退化灌木林植被恢复后生态系统碳储量的变化

摘要

为了解我国北亚热带地区退化灌木林改造成常绿阔叶人工林后生态系统碳储量的变化以及土壤活性有机碳库的差异，本文以灌木林补植改造后形成的木荷（Schima superbaGardn.et Champ.）-青冈栎(Cyclobalanpsis glauca(Thunb.) Oerst.)混交林和山山杜英(Elaeocarpus sylvestris(Lour.) Poir)纯林为研究对象，以保留的退化灌木林为对照，利用野外样地调查和室内分析的方法，探讨了不同林分类型植被碳储量和土壤碳储量的差异，并对0～50cm内各土层土壤活性有机碳含量进行了比较。研究结果有利于提高人工林分碳库估算的精确性，为今后我国亚热带地区以生态效益为培育目标的常绿阔叶化改造退化林地碳储量的变化提供参考资料。主要结果如下:
　　1、树种组成对人工林生态系统碳储量的影响
　　退化灌木林改造成木荷-青冈栎林和山杜英纯林生长11年后，生态系统植被、土壤碳储量均显著增加(p＜0.05);植被碳储量的增加主要来自乔木层。两种人工林碳积累能力有差异，山杜英林植被碳储量比木荷-青冈栎林高99.4％，其中，山杜英林的乔木层碳储量比木荷-青冈栎林高27.75 t·hm-2，是后者的2倍;山杜英林土壤有机碳储量(0～50cm)比木荷-青冈栎林高10.17t·hm-2，差异达到显著水平，其中在0～10、20～30cm土层山杜英林显著高于木荷-青冈栎林。退化灌木林人工改造成常绿阔叶林后生态系统碳储量显著增加，山杜英纯林碳蓄积能力明显高于木荷-青冈栎混交林。本研究表明，在以增加碳储量为目的的退化生态系统改造过程中，树种的选择非常重要。
　　2、树种组成对人工林土壤活性有机碳库的影响
　　人工造林11年后，木荷-青冈栎林和山杜英纯林0～50cm各土层土壤有机碳含量比退化灌木林分别增加了52.33％～96.13％和77.93％～119.85％，易氧化碳增加了57.89％～100.90％和21.44％～46.85％，轻组有机质增加了74.50％～93.75％和27.24％～96.09％，而水溶性有机碳变化不明显。不同树种组成林分土壤活性有机碳占总有机碳的比率大小顺序，水溶性有机碳/土壤有机碳为退化灌木林＞木荷-青冈栎林＞山杜英纯林，易氧化碳/土壤有机碳为木荷-青冈栎林＞灌木林＞山杜英纯林。3种林分各活性有机碳与土壤总有机碳的相关性均达到极显著水平，其中，木荷-青冈栎林相关系数大于其它两种林分。3种林分中，总有机碳、易氧化碳、轻组有机质与土壤养分的相关性均达到极显著水平，而退化灌木林水溶性有机碳与水解氮、速效钾相关性不显著，山杜英纯林水溶性有机碳与速效钾也无显著相关性。
　　3、林龄对木荷-青冈栎混交林幼林碳储量的影响
　　研究两种林龄木荷-青冈栎混交林和保留的退化灌木林生态系统碳储量，结果表明:各林分植被、土壤碳储量均表现为退化灌木林＜7年生＜11年生木荷-青冈栎林，7年生和11年生木荷-青冈栎林植被碳储量分别比退化灌木林增加了5.49和23.64 t·hm-2，差异达到显著水平，11年生木荷-青冈栎林的植被碳储量比7年生多积累18.15 t·hm-2。7年生和11年生木荷-青冈栎林土壤有机碳储量分别比退化灌木林增加了12.56和30.99t·hm-2，差异均达到显著水平;11年生木荷-青冈栎林土壤有机碳储量比7年生多积累了18.43 t·hm-2，且各土层碳储量均有显著增加。3种林分生态系统碳储量分别为54.11、72.16和108.74t·hm-2，相比退化灌木林，7年生和11年生木荷-青冈栎林碳储量年均增长量分别为2.58和4.97 t·hm-2·a-1;退化灌木林改造为常绿阔叶人工林，林分碳储量在幼林期已有显著增加，随着林龄增长，人工林碳储量的积累还有待进一步研究。
　　4、林龄对木荷-青冈栎混交林幼林土壤活性有机碳库的影响
　　以退化灌木林为对照，分析造林初期林龄对人工林土壤活性有机碳含量的影响。结果表明:7和11年生木荷-青冈栎林0～50cm各土层土壤有机碳含量比退化灌木林分别增加了22.79％～43.34％和52.33％～96.13％，易氧化碳含量增加了11.11％～25.18％和57.89％～100.90％，轻组有机质含量增加了18.18％～85.20％和74.50％～93.75％，水溶性有机碳含量7年生木荷-青冈栎林比退化灌木林降低了4.10％～9.53％（10～20cm除外），而11年生林分比退化灌木林增加了0.71％～5.37％。3种林分土壤活性有机碳在总有机碳中所占的比率大小顺序，水溶性有机碳/土壤有机碳为退化灌木林＞7年生＞11年生木荷-青冈栎林，易氧化碳/土壤有机碳为11年生＞退化灌木林＞7年生木荷-青冈栎林。3种林分各活性有机碳组分与土壤总有机碳的相关性均达到极显著水平，而水溶性有机碳与总有机碳的相关系数相对较低。各林分土壤总有机碳、易氧化碳、轻组有机质与土壤养分的相关性均达到极显著水平，而退化灌木林水溶性有机碳与土壤水解氮、速效钾相关性不显著。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．1．1 研究背景

