南亚热带红锥、杉木纯林与混交林碳贮量比较

造林再造林作为新增碳汇的一种有效途径,受到国际社会的广泛关注。如何通过改变林分树种组成,优化造林模式提高人工林生态系统碳贮量已成为国内外学者关注的重点。通过样方调查和生物量实测相结合的方法,对南亚热带26年生红锥纯林(PCH)、杉木纯林(PCL)及红锥×杉木混交林(MCC)生态系统各组分碳含量、碳贮量及其分配特征进行了比较研究。结果表明:杉木、红锥各器官平均碳含量分别为492.1—545.7 g/kg和486.7—524.1 g/kg。相同树种不同器官以及不同树种的相同器官间碳含量差异显著(P0.05)。红锥各器官碳含量的平均值(521.3 g/kg)高于杉木(504.7 g/kg)。不同林分间地被物碳含量大小顺序为PCHMCCPCL;不同树种之间的土壤碳含量差异显著(P0.05),0—100 cm土壤平均碳含量为PCLMCCPCH。生态系统碳贮量大小顺序为PCL(169.49 t/hm2)MCC(141.18 t/hm2)PCL(129.20 t/hm2),相同组分不同林分以及相同林分的不同组分碳贮量均存在显著差异(P0.05)。造林模式对人工林碳贮量及其分配规律有显著影响,营建混交林有利于红锥生物量和土壤碳的累积,而营建纯林有利于杉木人工林生物量碳的吸收,也有利于土壤碳的固定。因而,混交林的固碳功能未必高于纯林,在选择碳汇林的造林模式时,应以充分考虑不同树种的固碳特性。     

西南桦纯林与西南桦×红椎混交林碳贮量比较

用乡土树种培育优质大径材已成为南亚热带满足林产品需求和生态保护的重要途径,如何通过优化森林经营模式提高人工林生态系统碳储量已成为关注的重点.对广西凭祥伏波林场13年生西南桦纯林、12年生西南桦×红椎混交林生态系统的碳素密度、碳贮量及其分布特征进行了比较研究.结果表明:(1)西南桦与红椎不同器官碳素密度变化范围分别为481.11-600.79 g/kg和451.24-543.42 g/kg,与中国南亚热带地区其他树种的碳素密度接近.相同树种不同器官之间以及不同树种相同器官之间的碳素密度差异显著(P＜0.05).西南桦纯林与西南桦×红椎混交林灌木层的平均碳素密度分别为437.15 g/kg和436.98g/kg,混交林草本层平均碳素密度比纯林高,差异性显著(P＜0.05).西南桦纯林土壤各层碳素密度均高于西南桦×红椎混交林,但差异不显著(P＞0.05).(2)西南桦×红椎混交林乔木层碳贮量(29.144 t/hm2)略高于西南桦纯林(28.541 t/hm2),混交林生态系统碳储量(276.486 t/hm2)比纯林生态系统碳储量(305.514 t/hm2)低.西南桦纯林、西南桦×红椎混交林植被层碳贮量分别占其生态系统碳贮量的9.64％和10.58％,凋落物层分别占生态系统碳储量的0.19％和0.56％.(3)西南桦纯林和西南桦×红椎混交林土壤碳贮存主要集中在0-20cm土层,且随土层深度增加而减少.西南桦纯林土壤层(0-60cm)碳贮量(275.488 t/hm2)明显高于西南桦×红椎混交林土壤层(0-60cm)碳贮量(245.688 t/hm2),分别占其生态系统碳贮量的90.17％和88.86％.(4)西南桦×红椎混交林乔木层碳素年净固定量(2.428 t·hm-2·a-1)高于西南桦纯林乔木层碳素年净固定量(2.196 t·hm-2·a-1),表明混交林比纯林的碳固定速度快.     

