冀北山地典型林分类型森林生态服务功能评估

摘要

森林作为陆地生态系统的主体，在生态环境的稳定方面发挥着重要作用。评价森林的生态服务功能有助于人们认清森林的重要生态地位，提高保护森林意识，改善经营森林的方法。冀北山区是京津水源地水源涵养重要区的主要部分，是京津地区多个水库的水源涵养区以及滦河和潮河的源区。该区域森林生态系统是京津地区的生态屏障，研究其生态服务功能具有重要意义。本文以北沟林场8种典型林分类型为对象，研究了各林分枯落物及土壤水文效应、土壤化学性质、林内灌草多样性和林分生物量与生产力，同时参照林业行业标准《森林生态系统服务功能评估规范》，选择固碳释氧、水源涵养、保育土壤、营养物质积累、生物多样性保护和净化大气环境六项重要森林生态服务功能，计算并评估其森林生态服务功能物质量和价值量。主要结论如下:
　　(1)白桦落叶松混交林水源涵养能力最强，为16.287t/hm2;油松蒙古栎混交林最弱，为2.498t/hm2。各林分土壤容重均值的变化范围是0.715～1.188g/cm3，总孔隙度均值的变化范围为41.933～56.967％。土壤的入渗速率与入渗时间具有明显的幂函数关系。枯落物的半分解层储量基本大于未分解层的储量，8种林分中只有落叶松纯林的半分解层储量小于未分解层，但二者相差很小。各林分枯落物总储量在11.21～64.28t/hm2之间，最大持水量在68.44～171.96t/hm2之间，有效持水量在68.02～169.68t/hm2之间，有效拦蓄量在66.45～157.95t/hm2之间。
　　(2)各样地土壤均为酸性，其变化范围为5.06～6.00。各土层土壤有机质含量均随着土壤深度的增加而减小，其均值的变化范围为3.60～32.30g/kg;土壤全氮含量均值的变化范围为0.055～0.332g/kg;土壤全磷含量均值的变化范围为0.024～0.155g/kg;土壤碱解氮含量均值的变化范围为37.644～197.322mg/kg;土壤速效磷含量均值的变化范围为0.112～1.678mg/kg;土壤速效钾含量均值的变化范围为102.943～454.262mg/kg。
　　(3)各样地乔木层生物量均值变化范围是29.292～139.762t/hm2，其大小顺序为:油松纯林＞白桦纯林＞白桦落叶松混交林＞油松蒙古栎混交林＞白桦山杨混交林＞山杨纯林＞落叶松纯林＞蒙古栎纯林;各样地总净初级生产力变化范围是1.322～4.819t/(a·hm2)，其大小顺序为:油松纯林＞落叶松纯林＞山杨纯林＞白桦纯林＞白桦落叶松混交林＞白桦山杨混交林＞蒙古栎纯林＞油松蒙古栎混交林。
　　(4)该区域灌木种数在4～9之间，草本种数在24～32之间。各样地灌木Simpson指数在0.324～0.972之间，草本Simpson指数在0.784～0.916之间，灌木Shannon-wiener指数在0.558～4.417之间，草本Shannon-wiener指数在0.970～2.714之间，灌木Menhinick指数在0.145～0.442之间，草本Menhinick指数在0.139～1.167之间，灌木Pielou指数在0.403～2.27之间草本Pielou指数在0.298～0.854之间。
　　(5)该区域森林生态系统的固碳释氧物质量为8773.058t/a，单位面积平均固碳释氧量为5.577t/(a·hm2);水源涵养（即调节水量）物质量为137.292万m3/a，单位面积年调节水量872.758m3/(a·hm2);保育土壤物质量为46866.474t/a，单位面积年保育土壤量为29.793t/(a·hm2);年营养物质积累总量为65.813t/a，单位面积平均营养物质积累物质量为0.042t/(a·hm2);净化大气环境物质量为24221628.31t/a，单位面积平均净化大气环境物质量为15397.582 t/(a·hm2)。
　　该区域森林生态系统的6项生态服务功能总价值量为5422.051万元/a，单位面积价值量为3.447万元/(a·hm2)。其中，固碳释氧价值量为925.022万元/a，单位面积价值量为0.588万元/(a·hm2);水源涵养价值量为1250.824万元/a，单位面积价值量为0.795万元/(a·hm2);保育土壤价值量为598.256万元/a，单位面积价值量为0.380万元/(a·hm2);营养物质积累价值量为72.829万元/a，单位面积价值量为0.046万元/(a·hm2);生物多样性保护价值量为2190.770万元/(a·hm2)，单位面积价值量为1.393万元/(a·hm2);净化大气环境价值量为384.350万元/a，单位面积价值量为0.244元/(a·hm2)。

目录

声明

论文说明

摘要

1 引言

1．1 研究背景

1．2 土壤和枯落物水文效应研究综述

1．3 土壤化学性质研究综述

1．4 生物量与生产力研究综述

1．5 生物多样性研究综述

1．6 生态服务功能研究综述

2 研究地区概况

2．1 研究地区自然概况

2．2 实验区概况

3 研究内容与方法

3．1 研究内容

3．2 研究方法

3．3 数据处理方法

3．4 技术路线

4 各林分土壤和枯落物水文效应研究

4．1 土壤水文效应

4．1．1 各林分土壤容重

4．1．2 各林分土壤孔隙度

4．1．3 各林分土壤持水能力

4．1．4 各林分土壤入渗能力

4．2 枯落物水文效应

4．2．1 各林分枯落物储量分析

4．2．2 各林分枯落物持水与拦蓄链力

4．2．3 各林分枯落物持水过程

5 各林分土壤化学性质研究

5．1 各林分土壤pH值

5．2 各林分土壤有机质

5．3 各林分土壤养分

6 各林分生物量与生产力研究

6．1 白桦落叶松混交林生物量和生产力

6．2 白桦山杨混交林生物量和生产力

6．3 油松蒙古栎混交林生物量和生产力

6．4 落叶松纯林生物量和生产力

6．5 山杨纯林生物量和生产力

6．6 白桦纯林生物量和生产力

6．7 油松纯林生物量和生产力

6．8 蒙古栎纯林生物量和生产力

6．9 各林分类型生物量与生产力比较

7 各林分灌木和草本多样性研究

7．1 各林分灌木和草本多样性指数

7．2 各林分灌木和草本丰富度指数

7．3 各林分灌木和草本均匀度指数

8 森林生态服务功能研究

8．1 森林固碳释氧物质值与价值量

8．1．1 森林固碳释氧物质量

8．1．2 森林固碳释氧价值量

8．2 森林水源涵养物质量与价值量

8．2．1 森林调节水量功能物质量与价值量

8．2．2 森林净化水质功能物质量与价值量

8．3 森林保育土壤物质量与价值量

8．3．1 森林固土功能物质量与价值量

8．3．2 森林保肥功能物质量与价值量

8．4 森林营养物质积累物质量与价值量

8．4．1 森林营养物质积累物质量

8．4．2 森林营养物质积累价值量

8．5 森林生物多样性物质量与价值量

8．6 森林净化大气环境物质量与价值量

8．6．1 森林净化大气环境物质量

8．6．2 森林净化大气环境价值量

8．7 森林生态服务功能总价值量

9 结论与讨论

9．1 结论

9．2 讨论

参考文献

在读期间发表的学术论文

作者简介

致谢