江西省森林碳蓄积过程及碳源/汇的时空格局

森林碳蓄积是研究森林与大气碳交换以及估算森林吸收或排放含碳气体的关键参数,不同年龄森林的碳源/汇功能差异则体现出森林生态系统碳蓄积过程的时间特征。以森林资源清查的样方数据作为数据源,通过刻画主要树种的林分蓄积生长曲线、林龄与净初级生产力(NPP)之间的关系,驱动区域碳收支模型(InTEC)模拟江西省1950—2008年的森林碳蓄积过程,了解山江湖工程实施以来的森林碳源/汇状况。结果表明,20世纪80年代以前,江西省森林年平均NPP波动于450—813 gCm-2a-1之间,年净增生物量碳26.55—36.23 TgC/a,年净增木质林产品碳0.01—0.3 TgC/a;80年代初,NPP和年净增生物量碳分别降至307.39 gC m-2a-1和17.31 TgC/a,而年净增木质林产品碳却高达0.6 TgC/a,说明森林被大量砍伐进入林产品碳库;1985年山江湖工程实施后,大面积造林使得年净增碳蓄积呈现急剧上升趋势,生物量和木质林产品碳蓄积分别上升至目前的42.37 TgC/a和0.79 TgC/a,而平均NPP值增加缓慢、碳汇功能降低,说明林分质量有待提高;90年代后碳汇功能开始稳步增强,说明造林面积的迅速增加是引起江西省森林碳增汇的主要驱动因素,但未来森林增汇潜力应源于森林生长和有效的经营管理。     

林业活动对区域森林生物量碳源汇格局的影响——以南平市为例

林业活动在一定程度上影响着区域森林的时空分布格局和碳汇/源功能。明确并量化林业活动对区域森林碳汇功能的影响与空间分布，对于区域森林碳汇提升和实现区域"碳中和"具有重要意义。以国家级生态示范区福建省南平市为例，以多期森林资源规划调查数据为基础，采用IPCC材积源-生物量法，基于土地利用类型的时空变化和林业活动类型划分，分类分析了南平市森林碳源和碳汇的空间分布特征，并量化了不同林业活动（一直保持为森林、人工造林、自然恢复、毁林和森林退化）对森林碳汇和碳源的影响。研究结果表明，2013年南平市森林碳储量总量为80.84Tg C，2020年森林碳储量总量增加至89.87Tg C，年均变化量为1.29Tg C/a （或4.73Tg CO₂/a）。平均胸径、公顷蓄积等林分因子是当前主要影响森林碳储量的因素。在其他影响因素中，暗红壤分布区的森林生物质碳密度较高而在水稻土分布区则较低；此外，高海拔、中等立地质量土地上的森林碳密度较高。对于不同林业活动，2013-2020年南平市一直保持为森林（森林经营）、自然恢复增加的天然林和人工造林分别使森林生物质碳储量增加了0.34Tg C/a、0.85Tg C/a和1.05Tg C/a，同期因毁林和森林退化导致森林生物质碳储量分别减少0.75Tg C/a和0.42Tg C/a，森林生物质碳储量净增加1.09Tg C/a （或3.98Tg CO₂/a），明显低于2013-2020森林碳储量净增量。对于土地利用变化较剧烈的区域，本文基于土地利用变化且区分林业活动路径的方法，能更准确地反映森林的碳汇和碳源及时空格局。2013-2020年间南平市一直保持为森林的生物质碳密度仅增长0.22Mg C hm^-2 a^-1，成熟林、过熟林面积占比增加使森林平均生长速率下降可能是主要原因。而同期通过自然恢复和人工造林使森林生物质碳密度分别增长4.00Mg C hm^-2 a^-1和4.10Mg C hm^-2 a^-1。优化龄组结构提升森林生长量、减少毁林和防止森林退化可以作为该区域未来森林增汇减排的有效举措。     

