山东省长岛县南长山岛黑松和刺槐人工林的碳储量

利用乡土树种改造大面积人工纯林已成为我国海岛人工林近自然化经营的有效模式.采用生物量相对生长方程和样地调查数据相结合的方法,对山东省长岛县南长山岛人工林的优势树种黑松和刺槐的碳储量进行估算.结果表明:黑松和刺槐人工林乔木层平均碳储量分别为56.81和37.26 t·hm^-2,均高于山东省乔木林的平均碳储量(27.62 t·hm^-2).坡向是影响海岛乔木碳储量的重要环境因子,林分密度是影响海岛乔木层碳储量的重要生物因子.黑松人工林乔木层生物量平均累积速率与树龄没有明显的相关性.具有良好固碳功能的黑松是南长山岛的理想树种.     

吊丝单竹林生态系统碳储量及其垂直空间分配特征

利用标准样方法研究了吊丝单竹(Dendrocalamopsis vario-striata)林的碳储量及其空间分布特征。结果表明,吊丝单竹不同器官的碳密度为0.4684~0.5092 g g^-1,依次为竹秆>竹蔸>竹根>竹枝>竹叶;碳储量在吊丝单竹不同器官中的分配以竹秆最大(达50.46%),其次为竹蔸(20.71%),竹叶的最小(仅5.01%)。整个吊丝单竹林生态系统碳库主要由乔木层、灌草层、枯落物层和土壤层4部分组成,总碳贮量为104.9321 t hm^-2,其空间分布为土壤层>乔木层>枯落物层>灌草层,其中土壤层占总碳储量的比例最大(59.74%);整个吊丝单竹林乔木层年固碳量为6.4460 t hm^-2a^-1,相当于每年同化CO₂的量为23.6353 t hm^-2a^-1,这略低于我国森林植被的平均年固碳量,表明吊丝单竹林还有较大的发展空间。     

黄土丘陵区两种主要退耕还林树种生态系统碳储量和固碳潜力

黄土丘陵区是中华文明的起源地,而原有植被却遭受严重破坏。因此,自20世纪70年代末开始的三北防护林工程、退耕还林工程和天然林保护工程等大型生态恢复工程,在本区均有大面积分布。这些工程已经对生态恢复起到重要作用,并将对全球碳素循环起到积极作用。以黄土丘陵区的主要造林树种--油松(Pinus tabulaeformis Carr.)和刺槐(Robinia pseudoacacia L.)为研究对象,共设置样方28个,测定森林乔木、灌木、草本生物量及凋落物碳储量;钻取并分析土样516份,获得土壤有机碳储量。结合文献数据和农田碳储量数据,建立0-86年生油松林和0-56年生刺槐纯林生态系统碳储量-林龄序列;在此基础上分析造林对生态系统碳储量和固碳潜力的影响。结果表明,造林后的油松林和刺槐林生态系统的植被、凋落物及土壤碳储量逐渐增加;在没有人为干扰的情况下,19、27、36、86年生油松林生态系统碳储量分别为70.76、143.43、167.30、271.23-332.26 Mg/hm²;8、17、39年生刺槐林生态系统碳储量分别为80.37、94.08、140.77 Mg/hm²。受间伐干扰、45\,52年生油松林生态系统碳储量分别为136.42\,168.56 Mg/hm²,相对于没有人为干扰的油松林,其植被碳储量明显下降,而土壤碳储量保持稳定甚至升高。受乱砍滥伐干扰的71年生油松林和56年生刺槐林的生态系统碳储量分别为118.87\,76.99 Mg/hm²,相对于没有人为干扰的森林,其植被碳储量和土壤碳储量均呈明显下降趋势。种植油松林之后的86a时间内,其生态系统固碳潜力为211.61-272.64 Mg/hm²;而种植刺槐林、在39a时间内的生态系统固碳潜力为81.15 Mg/hm²。     

