间伐对杉木人工林碳储量的长期影响

间伐改变了林分环境,影响林木生长及碳储量,准确评估间伐后人工林碳储量变化对碳汇林业的发展具有重要意义.在浙江开化采用下层间伐法,开展了3种间伐处理(对照、中度和强度间伐)对22年生杉木人工林碳储量及其组分分配影响的研究.强度间伐(总间伐强度50%)和中度间伐(总间伐强度35%)均在第7年和第14年进行共计2次间伐,对照在林木生长中期(第14年)进行1次轻度间伐(间伐强度15%).结果表明： 树干碳储量的比例随间伐强度增大而增加,树枝、叶和根碳储量的比例则略有降低,表明间伐有利于树干碳储量的累积.中度和强度间伐处理杉木人工林乔木层碳储量随间伐强度增加而减小,碳储量分别为对照的89.0%和83.1%.第1次间伐后2 a乔木层碳储量显著减少,第2次间伐后8 a,间伐处理乔木层碳储量恢复速率较快,强度间伐乔木层碳储量增量接近对照.林下植被层、凋落物层和土壤层碳储量在不同间伐处理间差异不显著.对照、中度和强度间伐杉木人工林系统总碳储量分别为169.34、156.65和154.37 t·hm^-2,不同间伐处理间差异不显著.可见,试验区杉木人工林间伐15 a后不会导致生态系统总碳储量降低.     

间伐对川西亚高山粗枝云杉人工林细根生物量及碳储量的影响

以川西亚高山50年生粗枝云杉(Picea asperata)人工林为研究对象,探讨了间伐对粗枝云杉人工林1-5级细根生物量及碳储量的影响.结果表明:粗枝云杉人工林细根生物量和碳储量随根序等级的增加而显著增加(p＜0.05),5级根序中1级根生物量及碳储量最小,5级根生物量及碳储量最大.与对照(间伐0％)相比,间伐对粗枝云杉人工林林分细根生物量及碳储量有显著影响(p＜0.05);而对单株细根生物量影响不一,间伐10％和20％与对照没有显著性差异(p＞0.05).间伐显著影响生物量在各根序中的分配,随着间伐强度的增加,1、2级细根中生物量分配比例增加,1级细根的生物量增加幅度最大;3-5级细根的生物量分配比例减小,5级细根减少幅度最大.其中,间伐50％显著减少了细根在下层(20-40 cm)土壤中的生物量比例(p＜0.05),但与间伐20％和30％无显著差异(p＞0.05).     

不同间伐强度的杉木林生长比较试验

对11年生同一坡面杉木林分设立不间伐(CK)和间伐强度30%、45%、60%四个处理,调查不同间伐强度的林木树高、胸径、材积生长状况。试验表明,间伐6年后实施间伐的林分单株树高、胸径、材积的增长量分别比对照高出5.7%～37.1%、12.5%～112.5%和15.0%～129.8%;其中,间伐强度60%林分树高、胸径的增长最为显著,其次为45%间伐强度。但林分总蓄积量增加最多的是对照小区。间伐强度对培育不同径阶的杉木材有重要影响。     

保留密度对杉木人工林生长和生物量及经济效益的影响

在广西凭祥市热带林业实验中心青山实验场的杉木中龄人工纯林(14年生)中,以不间伐为对照(密度1500株·hm^-2),研究不同保留密度(500、750和1000株·hm^-2)对杉木人工林胸径、树高、蓄积生长量和林分生物量及经济效益的影响。结果表明: 500株·hm^-2处理杉木人工林的平均胸径、树高生长量及大径材蓄积量均最高,分别达20.55 cm、15.70 m、18.31 m³·hm^-2。对照林分活立木蓄积量最高(199.63 m³·hm^-2),显著高于500、750株·hm^-2处理。不同处理乔木层生物量、生态系统生物量和经济效益差异显著。1000株·hm^-2处理乔木层生物量(90.72 t·hm^-2)、生态系统生物量(94.97 t·hm^-2)和经济效益(11.84万元·hm^-2)显著高于其他处理。降低林分保留密度虽然能促进杉木胸径和树高的生长,提高林分的出材径级、大径材比例、单木平均材积和生物量,但不能提高活立木蓄积量。1000株·hm^-2处理是杉木中龄林最适保留密度,林分的总蓄积量、乔木层生物量、生态系统生物量和经济效益分别比对照增加2.3%、5.7%、4.7%和5.8%。     

