的根冠比范圍在2.4—52.3，平均為24.6;而方精云等人［49］根據(jù)文獻(xiàn)得到的根冠比范圍在5.3—10.1，平均為7.7，二者估算的地下生物量相差3倍以上。顯然，使用不同研究得出的根冠比，會產(chǎn)生顯著不同的地下生物量估算值，由此影響了草地生態(tài)系統(tǒng)的固碳能力的評估［52］。

海島地形地貌相對簡單，土壤貧瘠，植被多樣性低，結(jié)構(gòu)單一，缺乏喬灌草復(fù)層結(jié)構(gòu)，以致海島植被生態(tài)系統(tǒng)本身脆弱性明顯［18，20］，特別在海島迎風(fēng)坡，風(fēng)蝕嚴(yán)重，植物生長困難，植被稀疏;在海島陽坡，光照足，蒸發(fā)量大，土壤水分少，不利植物生長［12，15，18］。草地類型劃分系統(tǒng)將直接導(dǎo)致草地面積的不同以及單位面積碳密度的不同，從而影響草地生物量估值的準(zhǔn)確性［50］。因此，對于海島的草地生態(tài)系統(tǒng)的碳庫評估，首先利用定位觀測和樣帶觀測方法，完善不同類型海島的草地分類系統(tǒng)，根據(jù)草地類型和草地面積，結(jié)合CENTURY模型［31］，估算島陸的草地生態(tài)系統(tǒng)碳儲量。其次，在地下生物量估算中，由于島陸的特殊生態(tài)環(huán)境，不同草種的個(gè)體水平和群落水平之間差異巨大，需要通過小尺度實(shí)驗(yàn)來進(jìn)一步闡明其機(jī)理，建立不同草地類型的根冠比范圍。此外，遙感數(shù)據(jù)的應(yīng)用在很大程度上可以彌補(bǔ)地面調(diào)查取樣的不足［32］，特別是結(jié)合地面實(shí)測數(shù)據(jù)和遙感信息所建立的遙感統(tǒng)計(jì)模型可以解決無人島的草地生物量估算，從而提高島陸草地生態(tài)區(qū)域生物量的估算。

2.3 島陸土壤生態(tài)系統(tǒng)固碳估算方法

土壤是陸地生態(tài)系統(tǒng)最大的碳庫，土壤碳儲存與釋放的平衡發(fā)生微小變化即會對溫室氣體產(chǎn)生很大影響。世界的土壤儲備的碳(1500 PgC)多于植物生物量(560 PgC)和大氣儲備的碳(760 PgC)的總和［53］。土壤固碳主要受幾大主要碳過程變化的控制，如凋落物輸入，凋落物分解，細(xì)根周轉(zhuǎn)和土壤呼吸［54］。土壤碳儲量和其動態(tài)變化的科學(xué)估算的準(zhǔn)確性受限于土壤呼吸過程的理解程度和土壤與全球二氧化碳變化之間相互作用關(guān)系。因此，研究者需要清楚掌握控制土壤有機(jī)碳化學(xué)性質(zhì)、形成過程和穩(wěn)定固持的關(guān)鍵機(jī)制，并且包括增加土壤固碳潛力和持續(xù)固碳能力的技術(shù)和方法［55］。

當(dāng)前土壤固碳的計(jì)量方法主要有長期定位實(shí)驗(yàn)結(jié)果外推法、歷史觀測數(shù)據(jù)比較法、土地利用方式對比法和土壤有機(jī)碳(SOC)周轉(zhuǎn)模型法等4種方法，其中長期定位實(shí)驗(yàn)結(jié)果外推法是土壤固碳評估研究中應(yīng)用最多的方法［56］。國外由于對土壤碳保護(hù)及土壤碳循環(huán)等科學(xué)問題的研究歷史較長，積累了大量較系統(tǒng)的歷史資料，Simth［57］利用歐洲國家已有的長期實(shí)驗(yàn)結(jié)果建立了混合效應(yīng)模型，并進(jìn)行土壤固碳潛力評估，推測到2030年全球農(nóng)業(yè)減排的自然總潛力高達(dá)5500—6000MtCO2/a，其中93%來自固定土壤碳。Lal［58］對不同利用類型土壤的固碳能力進(jìn)行定量劃分，結(jié)果表明土壤固碳潛力較高的生態(tài)系統(tǒng)是農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)，其次分別是草地生態(tài)系統(tǒng)、退化生態(tài)系統(tǒng)和灌溉土壤生態(tài)系統(tǒng)。在森林土壤固碳潛力方面，許多研究表明森林土壤是一個(gè)具有相當(dāng)大潛力的碳匯。Liski［59］等利用模型模擬的結(jié)果表明，歐洲森林土壤碳吸存量為26 TgC/a，相當(dāng)于生物固碳的30%—50%。Piao等［1］利用土壤有機(jī)碳與植被碳及氣候因子的多元回歸方程，估計(jì)1982—1999年中國森林土壤有機(jī)碳庫年均增加(4.0±4.1)Tg。而Xie［48］采用歐洲森林土壤固碳速率估計(jì)中國森林土壤有機(jī)碳庫年均增加11.7 Tg。郭然［60］以國內(nèi)長期定位試驗(yàn)的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，估算我國退化草地完全恢復(fù)的土壤固碳潛力。在內(nèi)蒙古、西藏和新疆等地區(qū)通過減少畜牧承載量，使過度放牧的退化草地得以恢復(fù)，可以增加土壤有機(jī)碳儲存4561.6 Tg;人工種草、退耕還草和圍欄封育的固碳潛力分別是25.6、1.5 和 12.0 Tg/a，總計(jì)達(dá)到39.1 Tg/a。Díaz［61］評估了地中海半干旱地區(qū)土壤固碳能力，在該地區(qū)深度為2 m以內(nèi)土壤的總固碳能力為141.3 kg C/m2，而表層土壤的長期定位試驗(yàn)結(jié)果為36.1 kgC/m2，由于采樣深度不同全球土壤的固碳能力評估偏差較大。

