中国亚热带重要森林类型现存凋落物植硅体碳汇与通量研究

摘要

森林生态系统被认为是陆地生态系统中最重要的碳汇。森林生态系统的植硅体碳是一种长期(数千年)封存的土壤有机碳，对全球固碳有重要意义。中国亚热带森林面积达2.5×108hm2，植被类型多样，是全球面积最广的森林生态系统，在全球森林碳汇中发挥着其独特的作用。本研究以中国亚热带主要森林类型为代表，开展现存凋落物植硅体碳汇研究，并对其主要树种进行植硅体碳通量估测。其主要结果如下：　　1.在中国亚热带典型森林中布置试验，收集毛竹(Phyllostachysedulis)林、杉木(Cunninghamialanceolata)林、阔叶林及针阔混交林的地表凋落物，研究凋落物层的植硅体碳汇情况。结果表明：1）不同森林凋落物植硅体含量有较大差异，分别为毛竹林（146.27g·kg-1）﹥阔叶林（21.52g·kg-1）﹥针阔混交林（15.56g·kg-1）﹥杉木林（7.12g·kg-1）。2）凋落物中植硅体碳占干物质含量也有较大差异，分别为毛竹林（4.04g·kg-1）﹥阔叶林（1.30g·kg-1）﹥针阔混交林（1.09g·kg-1）﹥杉木林（0.86g·kg-1）。3）4种森林凋落物中的Si含量与植硅体含量极显著正相关(R2=0.8278，P<0.01）、植硅体含量与植硅体碳占干物质含量（R2=0.8668，P<0.01）以及植硅体碳中有机碳含量与植硅体碳占干物质含量（R2=0.5369，P<0.01）极显著相关。4）4种森林的凋落物植硅体碳贮量分别为毛竹林14.66kg·hm-2、杉木林2.87kg·hm-2、阔叶林6.22kg·hm-2及针阔混交林4.84kg·hm-2。5）若以中国亚热带4种森林的面积毛竹林3.87×106hm2、杉木林1.13×107hm2、阔叶林2.49×107hm2及针阔混交林1.55×106hm2计算，4种森林地表凋落物层植硅体碳总贮量分别为5.68×104、3.24×104、1.55×105、7.50×103t，相当于固定了约2.08×105、1.19×105、5.68×105、2.75×104tCO2。在4种森林类型中，毛竹林凋落物的植硅体碳占干物质含量及凋落物植硅体碳贮量都表现为最高，说明毛竹林具有极强的植硅体碳封存潜力。　　2.在中国亚热带典型森林中布置试验，选取毛竹林、针叶林、阔叶林中的7个主要树种，采集叶片，研究其植硅体碳通量。结果表明：1）7个树种叶片中植硅体含量表现为毛竹（117.79g·kg-1）﹥青冈（26.92g·kg-1）﹥枫香（9.79g·kg-1）﹥木荷（4.36g·kg-1）﹥杉木（3.16g·kg-1）﹥马尾松（2.92g·kg-1）﹥苦槠（1.90g·kg-1）。2）植硅体碳占干物质含量表现为毛竹（3.31g·kg-1）﹥枫香（1.12g·kg-1）﹥青冈（0.88g·kg-1）﹥木荷（0.49g·kg-1）﹥马尾松（0.40g·kg-1）﹥杉木（0.30g·kg-1）﹥苦槠（0.19g·kg-1）。3）硅与植硅体含量（R2=0.9897，P<0.01）、植硅体与植硅体碳占物质含量（R2=0.8816，P<0.01）、植硅体碳与植硅体碳占干物质含量（R2=0.3544，P<0.01）之间的相关性达极显著水平。4）毛竹的植硅体碳封存速率最高，若以最高植硅体碳封存速率0.0506t-e-CO2·hm-2·a-1计算，面积为3.87×106hm2的毛竹林每年可封存约1.96×105tCO2；杉木、马尾松的植硅体碳封存速率分别为0.0056和0.0108t-e-CO2·hm-2·a-1，面积分别为1.13×107、1.20×107hm2的杉木林、马尾松林每年可封存约6.33×104、1.30×105tCO2；阔叶林植硅体碳封存速率介于0.0005~0.0193t-e-CO2·hm-2·a-1之间，面积为2.49×107hm2的阔叶林每年可封存(1.25~48.15)×104tCO2。

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1 文献综述

1.1森林生态系统碳汇研究进展

1.2森林凋落物研究进展

1.3植硅体研究进展

2 研究背景及研究思路

2.1研究背景、目的及意义

2.2研究内容

2.3技术路线

3 采样区域与研究方法

3.1研究区概况

3.2 样品基本理化性质、硅（Si）含量、植硅体含量及植硅体碳含量等的测定

3.3数据处理与统计分析

4 中国亚热带重要森林类型凋落物层植硅体碳封存研究

4.1材料与方法

4.2结果分析

4.3讨论

4.4小结

5 中国亚热带重要树种植硅体碳封存潜力估测

5.1材料与方法

5.2结果分析

5.3讨论

5.4小结

6 结论与展望

6.1结论

6.2研究展望

参考文献

个人简介

公开发表的学术论文情况

致谢