植被恢复模式对石漠化生态系统碳储量的影响

为揭示石漠化生态系统碳储量对植被恢复模式的响应,在广西天等县中度石漠化山地,研究了吊丝竹纯林(Dendrocalamus minorD)、任豆纯林(Zenia insignis Z)、任豆、蚬木(Buerretiodendron hsienmu)和顶果木(Acrocarpus fraxinifolius)混交林(mixed plantation M),以及相应同龄封育林(D_(CK)、Z_(CK)、M_(CK))的碳储量。结果表明:人工林碳储量显著高于相应同龄封育林的碳储量,D、Z、M人工林碳储量分别为67.75、66.56、121.20 t/hm~2,而D_(CK)、Z_(CK)、M_(CK)封育林仅为49.75、52.89、60.86 t/hm~2。碳储量在乔木层、地被物层、土壤层分配排序因生态系统类型而异,如M:乔木层土壤层地被物层;D和Z:土壤层乔木层地被物层;D_(CK)、Z_(CK)和M_(CK):土壤层地被物层乔木层。此外,M、D、Z乔木层年平均碳储量差异显著,而封育林尚未形成乔木层,其植被碳储量则随封育时间的增加而提高,即M_(CK)Z_(CK)D_(CK)。可见,在中度石漠化山地,植被恢复模式显著影响生态系统碳储量及其分配。人工造林相对于封山育林更能快速促进植被恢复、形成乔木林,从而提高生态系统碳储量。     

近自然化改造对马尾松和杉木人工林生物量及其分配的影响

近自然化改造作为森林新增碳汇的最有希望的选择之一,将如何通过改变林分结构影响林分生物量和生产力进而影响林分固碳能力和潜力目前尚不清楚,因此,了解近自然化改造对人工林生物量及其分配的影响,对人工林生态系统碳管理具有重要意义。以马尾松近自然化改造林(P(CN))、马尾松未改造纯林(P(CK))、杉木近自然改造林(C(CN))和杉木未改造纯林(C(CK))4种人工林为研究对象,采用样方调查和生物量实测的方法,分析4种林分生物量差异,旨在揭示近自然化改造对马尾松和杉木人工林生物量及其分配的影响。结果表明:马尾松杉木人工林近自然化改造通过调整林分结构显著提升马尾松和杉木人工林生物量和生产力,8a后马尾松和杉木林分生物量分别增加46.71%和37.24%。乔木层生物量在林分生物量总量中占主导地位(95.48%-98.82%),并对林分生态系统总生物量变化起决定性作用。林分生物量和生产力的增加主要因为近自然化改造改变了林分群落结构,进而提高了乔木层生产力。研究结果表明,合理的经营措施不仅可以改善林分结构,提升林分生产力,并可为增强植被固碳能力创造有利条件。     

阔叶和杉木人工林对土壤碳氮库的影响比较

通过比较我国亚热带地区19年生阔叶人工林和杉木人工林土壤碳氮储量,探讨树种对土壤碳氮库的影响.结果表明:阔叶人工林0 ～40 cm土层碳储量平均为99.41Mg·hm-2,比杉木人工林增加33.1％;土壤氮储量为6.18 Mg·hm-2,比杉木人工林增加22.6％.阔叶人工林林地枯枝落叶层现存量、碳和氮储量分别是杉木人工林的1.60、1.49和1.52倍,两个树种的枯落叶生物量、碳和氮储量均有显著差异.枯枝落叶层碳氮比值与土壤碳、氮储量之间呈显著负相关.阔叶人工林细根生物量(0～80 cm)是杉木林的1.28倍,其中0～10 cm土壤层细根生物量占48.2％;阔叶人工林细根碳、氮储量均高于杉木人工林.在0～10 cm土层,细根碳储量与土壤碳储量具有显著正相关关系.阔叶树种比杉木的土壤有机碳储存能力更大.     

