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。     

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%。     

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.     

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。     

杉木、火力楠纯林及其混交林生态系统C、N贮量

研究比较第2代连载杉木纯林、杉木与火力楠混交林以及火力楠纯林3种人工林生态系统的C、N贮量。结果表明,杉木与火力楠混交林生态系统C贮量要高于杉木纯林和火力楠纯林,而生态系统N贮量是火力楠纯林和杉木与火力楠混交林高于杉木纯林;生态系统C和N贮量的空间分布基本一致,土壤层占主要部分,其次为乔木层,再次是根系,林下植被层和凋落层所占比例最小;相关分析表明,土壤C、N贮量分别和林下植被生物量以及与森林凋落物现存量之间都具有良好的线性关系,说明林下植被和森林凋落物对土壤C、N贮量有着深刻的影响。     

南亚热带乡土树种人工纯林及混交林土壤微生物群落结构

以我国南亚热带格木、马尾松人工纯林及二者混交林林地土壤为对象,运用磷脂脂肪酸(PLFAs)法研究了3种人工林土壤微生物生物量和群落结构特征.结果表明: 旱季土壤微生物的PLFAs总量及各菌群的PLFAs量显著高于雨季.旱季土壤微生物的PLFAs总量、细菌PLFAs量、真菌PLFAs量、放线菌PLFAs量均为马尾松人工林最高,混交林次之,格木林最低;而雨季格木人工林土壤微生物的PLFAs总量、细菌PLFAs量、真菌PLFAs量、丛枝菌根真菌PLFAs量高于混交林,并显著高于马尾松人工林.主成分分析表明,土壤微生物群落结构组成受林分类型和季节的双重影响.冗余分析表明,土壤温湿度、pH值、全氮及铵态氮含量与特征磷脂脂肪酸之间呈显著相关关系.在全年水平上,混交林土壤真菌/细菌比值始终高于格木林和马尾松林,表明格木与马尾松混交更有利于提高土壤生态系统的稳定性.     

中亚热带四种森林凋落物及碳氮贮量比较

在湖南省长沙县大山冲省级森林公园内,选择立地条件基本一致的4种森林类型为研究对象,于2011年12月(凋落物高峰期)对森林凋落物现存量及其碳、氮贮量进行调查.结果表明:4种森林凋落物现存量大小依次为青冈-石栎林(12.04±3.60)t·hm-2＞马尾松-石栎林(11.65±2.15) t·hm-2＞南酸枣林(9.12±2.30)t·hm-2＞杉木林(8.92±1.80)t·hm-2;凋落叶在凋落物未分解层中所占比例最高,凋落果在4种林分中比例最小(＜5％),凋落物各分解亚层现存量规律性不明显;4种森林凋落物C含量的变化范围为177.90 ～ 581.34 g·kg-1,N含量的变化范围为5.18～15.48 g· kg-1,C含量变化随凋落物分解程度的加深而下降,且变化极显著( P＜0.0001);凋落物半分解层和已分解层现存量在总凋落物现存量中所占比例与C/N呈负相关;4种森林凋落物C贮量为3.37 ～ 5.69t·hm-2,N贮量为81.52 ～152.18 kg·hm-2;马尾松-石栎针阔叶混交林由于凋落物分解较慢,凋落物现存量较大,林下凋落物层C、N贮量最高.     

南亚热带杉木林皆伐迹地幼龄针阔混交林生态系统碳储量

森林可以固碳以减缓气候变化, 在全球碳循环中占有极为重要的地位。将低效杉木人工林改造为生态效益较高的碳汇林是我国林业建设的主题之一。对南亚热带杉木人工林进行皆伐改造, 保留单株杉木萌芽条, 并采用速生、乡土阔叶树种营造针阔混交林, 分析幼龄林前期(3-7 a)与后期(9-11 a)的针阔混交林植被层、凋落物层和0-100 cm土壤层碳储量的变化。结果表明: 针阔混交林生态系统前期和后期的碳储量分别为138.56 和158.56 t C·hm^–2, 其中土壤层碳储量分别为127.93 和118.88 t C·hm^–2, 植被层碳储量分别为9.55 和37.46 t C·hm^–2, 凋落物层碳储量分别为1.07和2.23 t C·hm^–2。乔木层碳储量从前期的8.43 t C·hm^–2 显著增大至后期的36.93 t C·hm^–2, 平均固碳速率为5.7 t·hm^–2·a^–1。随林龄增大, 小径级(胸径<10 cm)植株个体数减少, 碳储量增大, 但变化不显著, 而大径级(胸径≥10 cm)植株的个体数和碳储量均显著增大。从幼龄前期到后期, 小径级植株的个体数比例从98%下降为71%, 碳储量比例从85%下降为30%; 在大径级个体中, 阔叶树种的个体数比例为41%, 但碳储量比例达62%, 表明碳储量增大的主要原因是大径级个体的增多, 其中造林树种黧蒴(Castanopsis fissa)、米老排(Mytilaria laosensis)、楝叶吴茱萸(Evodia glabrifolia)、木荷(Schima superba)和山杜英(Elaeocarpus sylvestris)的平均碳储量显著大于杉木, 对提高幼龄针阔混交林的固碳能力贡献较大。     