滇中高原云南松林枯落物输入对土壤碳氮储量及其分布格局的影响

为了更好地理解土壤碳氮对枯落物输入变化的响应,通过枯落物添加与去除实验（DIRT）对滇中高原云南松林枯落物输入变化对土壤碳氮储量及其分布格局的影响进行了研究。2018年3月至2019年2月分别设置6种枯落物输处理,分别为对照（CO）、去除枯落物（NL）、双倍枯落物（DL）、去除根系（NR）、无输入（NI）以及去除有机层与A层（O/A-Less）,研究了不同处理条件下土壤剖面上碳氮储量的分布规律。研究结果表明：（1）不同处理全碳储量为134.49-170.92 t/hm²,全碳储量在不同处理间表现为：S_C（NL）=170.92 t/hm² > S_C（CO）=168.10 t/hm² > S_C（NR）=153.26 t/hm² > S_C（NI）=147.20 t/hm² > S_{C（O/A-Less）}=143.54 t/hm² > S_C（DL）=134.49 t/hm²,不同处理0-20 cm土层全碳储量占0-60 cm土层全碳储量的40.86%-53.56%;不同处理全氮储量表现为：S_N（CO）=11.83 t/hm² > S_N（NL）=9.70 t/hm² > S_N（DL）=8.70 t/hm² > S_N（NR）=8.35 t/hm² > S_{N（O/A-Less）}=8.21 t/hm² > S_N（NI）=8.09 t/hm²。不同处理0-20 cm土层的全氮储量占0-60 cm土层全氮储量的39.28%-46.04%。云南松林地枯落物添加去除实验发现去除枯落物短期内可以增加土壤碳储量,其他处理均在一定程度上减少了土壤碳氮储量。（2）地上枯落物输入对表层（0-20 cm）土壤碳氮影响显著,根系输入对深层（20-40 cm）土壤碳氮影响显著;（3）土壤C、N存在耦合关系,不同处理土壤全碳含量与全氮含量极显著正相关,并且土壤全碳含量与土壤各化学计量比均呈极显著正相关关系;土壤容重与土壤碳氮含量具有极显著负相关关系。     

城市森林碳汇及其抵消能源碳排放效果——以广州为例

城市森林及其管理相关政策作为减少CO₂排放的有效策略得到了较为广泛的关注。采用材积源生物量方程与净初级生产力方法来定量分析了广州市城市森林碳储量和碳固定量,根据化石能源使用量及其碳排放因子核算了广州城市能源碳排放,最后评估了城市森林碳抵消效果。结果显示广州市城市森林碳储量为654.42×10⁴t,平均碳密度为28.81 t/hm²,而森林碳固定量为658732 t/a,平均固碳率为2.90 t·hm^-2·a^-1。2005-2010年广州市年均能源碳排放则达到2907.41×10⁴t。广州城市森林碳储量约为城市年均能源碳排放的22.51%,其通过碳固定年均能够抵消年均碳排放的2.27%,不过从城市森林综合效益来看其仍是城市低碳发展重要举措之一。分析了林型组成和林龄结构对于广州森林碳储量和碳固定量的影响,并从森林管理角度为城市森林碳汇提升提出建议。这些结果和讨论有助于评估城市森林碳汇在抵消碳排放中所起的效果。     