不同氮素添加频率模拟氮沉降对桤木人工林生态系统碳储量的影响

为探究不同频率氮素添加模拟大气氮沉降对桤木人工林生态系统碳储量的影响, 采用野外固定样地观测的方法, 研究1年12次氮素添加(高频率)和1年2次氮素添加(低频率), 对桤木人工林生态系统乔木层、林下植被层、凋落物层、土壤层生物量及碳储量的影响。经过3年不同氮沉降模拟实验, 结果表明: (1) 高频与低频施氮均能增加桤木叶、枝、皮、根、总生物量及碳储量, 其中高频施氮显著增加根生物量及碳储量, 较对照增加了22.98%、24.05%; 而低频施氮显著增加叶、干生物量及枝、叶碳储量。(2) 低频与高频施氮均显著降低了桤木林下植被生物量及碳储量, 较对照分别降低67.95%、83.97%和79.73%、70.27%, 对碳含量影响不显著。(3)高频与低频施氮均显著增加L层(0—20 cm)凋落物生物量及L层和F层(20—40 cm)凋落物碳储量, 且高频施氮>低频施氮; 低频施氮显著降低20—40 cm土壤碳储量, 较对照降低20.83%, 高频施氮则对土壤碳含量和土壤碳储量无显著影响。高频施氮显著增加桤木林人工生态系统中凋落物层碳储量, 显著降低林下植被层碳储量, 生态系统总碳储量增加; 低频施氮显著降低乔木层、林下植被层和凋落物层碳储量, 导致桤木林生态系统碳储量降低, 但两种处理影响均不显著。     

不同间伐强度下麻栎人工林碳密度及其空间分布

选择江淮山地丘陵区分布较广的麻栎人工林进行间伐试验,通过样地调查,分析不同间伐处理5年后麻栎林分的碳密度及其空间分布特征.结果表明:与对照(CK)相比,间伐15％ (T15)、间伐30％(T30)和间伐50％(T50)处理的树木碳密度分别增加9.1％、29.6％和28.4％,不同间伐处理树木碳密度在各器官的分配特征均为树干＞根系＞树枝＞树皮＞树叶.随着间伐强度的增加,林地凋落物碳密度逐渐降低,土壤(0 ～50 cm)碳密度略有增加,但凋落物和土壤碳密度在间伐与未间伐处理之间均未达到显著差异.林分总碳密度大小为T30 ＞T50 ＞T15＞CK,总碳密度分别比CK增加16.3、14.5和3.6 t C·hm-2,但间伐与未间伐处理之间没有显著差异.T15、T30和T50间伐处理的土壤呼吸均高于CK,仅T30处理与CK之间差异显著.在江淮山地丘陵区,间伐有利于麻栎人工林碳密度的增加,其中以间伐30％最适宜林分碳储量的累积.     