南亚热带格木、马尾松幼龄人工纯林及其混交林生态系统碳氮储量

研究比较了南亚热带6年生格木(Erythrophleum fordii)、马尾松(Pinus massoniana)幼龄人工纯林及马尾松与格木混交林生态系统碳氮储量及其分配特征。结果表明,生态系统总碳储量依次为马尾松-格木混交林(137.75 t/hm2)格木纯林(134.07 t/hm2)马尾松纯林(131.10 t/hm2),总氮储量则为格木纯林(10.19 t/hm2)马尾松-格木混交林(8.68 t/hm2)马尾松纯林(7.01 t/hm2)。3种人工林生态系统碳氮库空间分布基本一致,绝大部分储存于0—100 cm土壤层,平均占生态系统总储量的81.49%和96.91%,其次为乔木层(分别占17.52%和2.69%),林下植被和凋落物层所占比例最小。林地土壤碳主要集中于表土层,其中0—30 cm土层平均碳储量为52.52 t/hm2,占土壤总碳储量(0—100 cm)的47.99%,土壤氮的分布则无明显规律。相比于纯林,与固氮树种混交的营林方式表现出更大的碳储存能力。3种幼龄人工林生态系统较低的地上与地下部分碳氮分配比,表明其仍具有较强的碳氮固持潜力。     

血水草生物量及碳贮量分布格局

采用样方收获法,利用实测数据,研究了湖南桃江血水草的生物量、碳含量、碳贮量及其分配特征.结果表明,血水草生物量为1744.70 kg/hm2,其中以地下根系生物量最高,为1278.63 kg/hm2,占血水草生物量的73.9％,且地下根系部分生物量与地上叶、茎部分生物量比值为2.74.血水草各器官平均碳含量为450.54 g/kg,从高到低排序为叶＞茎＞根.土壤层有机碳含量为6.63-38.50 g/kg,各层次碳含量分布不均,表层(015cm)土壤碳含量较高,并随土壤深度的增加而逐渐下降.生态系统碳贮量为101.19 t/hm2,碳库的分布格局为土壤层＞植被层＞枯落物层.植被层的碳贮量为0.79 t/hm2,占整个生态系统总碳贮量的0.78％;在植被层中,地下根系碳贮量为0.57 t/hm2,占植被层总碳贮量的72.2％,是植被层的主要碳库.枯落物层碳贮量较少,为0.22t/hm2,仅占整个生态系统的0.22％,它是维系植物体地上碳库与土壤碳库形成循环的主要通道.血水草生态系统中的碳贮量绝大部分集中在土壤中,土壤层碳贮量可观,为100.18 t/hm2,占系统总碳贮量的99.0％,是血水草生态系统中的主要碳库.研究结果,可为深入研究亚热带地区草本植物的生态功能提供参考.     

米老排人工林碳素积累特征及其分配格局

在生物量调查的基础上,对桂西南地区28年生米老排人工林生态系统的碳素积累特征及分配格局进行了研究.结果表明:米老排各器官碳含量在522.8～560.2 g·kg-1,大小排序为:树叶(560.2 g·kg-1)＞树干(542.8 g·kg-1)＞树根(530.9 g·kg-1)＞树皮(530.8 g·kg-1)＞树枝(522.8 g·kg-1);土壤碳含量以表土层最高,且随土层深度的增加而降低;米老排人工林乔木层碳贮量为147.90 t·hm-2,其中,树干占乔木层碳贮量的63.72％;米老排人工林生态系统碳贮量为285.36 t·hm-2,各组分的分配顺序为乔木层＞土壤层＞凋落物层＞灌木层＞草本层;植被层碳贮量为土壤层(0～100 cm)的1.1倍.     