1．1．2 研究目的和意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 森林生态系统碳储量

1．2．2 中国人工林生态系统

1．2．3 土壤活性有机碳

1．3 研究目标和主要内容

1．3．1 研究目标

1．3．2 主要研究内容

1．4 技术路线

第二章 研究材料与方法

2．1 研究区概况

2．2 研究方法

2．2．1 样地设置及土壤样品采集

2．2．2 计算方法及样品测定

2．2．3 数据处理与分析

第三章 结果与分析

3．1 树种组成对人工林生态系统碳储量的影响

3．1．1 不同类型林分植被有机碳储量的比较

3．1．2 不同类型林分土壤有机碳储量的比较

3．1．3 不同类型林分生态系统总碳储量的比较

3．1．4 小结

3．2 树种组成对人工林土壤活性有机碳库的影响

3．2．1 不同类型林分土壤总有机碳含量的比较

3．2．2 不同类型林分土壤活性有机碳各组分含量的比较

3．2．3 不同类型林分土壤活性有机碳占总有机碳的比例分析

3．2．4 不同类型林分土壤活性有机碳与总有机碳的相关性分析

3．2．5 不同类型林分土壤有机碳与土壤养分的相关性分析

3．2．6 小结

3．3 林龄对木荷-青冈栎混交林幼林碳储量的影响

3．3．1 不同林龄林分植被有机碳储量的比较

3．3．2 不同林龄林分土壤有机碳储量的比较

3．3．3 不同林龄林分生态系统总碳储量的比较

3．3．4 小结

3．4 林龄对木荷-青冈栎混交林幼林土壤活性有机碳库的影响

3．4．1 不同林龄林分土壤有机碳含量的比较

3．4．2 不同林龄林分土壤活性有机碳各组分含量的比较

3．4．3 不同林龄林分土壤活性有机碳占总有机碳的比例分析

3．4．4 不同林龄林分土壤活性有机碳与总有机碳的相关性分析

3．4．5 不同林龄林分土壤有机碳与土壤养分相关性分析

3．4．6 小结

第四章 结论与讨论

4．1 树种组成对人工林生态系统碳储量的影响

4．2 树种组成对人工林土壤活性有机碳库的影响

4．3 林龄对木荷-青冈栎混交林幼林碳储量的影响

4．4 林龄对木荷-青冈栎混交林幼林土壤活性有机碳库的影响

参考文献

在读期间学术研究

致谢