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.     

南亚热带不同林龄红锥人工林碳贮量与碳固定特征

采用乡土珍贵阔叶树种改造大面积针叶人工纯林已经成为我国亚热带地区人工林近自然化经营的有效模式.采用样地调查与生物量实测方法,研究了我国南亚热带广西3个不同林龄红锥人工林(10、20和27年生)的不同器官、凋落物层和土壤层的碳含量,以及不同林龄红锥人工林的乔木层、凋落物层和土壤层碳贮量及其分配特征.结果表明:红锥不同器官碳含量为49.7％～57.9％;凋落物层碳含量为40.8％ ～ 50.5％,而且未分解层＞半分解层;土壤层(0～60 cm)碳含量随林龄增加而增大,随土层深度的增加而下降.10、20和27年生红锥人工林碳贮量分别为182.42、234.75和269.75 t·hm-2,其中,乔木层分别占19.8％、32.0％和32.8％,凋落物层分别占1.5％、1.6％和1.3％,土壤层分别占78.7％、66.4％和65.9％.3个红锥人工林的年净固碳量分别为4.70、5.64和5.18 t· hm-2.红锥具有较高的固碳能力,是发展多目标森林经营模式的理想树种.     

南亚热带3种阔叶树种人工幼龄纯林及其混交林碳贮量比较

如何通过优化造林模式来提高人工林生态系统碳贮量已受到广泛关注。以南亚热带8年生格木(Erythrophleum fordii)纯林(PE)、红锥(Castanopsis hystrix)纯林(PC)、米老排(Mytilaria laosensis)纯林(PM)及格木×红锥×米老排混交林(MECM)生态系统为研究对象,对其碳贮量及其分配特征进行了比较研究。结果表明:格木、红锥和米老排不同器官平均碳含量分别为512.4—561.7 g/kg,474.2—553.4 g/kg和512.8—556.3 g/kg。相同树种不同器官之间碳含量差异显著(P0.05)。各器官碳含量的平均值大小顺序为格木(539.3 g/kg)米老排(532.7 g/kg)红锥(515.3 g/kg)。不同林分间,灌木层、草本层和凋落物层碳含量均以米老排纯林最高,混交林(MECM)居次,红锥纯林和格木纯林最低;不同林分之间的土壤碳含量差异显著(P0.05),0—10cm,10—30cm,30—50cm和50—100cm土壤碳含量均以米老排纯林最高,红锥纯林居次,格木纯林和混交林(MECM)土壤碳含量最低。生态系统碳贮量大小顺序为米老排(308.0 t/hm2)混交林(182.8 t/hm2)红锥纯林(180.2 t/hm2)格木纯林(135.2 t/hm2),相同组分不同林分间以及相同林分的不同组分间均存在显著差异(P0.05),但混交林与红锥纯林间碳贮量总量无显著差异(P0.05)。造林模式对人工林碳贮量及其分配有显著影响,营建混交林有利于红锥和格木地上碳的累积,不利于土壤碳的固定,而营建纯林既有利于米老排生物量碳的吸收,也有利于土壤碳的固定。因而,对碳汇林造林模式的选择,应根据树种固碳特性而定。     

毛竹(Phyllostachy pubescens)、杉木(Cunninghamia lanceolata)人工林生态系统碳贮量及其分配特征

研究比较了湖南会同林区毛竹、杉木人工林生态系统碳含量和碳贮量分配特征,结果表明,15年生杉木各器官碳含量在47.15%～50.43%之间,不同器官碳含量高低依次为树干、树叶、树皮、树枝、树根;毛竹不同器官碳含量波动在44.51%～49.91%,各器官碳含量高低依次为竹鞭、竹枝、竹叶、竹干、竹蔸、竹根,但是毛竹不同器官碳含量与年龄之间没有明显变化规律。林地土壤3个层次(60cm深)碳素含量为0.746%～2.390%,各层次碳素含量分布不均,表层(0～20cm)土壤碳素含量和碳贮量最高。毛竹、杉木人工林生态系统碳贮量分别为166.34tC·hm-2和150.19tC·hm-2,并且其碳贮量空间分布格局基本一致,土壤层是主要部分,其次为乔木层,林下植被层和凋落物层所占比例最小。其中,毛竹林土壤层有机碳贮量占83.92%,乔木层占15.38%,林下植被和凋落物层分别占0.38%和0.32%;杉木人工林土壤层碳贮量占62.03%,乔木层占34.99%,林下植被和凋落物层分别占0.70%和2.28%。另外,碳贮量在两个树种各器官中的分配,基本与各自的生物量成正比例关系。从植被年固定碳量来看,毛竹林为9.94tC·hm-2·a-1,相当于年固定CO2量为36.44tCO2·hm-2·a-1,是杉木林的1.39倍。     