基于林业清查资料的桂西北植被碳空间分布及其变化特征

基于2005-2010年林业资源清查数据,采用材积源生物量法,运用地理信息系统技术,估算和分析了桂西北植被碳密度及其储量的空间分布及其变化。结果显示:(1) 研究区域从2005年到2010年呈现碳汇变化趋势,植被碳储量由4.19×10⁴t增加到4.27×10⁴t(增幅为1.84%),植被碳密度从29.04t/hm²增加到29.57 t/hm²。(2) 从治理措施、林种起源方式及林种类型来看,自然保护区的植被碳密度最大,超过40 t/hm²。2005-2010年,人工植苗、直播、飞播和萌生方式植被碳密度增加,退耕还林工程的植被碳密度均呈明显增长(增加3.00 t/hm²),所有林种碳密度都呈不同程度的增长。 (3)植被碳密度空间分布上,大致表现为西部高、中东部低,北部高、南部低。西部区植被碳密度均值超过40 t/hm²,中东部区植被碳密度均值低于25 t/hm²。植被碳密度变化在空间分布上表现为无论是非喀斯特区还是喀斯特区的植被碳密度都有增长趋势,其中有7个县市植被碳密度升级为更高等级。研究表明,随着退耕还林、生态移民等治理措施的实施,区域植被碳密度显著增加,生态环境好转。     

南方红壤典型水土流失区马尾松林地上林木碳储量的遥感监测——以长汀县河田镇为例

森林碳储量动态变化对揭示区域水土流失治理成效具有重要指示意义。以长汀县河田镇为例,2017年随机设置34个马尾松林样本作为建模集,分别与同期Landsat影像的原始波段、植被指数及主成分因子进行回归分析,构建马尾松（（Pinus massoniana））林地上林木碳储量的最佳反演模型,基于伪不变特征原理的线性归一化法实现该模型在2003、2010年影像上的适用性校正转换,实现研究区2003、2010、2017年马尾松林地上林木碳储量的反演及时空分异特征的研究。结果表明：研究区2017年马尾松林地上林木碳储量最佳遥感反演模型是以绿色植被指数（GNDVI）为自变量构建的指数模型：C₂₀₁₇=0.006e^{14.357GNDVI₂₀₁₇},该模型拟合的决定系数为0.57,平均相对精度为82.19%;2003年、2010年马尾松林地上林木碳储量遥感估测模型为：C₂₀₀₃=0.006e^{（16.4086GNDVI₂₀₀₃+1.1428）}、C₂₀₁₀=0.006e^{（15.1677GNDVI₂₀₁₀+1.5821）},两期校正模型的决定系数均在0.85以上;2003、2010及2017年碳储量分别为8.24 t/hm²、11.34t/hm²、16.14 t/hm²,整体呈上升趋势;地上林木碳储量随海拔、坡度的升高而增加,向阳坡地上林木碳储量高于背阴坡;碳储量增长率随海拔、坡度的升高而降低,背阴坡碳储量增长率高于向阳坡。     

火烧对黔中喀斯特山地马尾松林分的影响

采用样地比较法在黔中喀斯特山地上覆第四纪粘土的马尾松人工次生林内,研究了林火对马尾松林分的影响,结果表明过火马尾松林不同部位的受害率为树皮(95.51%)＞树枝(71.49%)＞树冠(62.95%),不同层片的植物死亡率为草本层(100.00%)＞灌木层(30.43%)＞乔木层(29.09%)。马尾松树皮受害率不因径级而变化、树枝和树冠受害率及植株死亡率随径级增高而降低,灌木层物种或全部死亡、或部分死亡、或全部存活,草本层物种或死亡、或萌生。过火马尾松林地生物量的潜在损失量(68.7755 t/hm²)＞直接损失量(12.1818 t/hm²)、直接损失率22.41%,直接损失量中乔木层(6.9382 t/hm²)＞枯物层(3.3441 t/hm²)＞灌木层(2.4964 t/hm²)＞草本层(0.8861 t/hm²),直接损失率中草本层或枯物层(100.00%)＞灌木层(33.36%)＞乔木层(23.59%)。过火马尾松林不同层片的Patrick指数、Gleason指数、Simpson指数和Hurlbert指数损失量为草本层＞灌木层＞乔木层、潜在损失量＞直接损失量,直接损失率中乔木层的相应值为14.29%、14.29%、17.85%、-11.29%,灌木层的相应值为26.76%、26.76%、37.63%、-18.53%,草本层为100.00%。     