黄浦江中上游杨树人工林生态系统碳储量研究

以上海地区黄浦江中上游杨树人工林为研究对象,构建了杨树立木及各器官(根、干、皮、枝、叶)生物量方程,并对杨树人工林林分生物量(乔木层、地表枯落物层)、碳储量和土壤碳储量进行了估测。结果表明:杨树立木及各器官的生物量方程拟合效果较好(R2=0.96～0.99,P0.001)。9年生杨树人工林生态系统碳储量为90.9 t·hm-2。其中乔木层碳储量所占比例为36.6%,乔木层各组分碳储量大小排序为树干树根树枝树皮树叶;地表枯落物层碳储量所占比例仅为1.7%。土壤碳储量(0～50 cm)所占比例最大,为61.6%。这些杨树人工幼龄林正处于快速生长阶段,对上海地区人工林碳汇经营具有重要意义。     

广西不同林龄杉木、马尾松人工林根系生物量及碳储量特征

为了解不同林龄杉木、马尾松人工林地地下根系生物量及碳储量特征,以广西杉木、马尾松主产区5个不同林龄阶段(幼龄林、中龄林、近熟林、成熟林、过熟林)的人工林为研究对象,采用全根挖掘法和土钻法获取标准木根系生物量、灌草根系生物量和林分细根生物量,并测定其碳含量,分析其不同林龄阶段地下根系生物量和碳储量分配特征。结果表明:杉木、马尾松林地下根系总生物量分别在9.06—31.40Mg/hm~2和7.91—53.40Mg/hm~2之间,各林龄阶段根系总生物量总体上呈现随林龄增加而增加的趋势,杉木林细根生物量随林龄的增加呈现出先减后增的趋势,马尾松呈现出逐渐减小的趋势;林分各层次根系碳含量表现为乔木灌木草本、细根;杉木、马尾松地下根系碳储量变化趋势与生物量变化趋势相同,杉木、马尾松林不同林龄阶段各层次根系和土壤细根总碳储量分别在7.56—21.97Mg/hm~2和8.86—29.95Mg/hm~2之间;地下根系碳储量总体上以乔木根系占优势,且随林龄的增大其比例呈增加的趋势。     

不同间伐强度对南亚热带杉木人工林林下植物功能群的影响

间伐作为我国森林经营的主要措施之一,对提高森林生态系统内部生物多样性起着不可忽视的作用。然而,不同间伐强度对森林林下植物功能群的影响程度尚不明确。以广西凭祥热林中心经过4种不同强度抚育间伐8年后的杉木人工林为研究对象(轻度间伐ST,34%;中度间伐MT,50%;重度间伐HT,74%;不进行间伐的对照,CK),对林下植被及其环境因子进行调查和测定。研究结果表明:不同间伐强度对禾草植物功能群的物种丰富度均无显著影响(P0.05),MT显著增加杂草植物功能群的物种丰富度(P0.05),HT显著提高蕨类植物功能群的物种丰富度(P0.05),ST显著增加木本植物功能群的物种丰富度(P0.05),与CK相比,ST、MT和HT均能显著增加藤本植物功能群的物种丰富度(P0.05);不同间伐强度对禾草和木本植物功能群的重要值均无显著影响(P0.05),但HT显著降低了杂草植物功能群的重要值(P0.05),ST显著降低了蕨类植物功能群的重要值(P0.05),ST显著增加藤本植物功能群的重要值(P0.05)。主成分分析(PCA)表明,ST和HT的林下植物功能群组成和分布与对照组相比均发生了显著的变异。方差分解分析(Variation partitioning analyses)结果显示,林分和土壤因子对林下植物功能群变异的解释率相似,二者在决定杉木人工林林下植物功能群变异中都起着重要作用。     

Soil and vegetation response to thinning White Cypress Pine (Callitris glaucophylla) on the North Western Slopes of New South Wales, Australia