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。     

毛竹(Phyllostachy pubescens)、杉木(Cunninghamialanceolata)人工林生态系统碳贮量及其分配特征

研究比较了湖南会同林区毛竹、杉木人工林生态系统碳含量和碳贮量分配特征,结果表明, 15年生杉木各器官碳含量在47.15%～50.43%之间,不同器官碳含量高低依次为树干、树叶、树皮、树枝、树根;毛竹不同器官碳含量波动在44.51%～4991%,各器官碳含量高低依次为竹鞭、竹枝、 竹叶、竹干、竹蔸、竹根,但是毛竹不同器官碳含量与年龄之间没有明显变化规律。林地土壤3个层次(60cm深)碳素含量为0.746%～2.390%,各层次碳素含量分布不均,表层（0～20cm）土壤碳素含量和碳贮量最高。毛竹、杉木人工林生态系统碳贮量分别为166.34tC•hm^-2和150.19tC•hm^-2,并且其碳贮量空间分布格局基本一致, 土壤层是主要部分,其次为乔木层,林下植被层和凋落物层所占比例最小。其中,毛竹林土壤层有机碳贮量占83.92%,乔木层占15.38%,林下植被和凋落物层分别占0.38%和0.32%;杉木人工林土壤层碳贮量占62.03%,乔木层占34.99%,林下植被和凋落物层分别占0.70%和2.28%。另外,碳贮量在两个树种各器官中的分配,基本与各自的生物量成正比例关系。从植被年固定碳量来看,毛竹林为9.94 tC•hm^-2•a^-1,相当于年固定CO2量为36.44 tCO2•hm^-2•a^-1,是杉木林的1.39倍。     

贵阳市区灌木林生态系统生物量及碳储量

采用直接收获法和实测数据,以贵州省贵阳市区天然灌木林内木本和草本植物、凋落物及土壤为研究对象,研究了灌木林生态系统的生物量、碳含量及碳储量。结果表明:灌木林植被层生物量为23.16 t/hm2,其中木本植物层生物量为12.46 t/hm2;草本植物层为3.74 t/hm2;凋落物层为6.96 t/hm2,分别占植被层生物量的53.08%、16.15%、30.05%。木本植物25种的碳含量范围为445.91—603.46 g/kg;草本植物6种的碳含量为408.48—523.04 g/kg;凋落物层碳含量为341.01—392.81 g/kg;土壤层碳含量为5.73—26.68 g/kg。生态系统总碳储量为88.34 t/hm2,其中植被层为8.10 t/hm2;凋落物层为2.56 t/hm2;土壤层为77.68 t/hm2,分别占系统总碳储量的9.17%、2.89%、87.94%。灌木林生态系统碳储量的空间分布格局为:土壤层植被层凋落物层。研究结果,可为喀斯特城市估算森林生态系统碳储量和碳平衡提供科学依据。     

扩鞭繁殖毛竹林碳氮贮量的动态变化特征

为探讨不同成林时间扩鞭繁殖毛竹林的碳、氮贮量变化特征,以撂荒地和14年生杉木林为对照,对不同成林时间扩鞭繁殖毛竹林的碳、氮变化动态进行了研究。结果表明,林地的碳、氮贮量均显著高于撂荒地;而14年生杉木林转化为毛竹林后,碳贮量短暂下降后快速上升,成林10年毛竹林的碳贮量达到最大,其后随着“林龄”的增长呈下降的趋势。成林时间超过10年的毛竹林的氮贮量显著高于14年生的杉木林,而成林5年毛竹林的氮贮量低于杉木林。几种类型林分系统的碳、氮贮量均为土壤层>乔木层>凋落物层>林下植被层,且乔木层碳、氮贮量比例越大,土壤层碳氮贮量比例越低。毛竹林凋落物碳、氮贮量高于撂荒地,低于杉木林;但毛竹林凋落物层碳氮贮量随着成林时间的延长而降低,毛竹林较低的凋落物碳氮贮量可能会影响毛竹林的持续固碳能力。因此,平衡乔木层和土壤层的碳氮贮量是森林实现科学经营的关键。     