根據(jù)海島土地利用不同，島陸土壤生態(tài)系統(tǒng)包括森林土壤、草地土壤、荒漠土壤、農(nóng)田土壤和園林土壤［19］。島陸的土壤本身比較貧瘠，大多是低產(chǎn)的氧化土;且土壤水土流失嚴(yán)重，使一些肥沃的土地表層被侵蝕，受海風(fēng)侵蝕和人工干擾遠(yuǎn)比陸域土地嚴(yán)重得多［62］。因此，島陸土壤生態(tài)系統(tǒng)的固碳能力估算可采用定位實(shí)驗(yàn)結(jié)果外推和土地利用方式對比等方法估算島陸土壤碳儲量，結(jié)合島陸的海拔、坡度、坡向、溫度、濕度、島陸面積、生物多樣性、土地利用類型等相關(guān)參數(shù)，建立島陸土壤碳儲量潛力估算模型。

3 問題與展望

與大陸相比，島陸面積相對較小，地域結(jié)構(gòu)簡單，生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)成較為單一，生物多樣性較低、穩(wěn)定性差，是一個(gè)相對獨(dú)立、相對脆弱的的地理區(qū)域。而海島的開發(fā)和利用、自然災(zāi)害(熱帶風(fēng)暴、臺風(fēng)等)、有害物種入侵等干擾對其固碳的生態(tài)服務(wù)功能產(chǎn)生嚴(yán)重影響。

島陸森林植被種屬相對較少，且不同緯度的海島森林植被明顯差異，可采用典型樣地清查和生物量模型估算相結(jié)合的方法估算島陸森林碳儲量。采用模型估算島陸森林生態(tài)系統(tǒng)固碳潛力時(shí)，根據(jù)海島生態(tài)環(huán)境的特殊性，綜合考慮島陸面積、季節(jié)、風(fēng)向、坡度、坡向、海拔、平均溫度、降雨量、土壤理化性質(zhì)等參數(shù)對其碳儲量估算的影響。

島陸草地生態(tài)系統(tǒng)包括林下灌草和草地(包括人工草地)。島陸草地生態(tài)系統(tǒng)碳儲量估算涉及草本植物的種屬、蓋度、多度、根冠比以及不同種屬間草本生物量等參數(shù);而對于林下草地碳儲量估算，考慮森林郁閉度對草本植物生長的影響。在島陸草本植物根冠比研究中，可以根據(jù)海島的坡度、坡向、海拔等因素選擇典型樣地，參考陸地草本植物根冠比測算方法，建立不同海島類型的草本植物根冠比區(qū)間，提高島陸草本生態(tài)系統(tǒng)碳儲量估算準(zhǔn)確度。

海島為海洋性氣候，四季降雨分布不均［18］;海島土壤多為砂質(zhì)土壤、土層薄、砂礫多，土壤持水力差［20，41］。干旱地區(qū)植物物種豐富度與生態(tài)服務(wù)功能相關(guān)性研究表明，生物多樣性對土壤碳儲存、生產(chǎn)力和積累養(yǎng)分庫有重要影響，與物種豐富度顯著相關(guān)［63］。但島陸植物生物多樣性與土壤固碳功能的關(guān)系從未被評估?？衫闷胀ㄗ钚《朔ê投嘣y(tǒng)計(jì)分析方法，建立島陸植物物種豐度與土壤碳儲量的空間回歸模型，分析島陸植被多樣性與土壤固碳功能間相關(guān)性，明確植物多樣性的改變對島陸土壤固碳能力的影響。

陸地植物根系表面有大量共生菌的存在，植物根系的生長及根系分泌物增加了土壤碳的輸入，但土壤微生物和植物根系間相互作用引發(fā)的激發(fā)效應(yīng)對碳的排放有重要影響，因?yàn)楦枯斎胩嫉耐瑫r(shí)也可能會導(dǎo)致土壤有機(jī)質(zhì)的加速分解，并且分解的量有可能大于新形成量而導(dǎo)致土壤碳的凈損失［64］。Clemmensen研究表明，寒帶島嶼森林中土壤碳儲量的50%—70%與森林根系及其真菌系統(tǒng)有關(guān)［65］。從土壤固碳的角度而言，土壤－植物－微生物的相互作用是其重要的研究方向［66］。利用現(xiàn)代分子生物學(xué)技術(shù)，研究島陸生態(tài)系統(tǒng)的土壤－植物－微生物相互作用關(guān)系，修正島陸土壤固碳潛力評估模型，提高島陸土壤固碳估算的準(zhǔn)確性。

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