四川盆地四种柏木林分类型的水文效应

四川盆地丘陵区是长江上游水土流失最严重地区之一,该区大面积柏木纯林林分结构不合理、天然更新不良、林分稳定性差、产品产量和水土保持功能低,急需进行结构调整。通过群落样地调查和坡面径流场观测,对比分析了四川盆地4种柏木林分类型的水文效应。结果表明:(1) 4种林分类型林冠截留量与降水量呈幂函数关系; 林冠截留率随雨量级的增大而减小,对次降雨的最大截留量为栎柏混交林 (9.5 mm) > 桤柏混交林 (9.2 mm) > 松柏混交林 (8.8 mm) > 柏木纯林 (8.5 mm)。(2) 4种林分类型之间未分解层和半分解层枯落物持水量随浸泡时间的变化存在极显著差异;枯落物总存储量变化范围为4.06-7.62 t/hm²,枯落物总持水量排序为栎柏混交林 (17.07 t/hm²) > 桤柏混交林 (13.26 t/hm²)> 松柏混交林 (8.89 t/hm²) > 柏木纯林 (7.57 t/hm²)。(3) 4种林分0-40 cm土层非毛管孔隙度变化范围为 4.21%-6.94％,土壤最大持水量排序为栎柏混交林(1820.83±124.80) t/hm² > 松柏混交林(1686.85±76.15) t/hm² > 桤柏混交林(1644.45±119.84) t/hm² > 柏木纯林(1574.14±119.89) t/hm²;4种林分类型雨季产沙量变化范围在534.2-1467.9 kg/hm²之间。综合分析表明,栎柏混交林是4种柏木林分类型中水土保持效果最优的;因此,该区柏木纯林的结构调整应以促进栎柏混交林的演替为目标。     

长白落叶松林龄序列上的生物量及碳储量分配规律

由于多年来的过量采伐和重采轻育,伊春东折棱河林场人工长白落叶松林分质量普遍下降,森林生态功能严重衰退。结合对该研究地同一立地类型的人工长白落叶松林(Larix ologensis)林木各组分生物量垂直分配规律的分析,研究了其生物量在年龄序列上的分布及分配规律,为提高其林分生物量及碳储量采取相应的抚育管理措施提供一定的理论基础。结果表明,处于中龄、近熟及成熟林中的林木树干、树皮及活枝生物量所占比例受年龄影响较小,而叶生物量随林龄增大呈现明显递减变化;不同年龄长白落叶松的垂直分布规律基本一致:其树皮及树干生物量随树高增大呈现递减规律,其活枝及叶生物量主要集中分布于树冠中部,而其死枝生物量未呈现明显分布规律;长白落叶松根系生物量随着林分年龄的增大,其粗根、中根及细根所占比例呈现递减规律,而其大根所占比例随年龄的增大基本呈增大趋势。通过统计分析得出,长白落叶松生物量与林分蓄积的最优模型为:W=0.4909M+9.6624(R²=0.8893),进而估算得出:研究区域幼龄长白落叶松林分生物量为1273.72 t/hm²,碳储量为656.98 t/hm²;中龄长白落叶松林分生物量为15480.13 t/hm²,碳储量为7984.65 t/hm²;近熟、成熟龄长白落叶松林分生物量为7684.41 t/hm²,碳储量为3963.62 t/hm²。随林分结构的改善以及中龄、近熟及成熟林分的不断增加,生物量及碳储量会相应增加。     