连栽对尾巨桉短周期人工林碳贮量的影响

对广西国有东门林场不同连栽代数尾巨桉(Eucalyptus urophylla × E. grandis) 短周期人工林生态系统碳贮量开展研究,旨在阐明短周期桉树人工林连栽对生态系统各组分(土壤、凋落物、林下植物和乔木)的碳含量、碳贮量及其分配格局的影响.结果表明:(1)尾巨桉短周期人工林生态系统同一层次的同一器官(或组分)碳含量因连栽代次和林龄不同存在差异,但差异不显著(p＞0.05);而不同层次和不同器官(或组分)碳含量的差异极显著(p＜0.01),表明人工林生态系统的物种组成及其特性对碳含量的影响更显著.(2)7.6a尾巨桉连栽林分的碳贮量平均为127.649 t · hm-2,比第1代(134.411 t · hm-2)低5.03%,差异不显著(p＞0.05);两类林分碳贮量的空间分布序列均表现为土壤层＞乔木层＞凋落物层＞林下植物层.(3)两类林分各组份的碳含量和碳贮量均随着林龄的增加而增加.(4)连栽对乔木层和凋落物层的碳贮量影响较小,但具有降低林下植被和土壤碳贮量的作用.短周期桉树人工林连栽采取的采伐林木、炼山清理、机耕全垦整地等措施对林地的反复干扰是导致林下植被和土壤碳贮量下降的主要原因.     

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。     

Environmental controls and the influence of tree species on temporal variation in soil respiration in subtropical China

Background and aims

The knowledge of individual tree species impacts on soil respiration based on rigorous experimental designs is limited, but is crucial to help guide selection of species for reforestation and carbon (C) management purposes.

Methods

We assessed monthly soil respiration and its components, litterfall input, fine root production and mortality under 19-year-old native coniferous Cunninghamia lanceolata and broadleaved Mytilaria laosensis plantations in sub-tropical China.

Results

Total soil respiration from October 2011 to March 2013 was significantly lower under the C. lanceolata than the M. laosensis plantation. The difference in respiration rates derived from fine roots and the litter layer explained much of the variation of total soil respiration between the two tree species. We used an exponential equation and base temperature (10 °C) to normalize soil respiration rate and its components (R₁₀) and determined the correlation between R₁₀ and soil moisture. Although soil moisture had a positive relationship with R₁₀ derived from roots or litter under both C. lanceolata and M. laosensis forests, these positive correlations were masked by negative relationships between soil moisture and R₁₀ derived from root-free soil, which resulted in a neutral correlation between total R₁₀ and soil moisture under C. lanceolata forests. Monthly litterfall input was associated with variation in concurrent total soil respiration rate under the M. laosensis plantation and respiration rate lagging 3 months behind under the C. lanceolata plantation, which may suggest that litterfall input from M. laosensis can more rapidly produce C substrates for microbial respiration than litterfall from C. lanceolata.

Conclusions

This study highlighted that tree species-induced variation in the quality and quantity of fine roots and litterfall can impact not only the soil respiration rate but also the seasonal variation model of forest soil respiration.     

瓦屋山扁刺栲-中华木荷常绿阔叶次生林土壤有机碳组分特征

次生林在全球碳循环中占有重要地位,为了研究中国中亚热带次生林土壤有机碳组分特征,以四川瓦屋山中山段扁刺栲-中华木荷常绿阔叶次生林为对象,通过挖取土壤剖面分层(0—10、10—40、40—70 cm和70—100 cm)取样方式,研究土壤各有机碳组分特征。结果表明:土壤有机碳、微生物生物量碳、可浸提溶解性有机碳和易氧化碳含量均随土层深度增加而减小,0—10 cm土层有机碳含量为121.89 g/kg,高于已报道的亚热带其他常绿阔叶林和四川各类森林;0—10 cm层微生物生物量碳含量为1931.82 mg/kg,可浸提溶解性有机碳含量为697.42 mg/kg,易氧化碳含量为20.98 g/kg,高于已报道的许多相似天然林和人工林活性碳含量。土壤有机碳储量为154.87 t/hm2,在四川省各类森林中处于中等水平。研究表明瓦屋山扁刺栲-中华木荷常绿阔叶次生林活性碳含量较大,微生物活动和养分流动较为活跃,凋落物层转化为土壤碳的潜力较大,这类生态系统可能会在区域碳循环过程中扮演更为重要的角色。     