秦岭典型林分土壤有机碳储量及碳氮垂直分布

以秦岭典型林分锐齿栎(马头滩林区)、油松、华山松、松栎混交林、云杉、锐齿栎(辛家山林区)为对象,研究了不同林分土壤剖面上有机碳、全氮、有机碳储量的分布规律。结果表明:在秦岭地区,随着土壤剖面深度增加,不同林分的土壤有机碳、全氮含量均逐渐降低;不同林分的土壤有机碳、氮素的积累和分解存在一定差异。其中,云杉和松栎混交林的土壤有机碳、全氮含量较高,锐齿栎(辛家山林区)含量较低,不同林分土壤剖面有机碳、全氮含量平均值分别为13.46—26.41 g/kg、4.47—9.51 g/kg,大小顺序均为云杉松栎混交林锐齿栎(马头滩林区)油松华山松锐齿栎(辛家山林区);各个林分的土壤C/N在5.93—15.47之间,C/N平均值大小为松栎混交林﹥华山松﹥油松﹥云杉﹥锐齿栎(辛家山林区)﹥锐齿栎(马头滩林区);各个林分0—60 cm土层的土壤有机碳储量大小为云杉锐齿栎(马头滩林区)松栎混交林华山松锐齿栎(辛家山林区)油松,分别为150.94、135.28、124.93、109.24、102.15、96.62 t/hm2;各个林分土壤有机碳含量与土壤全氮含量存在极显著正相关,土壤有机碳、全氮与C/N则没有明显相关性。     

南亚热带米老排人工林碳贮量及其分配特征

米老排是我国南方速生用材树种,研究米老排(Mytilaria laosensis)人工林碳贮量与碳分配的规律,可为评价米老排人工林的固碳能力与发展人工林多目标经营提供科学依据。采用样地测定的方法,对南亚热带米老排人工林不同器官碳浓度、碳贮量及分配特征进行了研究。结果表明:不同器官碳浓度均值的变化范围为:51.73%—55.75%,各器官碳浓度大小为:新叶>新枝>老叶>树干>老枝>根桩>粗根>细根;凋落物碳浓度为未分解层>半分解层;0—100 cm土壤碳浓度随深度增加而降低,变化范围为0.62%—4.10%。20年生米老排人工林总碳贮量为331.61 t/hm2,乔木层,凋落物层和土壤层的碳贮量分别为154.07、2.74和174.80 t/hm2。年均总固碳量为14.77 t/hm2,折合CO2量为54.16 t,其中乔木层、凋落物层和土壤层所占比例分别为60.73%,6.16%和33.11%。     

我国南亚热带几种人工林生态系统碳氮储量

以我国南亚热带格木(Erythrophleumfordii)、红椎(Castnopsis hystrix)和马尾松(Pinus massoniana)人工林为研究对象,对其碳氮储量及分配格局进行研究.结果表明,不同树种体内碳的分布与器官年龄的关系不明显,而氮的分布与年龄的关系则较为密切,表现为幼嫩器官中的氮含量大于老化器官,而老化器官的C/N比值大于幼嫩器官.格木人工林生态系统内各组分的氮含量均高于其他两种人工林生态系统,并且3种人工林生态系统碳氮在土壤表层具有明显的富集作用.格木、红椎和马尾松人工林碳储量分别为236.22、267.84、200.57 t/hm2,氮储量分别为17.91、12.38、10.59 t/hm2.乔木层碳储量分别占42.57％、36.31％和40.28％,0-100 cm土壤碳储量分别占55.77％、62.52％和57.83％;氮储量则是土壤占绝对优势,分别为92.00％、93.72％和95.53％.说明3种人工林生态系统碳氮储量主要分布在土壤中,且红椎人工林生态系统具有较高的固碳能力.     