黄土丘陵区退耕还林地刺槐人工林碳储量及分配规律

采用样地调查与生物量实测方法,研究了甘肃黄土丘陵区不同坡向(阳坡、阴坡)和退耕年限(退耕5a、8a和11a)刺槐人工林乔木不同器官、灌草层、枯落物层和土壤层的碳含量,以及刺槐人工林乔木层、灌草层、枯落物层和土壤层碳储量及其分配特征。结果表明:刺槐不同器官碳含量均值变化范围为43.02%—50.89%%,从高到低排列顺序为树干细枝中枝粗枝叶根桩大根粗根小根中根树皮细根;灌木层碳含量为35.76%—42.74%;草本层碳含量为35.83%—43.64%;枯落物层碳含量为39.55%—41.77%;土壤层(0—100 cm)碳含量均值变化范围0.22%—0.99%,随退耕年限增加而增大,土壤深度的增加而逐渐下降。刺槐人工林生态系统碳库空间分布序列为土壤层(0—100 cm)植被层枯落物层。阳坡和阴坡退耕5a、8a、11a刺槐林生态系统碳储量分别为52.52、58.93、73.72 t/hm2和49.95、61.83、79.03 t/hm2。退耕年限和坡向是影响刺槐人工林碳储量增加的主要因素。刺槐人工林具有良好的固碳效益,是黄土丘陵区的理想树种。     

红壤侵蚀地马尾松林恢复后土壤有机碳库动态

运用RothC(version 26.3)模型,并结合“时空代换法”对长汀河田红壤侵蚀退化地马尾松人工恢复后林地表层(0-20cm)土壤有机碳库的动态变化进行了反演和预测,研究结果表明:RothC 26.3模型的模拟结果能够较好地反映红壤侵蚀地植被恢复过程中土壤有机碳的变化趋势;RothC 26.3模型适用于中亚热带季风气候条件下马尾松林地土壤碳库的动态模拟;侵蚀退化地在马尾松林建植后,林地表层土壤碳吸存速率以非线性的形式上升,并在15-25a时间内达到最大,马尾松恢复后前30a林地土壤平均碳吸存速率约为0.385 tC·hm-2· a-1,自马尾松建植后演替至当地顶级群落(次生林)全过程中平均碳吸存速率约0.156 tC·hm-2·a-1;根据模拟结果得到的拟合方程,计算得到研究区红壤侵蚀退化地的碳饱和容量约为36.85 tC/hm2,固碳潜力约为33.26 tC/hm2.     

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.     

黄土高原水土保持林对土壤水分的影响

黄土高原植被恢复的限制因素主要是土壤水分,植被与土壤水分关系的研究对黄土高原植被恢复具有重要意义.2008年7月1日至2009年10月31日间采用EnviroSMART土壤水分定位监测系统以每30min监测1次的频度,对晋西黄土区刺槐人工林地、油松人工林地、次生林地的土壤水分变化进行了研究.研究得出:次生林地0-150 cm土层中平均蓄水量为331.95mm,刺槐人工林地为233.85 mm,有整地措施的油松人工林地为314.85mm,刺槐人工林比次生林多消耗的98.10mm土壤水分主要来源于80 cm以下土层.次生林主要消耗0-80 cm土层的水分,而人工林不但对0-80 cm土层水分的消耗量大于次生林,对深层土壤的消耗也较次生林大,这将有可能导致人工林地深层土壤的“干化”.在土壤水分减少期(11-1月)刺槐人工林土壤水分的日均损耗量为0.86mm、油松人工林为0.82 mm、次生林为0.84 mm.土壤水分缓慢恢复期(2-5月)刺槐人工林地土壤水分的恢复速度0.90mm/d,油松人工林地为0.53 mm/d、次生林地为0.79 mm/d.土壤水分剧烈变化期(5-10月)刺槐人工林地土壤水分含量的极差为95.71mm,油松人工林地为179.1mm,次生林地为72.03mm.在干旱少雨的黄土高原进行植被恢复时,应多采取封山育林等方式,依靠自然力量形成能够与当地土壤水资源相协调的次生林,是防止人工植被过度耗水形成“干化层”、保障水土保持植被持续发挥生态服务功能的关键.     

