马尾松人工林的老龄林生态系统生物量和碳贮量研究

摘要

森林作为陆地生态系统的主体在全球碳循环中起着十分重要的作用，而生物量与碳贮量的大小是生态系统碳循环和碳平衡研究的基础。随着近年来天然林资源的减少，人工林面积不断增加，人工林在森林生态系统中占有日益重要的地位，中国现有人工林保存面积己达到5300多万公顷，居世界之首。但目前有关人工林生态系统碳循环方面的研究较少，特别是人工林中的老龄林生态系统碳循环研究，在一定程度上限制了对我国人工林生态系统碳汇/源的准确评估。本文以马尾松人工林的老龄林为主要研究对象，重点在老龄林的生物量估算，林分乔木层生物量回归模型的建立，林分乔木层各器官含碳率测定和灌木层、草本层、凋落物层含碳率测定以及土壤含碳量的测定，碳贮量的估算及空间分布特征等方面进行了研究；同时为了掌握和了解老龄林生命过程及其空间异质性特征，对不同年龄的马尾松人工林进行了对比研究。目的是探讨马尾松老龄林生态学功能、过程和探索基于森林资源调查数据来估算区域森林生态系统生物量和碳贮量的合适方法，期望能够为我国老龄林生态学研究和区域尺度的森林生态系统碳汇功能研究以及中国生态地理区域森林生态系统碳循环研究提供部分基础研究数据和在全球气候变化的条件下中国区域生态环境建设、制定区域森林生态系统碳汇管理对策。经过研究。在以下方面取得一些结论： (1)通过对马尾松解析木各器官生物量的回归分析，建立了马尾松各器官及总生物量的回归模型，该模型具有良好的相关性。马尾松老龄林和不同年龄林分的生物量分别为：老龄林547.481 t·hm-2、41年生131.377 t·hm-2、18年生51.037 t·hm-2、15年生38.519 t·hm-2、10年生17.927 t·hm-2、4年生5.572 t·hm-2。其中，马尾松老龄林乔木层的生物量为528.759t·hm-2，灌木层生物量为13.082 t·hm-2，草本层生物量为0.759 t·hm-2，凋落物层生物量为4.881t·hm-2。 (2)通过对马尾松老龄林和不同年龄马尾松人工林各组分含碳率的测定，分析发现乔木层器官(叶、枝、干、皮和根)、灌木层、草本层、凋落物层、和土壤层(0～100 cm)含碳率在不同年龄之间均存在差异。乔木层不同器官含碳率亦存在差异，各器官含碳率大小排序因林分、发育阶段不同而有所不同，没有表现出一定的规律，其中老龄林乔木层各器官含碳率大小变化为：树干>树叶>树皮>树枝>树根，各林分总体上以树叶含碳率最高，树根最低；不同年龄同种器官碳含量也没有表现出随年龄的一致变化；各年龄乔木层含碳率平均值大小表现为：4年生>41年生>18年生>15年生>老龄林>10年生，没有表现出随年龄变化的一致性。不同年龄的马尾松林林下植被层和凋落物层含碳率存在着差别，各年龄整体在层次上含碳率一致表现为凋落物层>灌木层>草本层。土壤含碳率在垂直方向上表现为随土壤深度的增加而降低，成明显的梯度变化，且相邻土层以0～20 cm和20～40 cm的差异最为显著，各年龄林分在此表现亦一致；同一土层土壤含碳率随着林分年龄的增长表现出增长的规律，而且随着土层的加深差异逐渐减小，老龄林土壤各层含碳率高于相应的其他年龄林分。 (3)马尾松老龄林和不同年龄马尾松人工林生态系统总碳贮量分别为：老龄林396.739 t·hm-2、41年生177.163 t·hm-2、18年生129.781 t·hm-2、15年生126.555 t·hm-2、10年生110.811 t·hm-2、4年生96.021 t·hm-2；其中植物碳贮量(乔木层、灌木层和草本层)分别为老龄林271.399 t·hm-2、41年生64.228 t·hm2、18年生21.492 t·hm-2、15年生16.892t·hm-2、10年生6.509 t·hm-2、4年生2.02 t·hm-2。老龄林生态系统的碳贮量高于我国森林生态系统(植被、凋落物、土壤)的平均值(258.83 t·hm-2)；老龄林植物碳贮量(271.399 t·hm-2)高于我国森林碳贮量的平均值(57.07 t·hm-2)和全球森林碳贮量的平均值(86 t·hm-2)；老龄林土壤碳贮量(123.008 t·hm-2)低于我国森林土壤碳贮量的平均值(193.55 t·hm-2)。

目录

文摘

英文文摘

声明

1前言

1.1国内外研究动态

1.1.1森林生物量研究概况

1.1.2森林碳贮量研究概况

1.2马尾松的分布与生境

1.2.1分布

1.2.2生境

1.3研究目的与意义

2研究区概况

2.1地理位置

2.2自然环境条件

2.2.1地质地貌

2.2.2气候

2.2.3土壤

2.2.4水系

2.2.5植被

2.3经济概况

3研究方法

3.1群落样地设置

3.2生物量测定

3.2.1乔林层生物量的测定方法

3.2.2生物量模型的选择

3.2.3林分生物量的求算方法

3.2.4林下植被及现存凋落物量生物量的测定方法

3.3碳贮量测定

3.3.1植物样品含碳率测定

3.3.2土壤含碳率测定

3.3.3含碳量的变异系数计算

3.3.4马尾松生态系统碳贮量的计算

4结果与分析

4.1马层松老龄林和不同林龄生态系统的生物量

4.1.1马尾松生物量回归模型的建立

4.1.2马尾松老龄林和不同林龄乔木层的生物量及器官分配

4.1.3马尾松老龄林和不同林龄乔木层生物量的径阶分配

4.1.4马尾松老龄林和不同林龄林下生物量分析

4.1.5马尾松老龄和不同林龄林分总生物量分析

4.2马尾松老龄林和不同林龄各组分的碳含量

4.2.1马尾松老龄林和不同林龄乔木层各器官的碳含量

4.2.2马尾松老龄林和不同林龄林下植被层和凋落物层的碳含量

4.2.3马尾松老龄林和不同林龄土壤的碳含量

4.2.4植物碳含量的区间估计

4.3马尾松老龄林和不同林龄生态系统的碳贮量

4.3.1马尾松老龄林和不同林龄乔木层碳贮量及各器官分配

4.3.2马尾松老龄林和不同林龄乔木层碳贮量的径阶分配

4.3.3马尾松老龄林和不同林龄林下植被层和凋落物层的碳贮量

4.3.4马尾松老龄林和不同林龄土壤碳贮量及分布特征

4.3.5土壤碳贮量和乔木层碳贮量的典型相关分析

4.3.6马尾松老龄林和不同林龄生态系统总碳贮量及分配

5结论与讨论

参考文献:

致谢