基于CEVSA2模型的亚热带人工针叶林长期碳通量及碳储量模拟

随着造林活动的开展,准确评估人工林的碳储量和固碳能力,对于准确估算全球和区域碳平衡具有重要意义。基于生态系统机理模型为分析和预测人工林生态系统碳储量和碳汇功能的动态特征提供了重要手段。CEVSA2模型是在CEVSA模型的基础上,改进了碳水循环关键过程的定量表达方法而发展的新版本。基于改进后的CEVSA2模型,模拟分析了亚热带红壤丘陵区人工林自造林以来生态系统碳储量和碳通量的变化特征。模拟结果表明,造林后,植被碳持续增加,研究时段内平均每年的增长速率为22%。土壤碳储量在造林后最初的7-8a间是逐渐下降的,而后逐渐升高,约15a后土壤碳增加到初始水平,随后土壤碳继续增加。生态系统的总碳储量也表现为先降低后增加,造林4a后,总碳储量由降低转为增加趋势,6a后,总碳储量即超过造林当年的总碳储量。造林后,总初级生产力和净初级生产力逐渐升高,而总呼吸则先降低后升高,呼吸组分中自养呼吸所占比例逐渐升高而异养呼吸逐渐下降。人工林在造林初期表现为一个碳源,随着人工林的生长,碳汇功能逐渐增强。由此可见,造林初期,生态系统碳储量下降,生态系统向大气释放碳,随着人工林的生长,生态系统转变为一个碳汇,植被碳、土壤碳和总碳储量均显著增加。     

马占相思人工林生态系统的碳格局及其动态模拟

采用BIOME-BGC模型对广东鹤山的马占相思(Acaciamangium)人工林生态系统1985～2100年间的碳格局及其动态变化进行了模拟.结果表明,马占相思生物量在前12 a增长较快,之后增长缓慢,最终达到300 t hm-2;预计2100年马占相思生物量在干、根、叶中的分配分别为73.91%、21.74%和4.35%.马占相思人工林的碳贮量在前12 a增长较快,之后增长缓慢并最终维持在325 t C hm-2左右,在造林初始阶段主要分布于土壤中,之后在植被、土壤和凋落物3大碳库中的分配分别为43.08%、52.30%和4.62%;马占相思净初级生产力(NPP)在4～12 a较大,最大可达11 t C hm-2,之后下降至3～6 t C hm-2;马占相思叶面积指数(LAI)前3 a增长迅速,5 a达到7.84,之后下降,约为2.7～5.0;LAI与NPP的回归分析结果显示LAI可能是限制马占相思林NPP增长的主要因子.模拟结果还显示马占相思林前期生长迅速,但随后生长缓慢,叶生物量还出现负增长现象.因此,我国南亚热带地区在以马占相思作为先锋树种进行地带性森林植被恢复时,可在12 a后进行林分改造.     

庙岛群岛南五岛生态系统净初级生产力空间分布及其影响因子

净初级生产力(NPP)估算对于海岛碳源/汇研究具有重要意义。以庙岛群岛南五岛为例,结合CASA模型和区域特征构建NPP估算模型,借助RS和GIS技术进行NPP估算,进而分析南五岛NPP空间分布特征及其影响因子。结果表明:南五岛NPP总量为11043.52 t C/a,平均密度为340.19 g C m~(-2)a~(-1),处于全国平均水平,高于同纬度的西部地区,低于东部沿海大陆地区;夏季NPP总量占全年的80%左右,春季和秋季分别占11%和7%,冬季仅占1.3%;不同海岛的NPP平均密度由大到小依次为大黑山岛、北长山岛、庙岛、南长山岛和小黑山岛,各岛NPP平均密度与建设用地比例呈明显负相关;不同地表覆盖类型的NPP平均密度由大到小依次为阔叶林、针叶林、农田、草地、建设用地和裸地,林地具有较高的NPP值,说明南五岛的人工林建设具有重要生态作用;NDVI和地表覆盖类型是NPP最主要的影响参数,地形参数通过影响NDVI和地表覆盖类型间接作用于NPP结果;NPP与土壤p H、有效磷、全磷、全钾呈显著负相关,与全氮、总碳、总有机碳呈显著正相关,与含水量、速效钾和含盐量之间相关关系不明显。     