湖南会同不同退耕还林模式初期碳密度、碳贮量及其空间分布特征

对湖南会同5种退耕还林模式初期森林生态系统碳密度、碳贮量及其空间分布特征进行了研究。结果表明:主要造林树种马尾松、樟树、杜英、乐昌含笑、红花木莲不同器官的平均碳密度分别为:0.5296、0.5188、0.5178、0.5376、0.5355gC/g,树种间同一器官的平均碳密度排序为:树干树根树叶树枝树皮;5种退耕还林模式中活地被物层、死地被物层碳密度分别介于0.4380—0.5380gC/g、0.5060—0.5200gC/g之间,土壤层(0—60cm,下同)平均有机碳密度介于0.00786—0.01485gC/g之间;退耕还林3a后,乐昌含笑×红花木莲混交林、杜英×乐昌含笑混交林、杜英×樟树混交林、樟树林土壤层有机碳密度比原坡耕地分别提高了53.57%、39.19%、38.57%、24.82%,而马尾松林地下降了18.72%。林木不同器官中的碳贮量基本上与各器官的生物量成正比例,同一造林时间的4种模式中,以杜英×樟树混交林各器官的碳贮量最大,为1.219tC/hm2,杜英×乐昌含笑混交林最小,仅为0.199tC/hm2,均以干根碳贮量为最大,占其各器官碳贮量的57.50%以上。5种退耕还林模式恢复初期的生态系统中,土壤层碳贮量最大,为74.518—119.312tC/hm2,占96.180%以上,植被层为其次,在0.633—2.960tC/hm2之间,仅占0.642%—3.820%,死地被物层为最小。退耕后,樟树林、杜英×樟树混交林、乐昌含笑×红花木莲混交林、杜英×乐昌含笑混交林生态系统碳贮量分别增加了19.477、27.722、41.643、26.821tC/hm2,马尾松林下降了1.675tC/hm2。     

森林演替在南亚热带森林生态系统碳吸存中的作用

研究了鼎湖山南亚热带森林同一演替系列中3个不同演替阶段(马尾松针叶林、马尾松荷木混交林和季风常绿阔叶林)生态系统碳贮量和分配格局特征,并探讨了该地区森林演替过程中生态系统碳吸存潜力和速度。结果表明:(1)针叶林各组分碳素含量高于阔叶林对应组分的碳素含量(后者是前者的72.0%～94.5%)。两个森林植物碳素含量,不同层次比较,均为乔木层>灌木层>草本层,不同器官比较,以根或干最高。(2)乔木层生物量随森林演替进展而增加。针叶林、混交林和阔叶林乔木层生物量分别为:143.5t/hm2、270.1t/hm2和407.8t/hm2,其中大部分由干和皮组成(各器官占乔木层生物量的比例平均为:叶2.8%、枝19.3%、干和皮混合57.0%、根20.9%)。林下层生物量为4.23～14.10t/hm2,是乔木层的1.0%～9.8%,随森林演替进展而减少。(3)土壤容重随深度增加而增加,但随森林演替进展而减少。与土壤容重相反,土壤有机碳含量随深度增加而明显减少,但随森林演替进展而增加。(4)3种类型森林生态系统碳总贮量分别为135.8t/hm2、215.1t/hm2和259.7t/hm2。生态系统碳贮量在各组分的格局十分相似,植被、土壤和凋落物层所占比例均分别约为67.6%、30.2%和2.2%。与其它地带森林比较,鼎湖山保护区森林植被与土壤碳贮量之比和表层(0～20cm)的土壤碳占整个     

南亚热带红椎和格木人工幼龄林土壤微生物群落结构特征

采用氯仿熏蒸浸提法和磷脂脂肪酸法(Phospholipids fatty acid,PLFA)研究了我国南亚热带地区非固氮树种红椎(Castanopsis hystrix)和固氮树种格木(Erythrophleum fordii)人工幼龄林土壤微生物生物量与微生物群落结构特征。结果表明,在旱季和雨季,红椎幼龄林土壤微生物总PLFAs量,细菌PLFAs量、放线菌PLFAs量及丛枝菌根真菌PLFAs量均大于格木幼龄林。红椎幼龄林土壤PLFA Shannon多样性指数(H_(PLFA))在旱季和雨季均大于格木幼龄林。主成分分析表明,土壤微生物群落结构组成受到林分类型和季节的双重影响。冗余分析表明,土壤硝态氮(NO_3~--N)含量、土壤含水量、p H及土壤微生物生物量氮(MBN)与特征磷脂脂肪酸之间呈显著相关关系。以上结果表明固氮树种格木与非固氮树种红椎人工幼龄林对土壤微生物生物量和群落结构的影响存在显著差异。     

