林型和林龄对嫩江沙地人工林生态系统碳储量影响规律研究

摘要

【目的】揭示林型和林龄对温带半干旱地区嫩江流域固沙人工林生态系统碳储量的影响规律及机制,为沙地人工林碳汇管理实践提供科学依据。【方法】采用相对生长方程、碳氮分析仪测定法,同步估算具有幼龄林、中龄林、成熟林年龄序列的11、30、45年生樟子松和6、15、26年生小黑杨2种人工林,以及28年生天然榆树疏林的生态系统碳储量(植被和土壤)、植被年净固碳量及其相关环境因子(土壤含水率、有机质、全氮等),确定林型和林龄对沙地人工林生态系统碳储量影响效果。【结果】(1)在植被固碳方面,樟子松和杨树人工林均强于天然榆树疏林,尤以樟子松人工林为最佳;且樟子松、杨树人工林的植被碳储量均随林龄而递增,但两者植被年净固碳量随林龄变化规律却不同,前者为幼龄林>中龄林=成熟林,后者随林龄而递增。(2)在土壤固碳方面,杨树人工林优于天然榆树疏林,而樟子松人工林却不及天然榆树疏林;且樟子松、杨树人工林土壤碳储量随林龄的变化规律也不同,分别为先增后稳型和递增型。两者的土壤碳储量的空间分布格局也被改变,在水平空间上,前者降低了上、下部土壤层的碳储量,且在上部土壤层碳储量随林龄增强;后者增加了中上部土壤层碳储量,且在底部土壤层碳储量随林龄增强;在垂直空间上,两者幼龄林土壤碳储量垂直分层明显,至成熟林趋于弱化;(3)在生态系统固碳方面,樟子松和杨树人工林相近且均强于天然榆树疏林;樟子松和杨树人工林生态系统碳储量均随林龄而递增,但其分配格局多以植被碳储量占优势,明显不同于以土壤占优势的天然榆树疏林;(4)樟子松人工林生态系统碳储量与植被年净固碳量主要受土壤全氮所控制,而杨树人工林生态系统碳储量与植被年净固碳量主要受土壤有机质所控制。【结论】在我国温带半干旱地区流动沙丘上营造樟子松和杨树人工林不仅能够固沙而且能够增加森林碳汇,且以植被固碳占优势,故在沙地人工林碳汇管理实践中既要加强对植被碳库的维持,也要注重其土壤碳库长期固碳潜力的发挥。