甘肃省森林碳储量现状与固碳速率

针对森林碳平衡再评估的重要性和区域尺度森林生态系统碳库量化分配的不确定性, 该研究依据全国森林资源连续清查结果中甘肃省各森林类型分布的面积与蓄积比重以及林龄和起源等要素, 在甘肃省布设212个样地, 经野外调查与采样、室内分析, 并对典型样地信息按照面积权重进行尺度扩展, 估算了甘肃省森林生态系统碳储量及其分布特征。结果表明: 甘肃省森林生态系统总碳储量为612.43 Tg C, 其中植被生物量碳为179.04 Tg C, 土壤碳为433.39 Tg C。天然林是甘肃省碳储量的主要贡献者, 其值为501.42 Tg C, 是人工林的4.52倍。天然林和人工林的植被碳密度均表现为随林龄的增加而增加的趋势, 同一龄组天然林植被碳密度高于人工林。天然林土壤碳密度从幼龄林到过熟林逐渐增加, 但人工林土壤碳密度最大值主要为近熟林。全省森林植被碳密度均值为72.43 Mg C·hm^-2, 天然林和人工林分别为90.52和33.79 Mg C·hm^-2。基于森林清查资料和标准样地实测数据, 估算出全省天然林和人工林在1996年的植被碳储量为132.47和12.81 Tg C, 2011年分别为152.41和26.63 Tg C, 平均固碳速率分别为1.33和0.92 Tg C·a^-1。甘肃省幼、中龄林面积比重较大, 占全省的62.28%, 根据碳密度随林龄的动态变化特征, 预测这些低龄林将发挥巨大的碳汇潜力。     

中国退耕还林工程温室气体排放与净固碳量

基于退耕还林工程建设期(2000—2010年)营造林过程边界内碳成本和边界外碳泄漏的计算,分析退耕还林工程及各区域碳成本和碳泄漏的年际变化、碳成本和碳泄漏的组成特征以及净固碳量的变化特征.结果表明: 退耕还林工程建设期内,西北地区、西南地区、东北地区、华北地区、中南华东地区的碳成本分别为3.38、3.64、1.03、1.66、4.38 Tg C,合计14.09 Tg C;碳泄漏分别为21.33、4.60、5.50、1.32、3.78 Tg C,合计36.53 Tg C.退耕还林工程及各区域工程措施碳成本组成特征较为一致,造林引起的碳排放是各区域最大的工程措施碳成本,其中退耕地造林是主要的造林碳成本来源.在各种物资消耗中,肥料引起的碳排放是各区域最大的物资碳成本,其次为建材,而燃油、灌溉和药剂产生的碳排放占各区域碳成本总量的比例仅为10%左右.退耕还林工程的实施在工程边界内外共产生温室气体50.62 Tg C,抵消了工程固碳效益的19.9%;在西北地区、西南地区、东北地区、华北地区和中南华东地区的抵消作用分别为38.9%、10.4%、26.1%、8.9%和15.5%.退耕还林工程建设期内的净固碳量为203.50 Tg C,年均净固碳量为18.50 Tg C·a^-1.碳成本和碳泄漏对退耕还林工程固碳的抵消较小,退耕还林工程在我国温室气体减排和全球气候变暖减缓上做出了巨大贡献.经济林营造采用精准施肥和为退耕还林工程区农户提供可替代的维持生存的方法是分别减少碳成本和碳泄漏的可能措施.     

黄土丘陵区土壤有机碳固存对退耕还林草的时空响应

研究了黄土丘陵区土壤有机碳固存对退耕还林草的时空响应特征,分析了退耕还林草对土壤有机碳的近期影响和长期效应。结果表明,1)从黄土丘陵区退耕还林草的土壤固碳效应整体而言,相对于坡耕地,退耕还林和退耕撂荒具有显著的土壤碳增汇效应,而退耕还草、退耕还果没有明显土壤碳增汇效应。以天然草地土壤有机碳密度为目标,撂荒地表层土壤有机碳增汇潜力可达8.3 t/hm2。2)以10a为界,退耕还林草的近期土壤碳增汇效应不明显,而10a后土壤碳增汇效应逐渐明显,退耕还林、还灌、撂荒和坡耕地的固碳效应差异显著。3)在评估黄土丘陵区退耕还林草的土壤固碳效应时应当注重长期固碳效应。4)退耕还林草的土壤固碳效应主要受还林草方式及年限的影响,二者分别可解释55.6%和24.1%的有机碳变异性;地形因子可解释8.5%的有机碳变异性。在评估该区退耕还林的土壤固碳效应时应当充分考虑退耕年限和地形因子的影响。5)人工刺槐林地、人工柠条林地以及撂荒地深层土壤(100—200 cm)有机碳密度占2 m土体有机碳密度的35%—40%,而且随着植被恢复深层土壤有机碳密度显著增加。6)在估算黄土丘陵区退耕还林土壤固碳效应时应该考虑深层碳累积。如果按1 m土层的土壤有机碳密度计算,会严重低估退耕还林草的土壤固碳量。     