桃江县毛竹林生态系统碳储量及其空间分布

采用标准地调查和生物量实测方法,研究了湖南省桃江县毛竹林生态系统生物量、碳含量、碳储量及空间分布格局。结果表明,不同年龄毛竹林生态系统总生物量分别为:28.147、30.889 t/hm~2和57.763 t/hm~2,其中竹林层生物量为20.254、25.036、55.685 t/hm~2,各器官生物量均以竹竿最高,占器官生物量的63.0%以上。不同年龄毛竹各器官碳平均含量为0.466—0.483 g C/g;灌木层碳含量为0.474—0.489 g C/g;草本层为0.472—0.490 g C/g;死地被物层为0.213—0.276 g C/g;土壤层有机碳含量为14.790—34.503 g C/g。各年龄毛竹林生态系统总碳储量分别为131.273、139.089 t/hm~2和167.817 t/hm~2,其中植被层碳储量为13.627—28.419 t/hm~2,占系统总碳储量的9.935%—16.935%;死地被物为0.307—0.420 t/hm~2,占0.234%—0.265%;土壤层为117.339—138.978 t/hm~2,占82.815%—89.799%。毛竹林生态系统碳储量分布格局为:土壤层植被层死地被物层。研究结果可为深入研究毛竹林的碳平衡提供基础数据。     

黄土高原丘陵区退耕还林地油松人工林碳储量及分配特征研究

以黄土高原丘陵区主要退耕还林树种油松为研究对象,对甘肃省庆阳市合水县采用样地调查与生物量实测方法,分析不同坡向（阳坡、阴坡）及退耕年限（退耕6年、9年和12年）油松人工林的乔木不同器官、灌草层、枯落物层和土壤层的碳含量,以及油松人工林乔木层、灌草层、枯落物层和土壤层碳储量及其分配特征,探讨甘肃黄土高原丘陵区生态林的固碳作用。结果表明:（1）油松不同器官碳含量为48.15%~53.90%,各器官碳含量大小为树干>叶>细枝>粗枝>根桩>粗根>树皮>大根>中根>小根>细根>球果;灌木层碳含量为茎>叶>根;草本层碳含量为地上部分>地下部分。（2）油松人工林的枯落物层碳含量为未分解层大于半分解层。（3）0~100 cm土壤层的碳含量随退耕年限增加而增大,随土壤深度的增加而下降;0~10 cm、10~20 cm土壤层不同坡向间碳含量差异显著。（4）阳坡和阴坡退耕6年、9年和12年油松林总碳储量分别为42.90、50.50、59.22 t·hm^-2和45.08、53.77、65.70 t·hm^-2。研究认为,黄土高原丘陵区阳坡和阴坡均适宜油松林发挥固碳效益,且阴坡要优于阳坡,是甘肃黄土高原丘陵区的理想树种。     

海南岛儋州橡胶林生态系统氮储量研究

生态系统N储量是由乔木层、林下植被层、凋落物层和土壤层N储量组成的。对海南岛儋州6个龄级(5、10、15、20、25、30 a)的橡胶林进行调查采样,并进行室内测试分析得出N含量,计算得出各个层次的N储量和生态系统总N储量。结果表明:(1)儋州一代和二代橡胶林土壤N含量和储量均随着土壤层次的增加而减少,橡胶林土壤N含量和储量均表现为0～20 cm内一代小于二代,20～40 cm内两代相差不大,40 cm以下一代均明显大于二代;(2)儋州橡胶林生态系统总N储量范围为5.30～8.53 t·hm^-2,平均为6.447 t·hm^-2,其中土壤N储量5.727 t·hm^-2,植物(包括乔木和林下植被)N储量为0.694 t·hm^-2,凋落物N储量0.026 t·hm^-2; 土壤N储量所占比例最大(88.83%),是橡胶林生态系统N储量最主要的组成部分。说明海南岛儋州橡胶林土壤总体处于缺氮状态,有必要增施氮肥或复合肥。     

林下植被抚育对樟人工林生态系统碳储量的影响

以亚热带东部地区48年生樟(Cinnamomum camphora)人工林为研究对象, 探讨不同林下植被处理方式对植被和土壤碳储量的影响。研究结果表明: 1)林下植被抚育增加了植被的碳储量, 增幅为48.87%, 平均每年比未抚育林分增加了0.62 t·hm^-2; 2)林下植被抚育降低了土壤有机碳含量, 降低幅度介于4.79%-34.13%之间, 其中0-10 cm、10-20 cm土层比未抚育林分分别降低了10.16 g·kg^-1和8.58 g·kg^-1, 差异达到显著水平(p < 0.05); 3)林下植被抚育降低了森林土壤碳储量, 降低幅度介于1.98%-43.45%之间, 其中0-10 cm和10-20 cm土层分别降低了15.39 t·hm^-2和11.58 t·hm^-2, 差异达到极显著水平(p < 0.01)和显著水平(p < 0.05); 4)林下植被抚育降低了森林生态系统总碳储量, 降低幅度为4.27%, 但差异不显著。因此, 林下植被抚育虽有利于植被碳储量的积累, 但降低了土壤有机碳含量和储量。