Dense White Cypress Pine (Callitris glaucophylla J. Thompson and L.A.S. Johnson) regrowth occurs frequently across previously cleared landscapes in New South Wales (NSW), and is thought to adversely affect agricultural production and to cause land degradation. The NSW Native Vegetation Act (2003) requires that management of native vegetation including pre-1990 regrowth must ‘improve or maintain’ site condition, yet there is currently limited information regarding techniques for the optimum management of C. glaucophylla in this regard. We conducted a preliminary study to examine floristic composition, soil condition (to 50 cm) and carbon storage under ‘Dense’ (dense regrowth), ‘Thinned’ (dense regrowth thinned 2000/2001) and ‘Un-colonised’ (pasture not yet recolonised by C.␣glaucophylla) plots on private lands in NSW. Reduced tree density from thinning resulted in increased biomass of the remaining individual trees. Un-colonised plots had significantly more groundcover than thinned plots, which had significantly more groundcover than dense plots. Differences in plant diversity however, were explained by site factors rather than land use. Soils in the dense plots were the most acid but soil pH was significantly higher in thinned plots and pH was highest in soil of the un-colonised plots. Mean values for carbon, nitrogen, sulphur and extractable phosphorus varied among sites, although each were significantly more abundant in the mineral soil of dense and thinned plots compared with un-colonised plots, suggesting that thinning had had a minimal effect on the soil parameters assessed. Accounting for all site components, site carbon storage was significantly higher in dense and thinned plots compared with un-colonised plots due to elevated levels of soil and litter carbon as well as the presence of trees. The results indicate that thinning dense C. glaucophylla can maintain and (by some measures) improve site condition. However, given the variability in some of the parameters assessed, further study across a wider range of soil types and rainfall gradients is proposed.     

改变碳输入对亚热带人工林土壤微生物生物量和群落组成的影响

通过在亚热带杉木(Cunninghamia lanceolata)和米老排(Mytilaria laosensis)人工林中设置互换凋落物、去除凋落物、去除凋落物+去除根系和对照处理来分析改变地上、地下碳输入对人工林土壤微生物生物量和群落组成的影响。结果显示,改变地上、地下碳输入对土壤微生物生物量碳、氮的影响因树种而异。在米老排林中,土壤微生物生物量不受碳源的限制。而在杉木林中,加入米老排凋落物、去除凋落物和去除凋落物+去除根系3种处理中土壤微生物生物量碳、氮具有明显增加的趋势。磷脂脂肪酸分析结果显示,杉木林中,添加高质量的米老排凋落物后,革兰氏阳性细菌、阴性细菌、丛枝菌根真菌、放线菌和真菌群落生物量分别显著增加了24%、24%、53%、25%、28%,革兰氏阴性细菌和丛枝菌根真菌的相对丰度均有显著增加。与对照相比,杉木林中去除凋落物后革兰氏阳性细菌、阴性细菌、丛枝菌根真菌、放线菌和真菌群落生物量分别显著增加了22%、29%、44%、25%、52%,真菌与细菌比值显著增加了21%。但是,去除凋落物+去除根系处理对两个树种人工林土壤微生物群落组成均无显著影响。米老排和杉木林土壤微生物生物量碳、氮的季节变化格局不同,土壤养分有效性可能是驱动土壤微生物生物量季节变化的主要因子。未来研究需要关注凋落物和根系在不同树种人工林中对土壤微生物群落的相对贡献。     

与物种多样性有关的长白落叶松人工林生物量

对不同龄组长白落叶松(Larix olgensis)人工林群落的物种多样性和生物量及二者关系研究分析。结果表明:1)随林龄增大,群落物种组成结构和多样性特征发生了很大变化。物种更迭现象明显,春榆等阔叶树重要值上升,长白落叶松优势地位逐渐下降,植被类型向针阔混交林演替。群落Sorensen相似性指数降低,Shannon-Winner多样性指数呈"S"型曲线增长,Pielou均匀度指数呈反"S"型曲线下降,Margalef丰富度指数呈单峰曲线增长趋势;2)随林龄增大,群落生物量"S"型曲线增长趋势明显,分配序列为:乔木层木质物残体层灌木层草本层,占群落生物量比例分别为82.41%、15.10%、1.69%和0.81%。长白落叶松生物量占据主导地位,但所占比例持续下降,属于衰退型种群,而春榆等阔叶树比例上升。林下植被层中,草本的主导地位逐渐丧失,灌木取而代之,生物量所占比例明显升高。地表木质物残体生物量比例缓慢下降;3)群落中物种多样性测度指标与生物量之间单调线性增长的关系明显,Shannon多样性指数较之Pielou均匀度指数更适合作群落生物量度量指标,生物量与Margalef丰富度指数无明显相关性。     