长江经济带林地和其他生物质碳储量及碳汇量研究

以全国林业应对气候变化碳汇计量监测体系建设结果数据为基础，应用森林碳库专项调查建立的碳计量模型和参数，结合历次森林资源清查成果等数据，估算了2020年长江经济带林地和其他生物质碳储量和碳汇量。研究表明：（1）2020年长江经济带林地碳储量24543.58 Tg C （其中森林植被碳储量为4372.85Tg C），散生木和四旁树等其他生物质碳储量329.59 Tg C。2020年长江经济带林地碳汇量81.81 Tg C/a （300.26Tg CO₂/a）、散生木和四旁树等其他生物质碳汇量6.60 Tg C/a （24.21 Tg CO₂/a）。无论是林地和其他生物质碳储量、碳汇量、还是森林植被碳储量，乔木林地所占比例最大（69%-85%）；长江经济带11个省市中，云南省最大，上海市最小；林地碳储量中土壤有机质碳库贡献最大（81.46%），林地碳汇量中生物量碳库贡献最大（90.99%）；林地碳汇量中"一直为林地的土地"产生碳汇量贡献最大（71.74%），其中一直为乔木林的土地产生的碳汇量占69.89%；（2）阐述了长江防护林工程、天然林资源保护工程、珠江防护林工程和沿海防护林工程4大重点生态工程对长江经济带碳储量和碳汇量的贡献，长江防护林工程贡献率最大（81%-83%），其次是天然林资源保护工程（32%-38%），珠江防护林工程和沿海防护林工程影响较小。分析了人工造林、中幼林抚育、次生林和低效林改造、退化林修复等生态保护修复措施对长江经济带碳储量和碳汇量的贡献，并提出了碳中和愿景下森林固碳增汇的有效途径。     

森林固碳释氧服务价值与异养呼吸损失量评估

固碳释氧是森林最重要的生态系统服务之一,将森林碳收支与固碳释氧服务价值评估相结合对于准确评估生态系统服务价值具有重要意义。应用森林碳收支模型(CBM-CFS3),分别基于净初级生产力(NPP)和净生态系统生产力(NEP)评估了2009—2030年湖北省兴山县森林生态系统总、净固碳释氧服务价值的时空动态,量化了异养呼吸造成的固碳释氧服务价值损失。模拟期间兴山县森林生态系统NPP逐渐增加(0.46—0.70 Tg/a),NEP由0.12 Tg/a先增加至0.21 Tg/a,然后逐渐下降至0.18 Tg/a;所对应的森林总、净固碳释氧服务价值范围分别为7.59—11.53亿元/a和2.21—3.70亿元/a。异养呼吸逐年增加,导致固碳释氧价值每年损失平均值为7.29亿元/a或4509元hm~(-2) a~(-1),约占总价值的68.6%。兴山县东南部异养呼吸造成的森林固碳释氧服务价值损失较高,而中部及西南部森林净固碳释氧价值较高。模拟期间兴山县森林为碳汇,稳定地提供固碳释氧服务。与NPP相比,使用NEP评估固碳释氧服务价值更为合理。忽视异养呼吸将严重高估森林生态系统固碳释氧服务价值;因而必须将物质循环过程与生态系统服务评估相结合,以降低评估结果的不确定性、提高生态系统服务的评估能力。     

基于Biome-BGC模型及树木年轮的太白红杉林生态系统对气候变化的响应研究

利用Biome-BGC模型模拟了1960—2013年太白山太白红杉林生态系统的净初级生产力(NPP),对其与太白红杉的径向生长关系进行了探讨,并分析了NPP值对气候变化的响应关系。结果表明:1960—2013年太白山太白红杉林北坡NPP年均值为305.33g C m~(-2)a~(-1),南坡为320.71g C m~(-2)a~(-1),南北坡的NPP值均呈现出一定的上升趋势,北坡的上升速率(0.47g C m~(-2)a~(-1))要小于南坡(1.29g C m~(-2)a~(-1)),但是北坡太白红杉分布下限区NPP值波动浮动较大。且北坡太白红杉NPP值随着海拔高度的上升而逐渐下降,低海拔的变化振幅要大于高海拔地区,南坡无明显变化。多数采样点的模拟NPP值与树轮宽度指数年际变化趋势趋于一致,相关关系呈显著相关。太白红杉标准年表、模型模拟NPP值与气象因子的相关分析均表明太白红杉的生长与生长季气温的相关性显著高于降水,即生长季的气温是太白红杉生长的限制因子。气候的变化作为制约太白红杉生境的重要因素,影响了太白红杉树木的生长,进而对NPP的变化产生了影响。树木年轮很好的检验了Biome-BGC模型模拟结果。     