南亚热带不同造林模式碳汇林土壤碳积累与碳汇功能

碳汇林能够固定大气二氧化碳,在缓解全球变暖中起着重要的作用,研究南亚热带地区不同造林模式碳汇林土壤碳的累积,有助于为不同造林模式的碳汇林土壤碳汇功能评价提供科学依据。采用单因素随机区组设计,对立地条件基本一致的研究区采用新造林(Ⅰ)、封山育林(Ⅱ)和补植套种(Ⅲ) 3种造林模式进行碳汇造林,从而研究不同造林模式土壤碳积累与碳汇功能。结果表明:碳汇造林5年期间,土壤全碳含量差异显著,不同造林模式0—20 cm土壤层碳含量差异显著(P0.05),其变化幅度最大,介于(-0.861±1.893)—(3.021±1.577) g C/kg之间。经过接近5年的碳汇造林,不同造林模式0—60 cm土壤层碳储量变化量介于(-2.233±3.540)—(8.670±2.342) Mg C/hm2之间,其中新造林(Ⅰ)与补植套种(Ⅲ)土壤碳储量变化量差异极显著(P0.01);碳汇造林5年,土壤碳储量显著增加,各造林模式土壤碳汇量由大到小依次为Ⅲ Ⅱ Ⅰ,封山育林(Ⅱ)和补植套种(Ⅲ)的土壤碳汇效益显著。采取新造林模式的初始5年,不利于土壤的碳积累,而采取补植套种模式既有利于土壤碳固定,也有利于土壤碳的积累。     

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。     

格氏栲天然林与人工林土壤非保护性有机C含量及分配

通过对福建三明格氏栲天然林及在其采伐迹地上营造的 33年生格氏栲人工林和杉木人工林土壤非保护性有机 C含量及分配的研究 ,结果表明 ,格氏栲天然林 0～ 10 0 cm土层内土壤有机 C贮量分别是格氏栲人工林和杉木人工林的 1.17倍和1.35倍 ,轻组有机 C贮量分别是后两者的 1.6 4倍和 2 .16倍 ,而颗粒有机 C贮量则分别是后两者的 1.6 0倍和 3.4 3倍 ,其土壤轻组有机 C和颗粒有机 C的分配比例亦显著高于后两者。不同林分间差异均以 0～ 10 cm土层为最大 ,该层格氏栲天然林土壤有机 C含量分别是格氏栲和杉木人工林的 1.5 2倍和 1.6 3倍 ,轻组有机 C含量分别是后两者的 1.70倍和 2 .14倍 ,而颗粒有机C含量则分别是后两者的 2 .18倍和 4 .85倍。这种差异与经营人工林时进行皆伐、炼山、整地等对林地干扰强度较大、幼林郁闭前产生水土流失及凋落物、枯死细根归还量减少等有关。土壤轻组有机 C和颗粒有机 C可作为土壤有机 C库变化的较为敏感指标 ,同时亦可指示土壤肥力演变。     

南亚热带红锥大径材培育林幼苗更新及其与母树的空间关联性

以南亚热带大径材培育的红锥林为对象,采用空间点格局方法中的双相关函数g(r)进行统计分析,研究红锥幼苗的更新特征和空间分布格局及其与母树的空间关联性。结果表明: 红锥大径材培育林的林下幼苗天然更新良好,广泛分布于整个林地;更新方式以根萌为主,占全部幼苗的73.6%。不同龄级幼苗的数量分布呈金字塔型,径级Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ分别占总幼苗数的64.3%、29.3%和6.4%。红锥幼苗主要在小尺度(<15 m)上呈聚集分布,但随着径级和空间尺度的增加,其聚集强度减弱,最终变为随机分布。幼苗与母树的空间关联性主要表现为随幼苗径级或空间尺度增大逐渐不明显。     

格氏栲天然林与人工林凋落叶分解过程中养分动态

通过对中亚热带格氏栲天然林 (natural forest of Castanopsis kawakamii, 约150a)、格氏栲和杉木人工林 (monoculture plantations of C. Kawakamii and Cunninghamia lanceolata,33年生) 凋落叶分解过程中养分动态的研究表明,各凋落叶分解过程中N初始浓度均发生不同程度的增加后下降;除格氏栲天然林中其它树种叶和杉木叶P浓度先增加后下降外,其它均随分解过程而下降;除杉木叶外,其它类型凋落叶的Ca和Mg浓度呈上升趋势;凋落叶K浓度均随分解过程不断下降.养分残留率与分解时间之间存在着指数函数关系xt=x0e-kt.凋落叶分解过程中各养分释放常数分别为N(kN) 0.678～4.088;P (kP) 0.621～4.308;K(kK) 1.408～4.421;Ca (kCa) 0.799～3.756;Mg (kMg) 0.837 ～ 3.894.除杉木叶外,其它凋落叶分解过程中均呈kK>kP>kN>kMg>kCa的顺序变化.各林分凋落叶的年养分释放量分别为N 10.73～48.19kg/(hm2·a),P 0.61～3.70kg/(hm2·a),K 6.66～39.61kg/(hm2·a),Ca 17.90～20.91kg/(hm2·a),Mg 3.21～9.85kg/(hm2·a).与针叶树人工林相比,天然阔叶林凋落叶分解过程中较快的养分释放和较高的养分释放量有利于促进养分再循环,这对地力维持有重要作用.     

西藏森林植被乔木层碳储量与碳密度估算

利用第八次森林资源连续清查数据和不同树种的树干密度、含碳率等参数,运用生物量清单法,估算了西藏自治区森林乔木层植被碳储量和碳密度.结果表明: 西藏森林生态系统乔木层植被总碳储量为1.067×10⁹ t,平均碳密度为72.49 t·hm^-2.不同林分乔木层碳储量依次为:乔木林>散生木>疏林>四旁树.不同林种乔木层碳储量大小依次为:防护林>特殊用途林>用材林>薪炭林,其中前两者所占比例为88.5%;不同林种乔木层平均碳密度为88.09 t·hm^-2.不同林组乔木层碳储量与其分布面积排序一致,依次为:成熟林>过熟林>近熟林>中龄林>幼龄林.其中,成熟林乔木层碳储量占不同林组乔木层总碳储量的50%,并且不同林组乔木层碳储量随着林龄的增加呈先上升后下降的趋势.