大兴安岭林区兴安落叶松人工林植被碳贮量

通过样地调查,研究了大兴安岭林区10、12、15、26和61年生兴安落叶松人工林中乔木、草本和植被总体碳储量,并以空间代替时间的方法,探讨落叶松人工林生长过程中植被碳库贮量变化.结果表明:随林龄的增加,兴安落叶松人工林植被碳库贮量逐渐增加,61 a时达105.69 t.hm-2,碳汇作用显著;15～26 a兴安落叶松人工林的碳汇能力最强.其中,树干碳库贮量占乔木碳库总贮量的54.3%～73.9%,且随林龄增加,其碳库比率和碳密度增加;其余器官碳库比率随林龄增加而减小,碳密度则逐渐增加,直至趋于平衡或末期略有减少.大兴安岭林区兴安落叶松人工林的轮伐期以≥60 a为宜.     

大兴安岭火烧迹地不同恢复方式碳储量差异

为了探讨不同恢复方式对大兴安岭重度火烧迹地碳储量的影响,以人工恢复(兴安落叶松、樟子松)和天然恢复的林分为研究对象,采用干烧法对乔木层、灌木层、草本层和枯枝落叶层含碳率进行测定.采用全收获法和平均标准木法获得林分各组分生物量估算森林植被的碳储量,分析不同恢复方式下林分各组分碳储量的分配特征.结果表明： 人工恢复和天然恢复的林分灌木层平均含碳率高于乔木层和草本层.兴安落叶松人工林灌木层平均含碳率为45.8%、枯枝落叶层为45.3%、乔木层为44.4%、草本层为33.6%.樟子松人工林灌木层和乔木层平均含碳率高于50%.天然次生林乔木层、灌木层和枯枝落叶层平均含碳率在42%左右.森林植被层中,生物量贡献率从大到小依次为乔木层、灌木层和草本层.兴安落叶松人工林森林植被层和枯枝落叶层生物量总和为123.90 t·hm^-2,远高于樟子松人工林和天然次生林.火烧后人工恢复23年的兴安落叶松人工林森林植被碳储量为50.97 t·hm^-2,其中,乔木层碳储量为49.87 t·hm^-2,占森林植被层总碳储量的97.8%,草本层所占比重仅为0.02%.人工恢复的林分植被层总碳储量高于天然恢复的林分,火烧迹地在这一时段内采用人工恢复的方式较天然恢复碳汇能力更强.     

太行山东坡不同林龄杏树林碳储量及其分配特征

在生物量调查的基础上,对太行山东坡4、8、12年生和16年生杏树林生态系统碳储量及其分配特征进行了研究。结果表明:杏树各器官碳含量在447.3—488.1 g/kg;树干碳含量随林龄的增长而显著降低(P0.05),不同林龄间树根、树枝和树叶碳含量无显著差异;土壤层(0—100 cm)碳含量随林龄的增长而增大;随土层深度的增加而降低。林龄对杏树林乔木层、土壤层和生态系统碳储量均有显著影响。4、8、12年生和16年生杏树林生态系统碳储量分别为27.810、72.647、82.450 Mg/hm2和102.336Mg/hm2;土壤层碳储量占总碳储量的90.1%—99.6%,且主要集中于0—40 cm。乔木层碳储量分配随着林龄的增长而增加,土壤碳储量分配则减小。结果揭示了土壤层是杏树林生态系统的主要碳库;杏树人工林生态系统在生长过程中能显著地积累有机碳。研究结果可为经济林经营管理及碳汇功能评价提供参考。     

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。