基于Biome-BGC模型的西双版纳橡胶林碳收支模拟

以西双版纳橡胶适宜种植区(海拔550—600m)的橡胶林(Hevea brasiliensis)为研究对象,应用参数同化后的Biome-BGC模型模拟了1959—2012年橡胶林的碳循环。结果表明,(1)与涡度相关监测结果相比,橡胶林年总初级生产力(Gross Primary Productivity,GPP)、年总呼吸(Total Respiration,Rt)的模拟精度分别为98.37%和90%。由于对年GPP的过低估计和对年Rt的过高估计,年净生态系统交换量(Net Ecosystem Exchange,NEE)的模拟值比实测值低157.35 g C m~(-2)a~(-1)。但若考虑干胶碳(139g C m~(-2)a~(-1)),模拟值与实测值十分接近;(2)橡胶林在模拟进行的前8年里因异养呼吸较高,以碳排放为主,NEE平均约357 g C m~(-2)a~(-1);之后转为以碳固定为主,NEE平均约~(-1)46 g C m~(-2)a~(-1);(3)橡胶林在40年的更新周期中可固定碳1835 g C m~(-2),是一个弱的碳汇。但与热带雨林相同周期固碳6720 g C m~(-2)相比,仍为碳源。以上结果为深入了解橡胶种植对区域碳循环的影响提供了科学依据,建议当地政府一方面要有计划的对老胶林进行更新,以维持当前橡胶林生态系统中的碳平衡;另一方面要注重对热带雨林的保护,从而实现区域经济和生态环境保护的协调发展。     

土地利用转变与海拔高度协同作用黄土高原植被固碳变化特征

全球固碳释碳问题一直是近年来关乎民生的热点话题,区域碳源/碳汇对生态环境的重要性不言而喻。基于CASA模型估算黄土高原1990—2015年植被净初级生产力的年际变化,并分析土地利用变化、海拔高度及两者协同作用对其综合影响,结果表明：(1)黄土高原1990—2015年植被NPP与植被固碳总体呈增加趋势,年均NPP增速2.74 gC m^-2 a^-1,年均固碳增速1.13 TgC/a,研究区林地年均NPP(619.5 gC m^-2 a^-1)远超其他用地类型,固碳效果理想;(2)黄土高原年均NPP随高程的增加先降低后升高,年总NPP和固碳量随高程增加变化趋势相反;(3)研究区土地利用转变类型中退耕还林的植被固碳效果最好;而林地变为耕地或草地均不能达到固碳目的,此外,更推荐在研究区海拔低于1500 m变草为耕,海拔高于1500 m退耕还草,海拔高于3000 m变耕、草为林。以期为区域尺度的生态环境建设提供一定的参考和科学依据。     

西辽河流域植被NPP时空分布特征及其影响因素研究

为研究西辽河流域植被生长特征及受气候变化的影响,该文以2000年—2015年MOD17A3的年均植被净初级生产力(NPP)数据、植被类型数据、土壤类型数据以及气温、降水资料为基础,利用GIS和RS技术,分析了西辽河流域植被净初级生产力时空格局、演变特征及驱动因子。结果表明:(1)西辽河流域近16年来植被NPP总量呈波动增加的趋势,变化范围为156.89～260.90 g C·m^-2·a^-1,平均值为219.76 g C·m^-2·a^-1,空间分布呈“边缘高、中间低”的特征; 植被NPP变化斜率为-16.53～16.65,95.74%的区域NPP呈增加趋势。(2)不同植被类型的NPP总量大小排序为草原>栽培植被>阔叶林>灌丛>草甸>针叶林; 西辽河流域固碳的植被类型主要是草原、栽培植被以及阔叶林,固碳能力较强的为针叶林。(3)生长在棕壤、褐土和潮土的植被年均NPP较高,生长在栗钙土和风沙土的植被年均NPP较低。(4)16年间植被NPP增长主要受降雨影响。气候暖-湿化及生态建设工程的实施,促进了西辽河流域植被的生长。以上研究结果为后期流域生态环境治理提供了科学依据及数据支持。     