黄土丘陵区油松人工林生态系统碳密度及其分配

以子午岭林区油松(Pinus tabulaeformis)人工林为研究对象,通过野外调查与室内分析,探讨了幼龄9a、中龄23a、近熟33a和成熟47a等不同林龄林分的生物量、含碳率、碳密度及其时空分布特征。结果表明:(1)油松林各群落平均生物量大小排序为:乔木层(76.12 t/hm2)枯落物层(14.56 t/hm2)林下植被层(3.66 t/hm2)。乔木层生物量随林龄增大而持续增加,各器官中树干所占比例最大(38%—46%),其次为叶和根,枝和皮所占比例最小;林下植被层生物量随林龄增大呈先降低后增加趋势;枯落物层生物量随林龄增大则明显增加。(2)油松乔木、林下灌木、草本、枯落物平均含碳率依次为50.2%、44.5%、43.8%和40.6%。林龄对乔木各器官含碳率无显著影响,不同器官之间含碳率存在显著性差异,具体表现为叶(53.3%)枝(51.4%)皮(50.6%)干(49.8%)根(47.3%);灌木各器官含碳率表现为枝(46.0%)叶(44.8%)根(42.5%),草本则是地上(45.2%)地下(40.2%)。土壤(0—100 cm)含碳率在0.3%—2.7%之间,且具有明显的垂直分布特征:表层含碳率高,并随土壤深度的增加逐渐降低。(3)9、23、33和47年生油松林生态系统碳密度分别为70.49、100.48、167.71和144.26 t/hm2,其空间分布序列表现为土壤层植被层枯落物层,且植被层和土壤层是油松人工林的主要碳库。林龄是影响油松林木及群落碳密度积累的主导因子之一。随林龄增加,土壤碳密度所占生态系统碳密度份额逐渐降低,乔木层和枯落物层则逐渐增加。     

黄土高原南北样带刺槐林土壤碳、氮、磷生态化学计量特征

为了解黄土高原南北样带刺槐林土壤碳（C）、氮（N）、磷（P）化学计量特征,采集了黄土高原南北样带上12个典型样点的刺槐林土壤,测定了土壤有机碳（SOC）、全氮（TN）、全磷（TP）含量并分析其生态化学计量特征。结果表明：刺槐林土壤SOC、TN、TP含量均随降水量降低而降低,且土壤SOC与TN的空间变化具有一致性;土壤SOC、TN、TP及其生态化学计量比与降雨量呈显著正相关（P < 0.05）,且TN、C：P、N：P与土壤含水量也呈显著正相关（P < 0.05）。     

灵山湾国家森林公园垂序商陆土壤种子库时空动态及其对防除措施的响应

土壤种子库是植物潜在的种群,对生态系统稳定和未来植被的结构、功能有着举足轻重的影响。垂序商陆(Phytolacca americana)的入侵已对山东省胶南市灵山湾国家森林公园的森林生态系统构成严重危害。为调查该物种在公园内的潜在扩散能力,于2009—2014年调查了刺槐(Robinia pseudoacacia)林、黑松(Pinus thunbergii)林、刺槐黑松混交林和紫穗槐(Amorpha fruticosa)林(灌丛)4种林分类型,以及2009年采用物理和化学控制入侵危害严重的刺槐林内的土壤种子库。结果表明:垂序商陆种子在4种林分中均有发现,在刺槐、黑松林内表现为由林缘至林内逐步降低的趋势。垂序商陆种子只存在于枯落物层和5 cm以上的土壤中,随土层深度的增加而减少,枯落物层土壤种子库由林缘到林内呈递减趋势。与2009年相比,2014年黑松林和灌丛中平均种子库密度分别降低46%和44%,刺槐林和混交林分别增加299%和355%。垂序商陆种子发芽率在10%以下,随土层深度的增加而依次降低。采用物理、化学控制措施的刺槐林内垂序商陆的更新量、结实量、种子库含量均明显高于紫穗槐林的。调查结果表明垂序商陆土壤种子库具有明显的空间异质性,并且保持了较强的繁殖潜力,营造紫穗槐灌丛可以有效控制垂序商陆的扩散,可为经营沿海防护林提供理论指导。