甘肃亚高山云杉人工林生态系统碳、氮储量动态和分配格局

云杉是甘肃亚高山地区重要的造林树种,研究其生态系统碳、氮储量的动态变化和分配格局有利于评价云杉人工造林后的生态恢复效果。以甘南、定西地区不同林龄(包括幼龄林、中龄林、近熟林和成熟林)的云杉人工林为研究对象,共设置16块调查样地。在野外调查、样品采集和分析的基础上,估算了其生态系统的碳、氮储量。结果显示:云杉林乔木不同器官的碳含量相对稳定,氮含量则与器官类型有密切关系;同一土层不同龄级的土壤碳、氮含量无明显差异。从乔木层、灌木层、枯落物层到草本层碳氮含量比值依次减小,土壤层碳氮含量比值最低。该地区云杉人工林生态系统总碳、氮储量分别为257. 75—430.23 t/hm~2和20.50—29.88 t/hm~2。随着林龄的增加,植被层碳、氮储量增加显著,分别从15.5 t/hm~2和0.24 t/hm~2增加到143.51 t/hm~2和1.65 t/hm~2。土壤层(0—100 cm)碳、氮储量分别为242.23—367.79 t/hm~2和20.26—29.58 t/hm~2,在整个生态系统各龄级中所占比例均超过60%和90%。生态系统和土壤层(0—100 cm)碳、氮储量在不同龄级间无显著差异。生态系统中土壤层、乔木层及灌、草、枯落物层的碳储量比例分别为85.72%、13.44%和0.84%,氮储量比例分别为97.60%、2.08%和0.32%。     

高寒沙地乌柳防护林碳库随林龄的变化

植被恢复是改善脆弱生态系统的有效方式。长期的植被恢复能够提高沙地生态系统的服务功能。以青海共和高寒沙地不同林龄乌柳(Salix cheilophila)防护林生态系统为研究对象,研究植被恢复过程中植被碳库与土壤碳库的动态变化,探讨乌柳防护林生态系统的碳汇功能。结果表明:随林龄增加,乌柳各组分碳浓度变化规律并不显著(P0.05),而碳贮量显著增加(P0.05),且不同林龄乌柳各组分碳库的分配比例不同,树干碳贮量占林分碳贮量的百分比最高。各林龄(6、11、16、21a)乌柳林碳贮量分别为4.95、9.93、14.67 t/hm2和21.99 t/hm2。土壤碳库随植被恢复时间的增加而增加,各林龄土壤碳库(0—200cm)分别为9.54、13.03、17.18和19.05 t/hm2。较之6、11a土壤碳库增加26.78%,16a较之11a提高24.16%,21a较16a提高9.82%。地被物层(植被残体)固碳量分别为0.27、0.29、0.33、0.43 t/hm2。不同林龄乌柳林生态系统碳库分别为14.76、23.25、32.18 t/hm2和41.48 t/hm2。各林龄乌柳植被层碳库分别占该林龄总碳库的33.54%、42.71%、45.59%和53.01%,土壤碳库分别占该林龄总碳库的64.63%、56.04%、53.39%和45.93%,而地被物层分别占该林龄总碳库的1.83%、1.25%、1.03%和1.03%。较之恢复前的,各林龄碳库依次增加57.05%、36.52%、27.75%和22.42%。植被恢复各阶段年净碳累积速率分别为1.41、1.70、1.79、1.86 t C hm-2a-1。乌柳防护林生态系统具有"碳汇"功能。     