凋落物添加和模拟氮磷沉降对红松凋落物木质素降解和碳释放的影响

通过对阔叶红松林和红松人工林2种林型凋落物处理（分别为不添加凋落物（原样组）、添加凋落物（双倍组）和去除凋落物（去除组）等3个处理）与模拟氮磷沉降（分别为对照CK （0 g N m^-2 a^-1、0 g P m^-2 a^-1）、低浓度氮磷（5 g N m^-2 a^-1、5 g P m^-2 a^-1）、中浓度氮磷（15 g N m^-2 a^-1、10g P m^-2 a^-1）和高浓度氮磷（30 g N m^-2 a^-1、20 g P m^-2 a^-1）等4个强度）原位培养试验,研究凋落物质量的增加与氮磷沉降及两种处理的耦合作用对碳（C）和木质素分解释放的影响。结果表明：凋落物添加在试验前期（6月）抑制人工林L层的C释放,促进H层的C释放;试验后期（10月）促进人工林L层C释放,而抑制H层的C释放。凋落物添加在前期（6月）是促进天然林L层C释放的,但在后期（10月）产生抑制作用。与L层相反,凋落物添加持续促进天然林H层的C释放。低、中浓度氮磷沉降显著促进了红松人工林和阔叶红松林L、H层C释放和木质素降解,但高浓度的氮磷添加会抑制C释放和木质素的降解,两种处理之间无交互作用。     

Simulation of forest net primary production and the effects of fire disturbance in Northeast China

 森林净初级生产力(NPP)是衡量陆地碳源/汇的重要参数, 准确地估算森林生态系统的NPP, 同时通过引入干扰因子以期更加完整地描述生态学过程及其响应是目前森林生态系统碳循环研究的重点。因此, 该研究基于北方生态系统生产力(BEPS)模型, 结合遥感数据和气象数据等模拟2003年东北林区NPP; 将BEPS模型模拟的结果作为整合陆地生态系统碳收支(InTEC)模型的参考年数据, 模拟东北林区1901–2008年的NPP, 并在InTEC模型中加入林火干扰数据, 模拟大兴安岭地区1966–2008年的森林NPP。结果显示: 在1901年, 东北林区NPP平均值仅为278.8 g C·m^–2·a^–1, 到了1950年, NPP平均值增加到338.5 g C·m^–2·a^–1, 2008年NPP平均值进一步增加到378.4 g C·m^–2·a^–1。其中长白山地区的NPP平均值始终最高, 大兴安岭次之, 小兴安岭始终最低。到了2008年, 大、小兴安岭和长白山地区的NPP平均值都有较大涨幅, 其中涨幅最高的是长白山地区, 达到200–300 g C·m^–2·a^–1; 东北三省中, 黑龙江和吉林的NPP平均值和总量都比较高, 辽宁相对较低, 但相比于1901年的涨幅最高, 达到70%; 重大火灾(100–1000 hm²)对NPP的影响不是很大, 而特大火灾(>1 000 hm²)的影响比较大, 使NPP下降幅度达到10%左右, 其他火灾年份, NPP增长迅速并保持在较高水平; 对火灾面积在100 000 hm²以上的4个年份的NPP进行分析, 发现NPP平均值都大幅度下降, 其中1987年下降幅度最大, 为11%以上。     

华南热带人工林土壤有机碳含量及其稳定性特征

研究华南热带多雨地区小良人工森林生态系统定位站不同人工林的碳固持特征,测定了林地表土有机碳含量、有机碳随土层深度的变化以及有机碳在不同粒级团聚体上的分布。结果表明：无植被覆盖的光裸地储存了极低水平的有机碳,在光裸地上种植桉树林后,如果地表枯落物长期人为取走,则土壤有机碳积累大大低于未受干扰桉林。当桉林进一步改造为阔叶混交林后,30-40a林龄混交林土壤有机碳含量均高于16.5gkg^-1,但仍只有邻近天然林土壤有机碳水平的76%,因而,这些人工混交林土壤具有进一步积累碳的潜力。光裸地在1m剖面上的含碳量均极低,并无显著的深度变化,约2-3gkg^-1,未保护的桉林含量水平在4-5gkg^-1,同样表土与心土层没有明显差别,通过地表输入的凋落物对土壤有机碳的影响主要集中在表层0.5m范围内。以豹皮樟Litsea rotundifolia,阴香Cinnamomum burmanni,潺槁木姜子Litsea glutinosa,陈氏钓樟Lindera chuni等为优势种的混交林,深层土壤含碳量显著高于其它混交林,并与村边林相似。土壤有机碳储量与土壤团聚体发育有一定的相关性,非水稳性团聚体以最小粒径（〈0.25mm）的含碳浓度最高,其它粒级的有机碳浓度相似,未成熟人工林,小团聚体的碳浓度较高,成熟林则在不同粒级中较均匀地分配有机碳,但实际碳储量于最大粒级的非水稳性团聚体中最多。成熟森林土壤水稳性团聚体含碳浓度大大高于非水稳性团聚体,水稳性团聚体在0.25-0.5mm及0.5-1.0mm两个粒级上有最大的碳积累量。结果表明,建立特定类型的混交林是增加林地碳汇功能的一个有效途径,非水稳性的大团聚体与水稳性的小团聚体的有效发育可能是成熟森林高固碳量的重要机理。     

模拟氮沉降对两种竹林不同凋落物组分分解过程养分释放的影响

利用原位分解袋法研究了华西雨屏区苦竹(Pleioblastus amarus)和撑绿杂交竹(Bambusa pervariabilis × Dendrocala mopsi)人工林几种凋落物组分在模拟氮沉降下分解过程中养分释放状态,试验周期为2 a。氮沉降水平分别为对照(CK, 0 g · m^-2 · a^-1)、低氮(5 g · m^-2 · a^-1)、中氮(15 g · m^-2 · a^-1)和高氮(30 g · m^-2 · a^-1),每月下旬定量地对各处理施氮(NH₄NO₃)。结果表明,苦竹林和杂交竹林凋落物主要由凋落叶、凋落箨和凋落枝组成,其中凋落叶约占80%;两个竹种凋落物在分解过程中养分元素释放的种间差异主要与初始养分元素含量有关;凋落物养分元素初始含量对元素释放模式和最终净释放率的大小具有重要的决定作用;目前,这两种竹林生态系统土壤氮输入主要以大气氮沉降(8.24 g · m^-2 · a^-1)为主,同时凋落物氮输入(苦竹和杂交竹林分别为1.93,5.07 g · m^-2 · a^-1)也是一个重要途径;模拟氮沉降对苦竹凋落物碳、磷、钾、钙元素和杂交竹凋落物碳、氮、磷、钾、钙、镁元素释放的抑制作用较弱,处理与对照之间元素总释放率差异一般小于10%;氮沉降显著抑制了苦竹林凋落物氮元素释放,减小幅度为19.0%-27.2%,但由于氮沉降增加对土壤肥力的直接改良作用,氮沉降的增加并不会因为凋落物分解速率的降低造成植物生长所需养分供应的减少;从短期来看,在氮沉降继续增加的情况下,该地区这类竹林生态系统的碳吸存能力仍可能会因为N沉降对植物生长的促进作用而增加。     

Estimates of soil respiration and net primary production of three forests at different succession stages in South China

Soil respiration (heterotropic and autotropic respiration, R_g) and aboveground litter fall carbon were measured at three forests at different succession (early, middle and advanced) stages in Dinghushan Biosphere Reserve, Southern China. It was found that the soil respiration increases exponentially with soil temperature at 5 cm depth (T_s) according to the relation R_g=a exp(bT_s), and the more advanced forest community during succession has a higher value of a because of higher litter carbon input than the forests at early or middle succession stages. It was also found that the monthly soil respiration is linearly correlated with the aboveground litter carbon input of the previous month. Using measurements of aboveground litter and soil respiration, the net primary productions (NPPs) of three forests were estimated using nonlinear inversion. They are 475, 678 and 1148 g C m^?2 yr^?1 for the Masson pine forest (MPF), coniferous and broad‐leaf mixed forest (MF) and subtropical monsoon evergreen broad‐leaf forest (MEBF), respectively, in year 2003/2004, of which 54%, 37% and 62% are belowground NPP for those three respective forests if no change in live plant biomass is assumed. After taking account of the decrease in live plant biomass, we estimated the NPP of the subtropical MEBF is 970 g C m^?2 yr^?1 in year 2003/2004. Total amount of carbon allocated below ground for plant roots is 388 g C m^?2 yr^?1 for the MPF, 504 g C m^?2 yr^?1 for the coniferous and broad‐leaf MF and 1254 g C m^?2 yr^?1 for the subtropical MEBF in 2003/2004. Our results support the hypothesis that the amount of carbon allocation belowground increases during forest succession.