温带两种林型对氮沉降的再分配及其生长季动态与影响因子

氮(N)沉降对森林生态系统的结构与功能具有重要的影响,而森林对到达林地的N沉降量及其分配格局的影响尚不清楚。量化了2012—2013年5—10月两个生长季蒙古栎林和杂木林的林内树干径流和穿透雨及其林外大气降雨总氮(TN)、可溶性氮(DN)和颗粒态氮(PN)沉降通量的季节动态,旨在比较两种林型对N沉降的再分配格局及其季节变化,分析影响其变异的主要因子。结果表明:林外大气降雨、蒙古栎林林内、杂木林林内(树干径流+穿透雨)TN沉降平均值分别为:8.49、15.97、13.39 kg hm~(-2)a~(-1),其中DN分别占其TN的76.35%、82.79%和75.02%,PN分别占其TN的26.35%、17.21%和24.98%,蒙古栎林和杂木林林内穿透雨TN沉降量分别占其TN的95.5%和94.5%。蒙古栎林和杂木林冠层淋溶TN沉降量分别为7.48kg hm~(-2)a~(-1)和4.90 kg hm~(2)a~(-1);其中,前者的DN高于后者,但PN呈相反趋势。两种林型的N沉降组分具有明显的季节动态:沉降量均集中在生长季中期(6—8月),生长季前期和末期较低。林外降雨量分别与林外大气降雨、蒙古栎林和杂木林林内的树干径流和穿透雨中的TN、DN浓度呈显著负指数函数关系(P0.001)。连续降雨天数对蒙古栎林、杂木林林内TN、DN浓度的影响表现为连续降雨2 d以内为富集作用,之后为稀释作用。研究表明林冠对大气氮沉降有显著富集作用,其富集强度及时间动态与森林类型和降雨特征有关,建议氮沉降试验应考虑林冠的富集效应。     

黄土高原中西部刺槐人工林生态系统碳密度及其影响因子

为阐明黄土高原中西部刺槐人工林碳密度区域分布特征及其主要影响因子,基于野外样地调查和室内样品分析估算了黄土高原中西部4个栽培区域的刺槐人工林生态系统碳密度及其分布特征,并利用相关性分析和主成分分析分析了影响生态系统碳密度的主要因子(林分、地形、土壤和气候等)。结果表明:调查区5个林龄的刺槐人工林生态系统生物量为34.13—133.08t/hm~2,不同区域之间各组分生物量存在显著性差异。植被层平均碳含量为221.93—454.67 g/kg,总体上表现为乔木层平均碳含量高于灌、草层,枯落物层平均碳含量最低,不同区域乔木、灌木、草本平均碳含量均存在显著性差异。刺槐人工林生态系统碳密度均值为106.86 t/hm~2,其中土壤层碳密度占刺槐人工林生态系统总碳密度的64.09%,是刺槐人工林生态系统碳密度的主要组成部分。植被层碳密度为38.68 t/hm~2,其中乔木层碳密度(33.88 t/hm~2)占植被层碳密度的87.58%,灌木、草本、枯落物所占比例依次为1.98%(0.77 t/hm~2)、2.00%(0.77 t/hm~2)、8.43%(3.26 t/hm~2)。不同区域土壤、生态系统碳密度均存在显著性差异。相关性分析和主成分分析表明,刺槐人工林生态系统碳密度与林龄、降水量呈显著正相关关系,与林分密度、平均气温、海拔和坡度的相关关系不显著,上述林分因子、地形因子和环境因子转化的主成分方差累积贡献率为91.07%,其中林龄和降水量是影响刺槐人工林生态系统碳密度的主要因子,方差贡献率为37.22%。     

四川长宁毛竹林碳储量与碳汇能力估测

利用生物量法研究了四川长宁毛竹林(Phyllostachys edulis)碳密度、碳储量及其空间分配格局,并对毛竹林碳汇能力进行了估算。结果表明:(1)毛竹立竹各器官的平均含碳率波动范围为462.37—480.68 g/kg,不同龄级毛竹各器官含碳率差异不显著。土壤有机碳含量为15.77 g/kg,不同土层差异极显著;(2)毛竹立竹碳储量为40.92 t/hm2,其中竹竿碳储量所占比例为51.49%,竹杆、竹枝、竹叶地上部分碳储量为26.76 t/hm2,占立竹碳储量的65.39%,地上碳储量为地下碳储量的1.89倍;(3)毛竹林总碳储量为156.57 t/hm2,其中土壤是其最大的碳库,为113.54 t/hm2,占总碳储量的72.52%,立竹碳储量所占比例为26.14%,林下植被碳库最小,为0.52 t/hm2,只占总碳储量的0.33%,可忽略不计;(4)毛竹林年生产量为20.28 t/hm2,年固碳量为9.43 t/hm2,相当于每年固定CO2量34.57 t/hm2,固碳能力较强。