西双版纳橡胶林的生物量及其模型

利用30株不同年龄和径阶的橡胶树样木数据,建立了以胸径(D)和胸径的平方乘以树高(D2H)为自变量的生物量回归模型.根据所建立的生物量回归模型,推算了15个1000 m2不同林龄橡胶林的生物量,并分析了其组成和分配特征及不同林龄生物量的变化趋势.林分的总生物量随林龄而增加,7、13、19、25和47年生橡胶林生物量分别为23.98、66.90、150.37、171.12和250.21 t·hm-2.生物量的器官分配以干材所占的比例最大,占50%以上,并随林龄而递增;枝生物量所占比例也随着林龄的增加而增大;叶和根的生物量所占比例则随林龄呈下降趋势.橡胶林生物量远低于本地区的热带季节雨林和石灰山季雨林,但高于本地区的热带次生林及其他热带地区年龄相近的人工林.     

西双版纳橡胶林生物量随海拔梯度的变化

对西双版纳低(550~600 m)、中(750~800 m)、高(950~1050 m)3个海拔梯度上橡胶林地上及各器官的生物量进行了测定。结果表明,海拔从低到高,地上生物量和干生物量都呈降低趋势,干生物量占地上生物量的70%以上;海拔间的地上生物量和干生物量差异显著(P<0.05)。枝和叶生物量为中海拔最高,低海拔次之,高海拔最低,二者分别占地上生物量20%和5%左右,仅高海拔和低海拔间差异显著(P<0.05)。气温的海拔间差异可能是引起生物量海拔间差异的重要原因之一。3个海拔上各器官生物量大小顺序为:干>枝>叶。橡胶林低海拔模型用于中海拔和高海拔、混合模型用于各海拔的生物量计算会导致不同程度的误差。     

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。     

小兴安岭7种典型林型林分生物量碳密度与固碳能力

森林生物碳储量作为森林生态系统碳库的重要组成部分, 在全球碳循环中发挥着重要作用。以小兴安岭7种典型林型为研究对象, 通过外业样地调查与室内实验分析相结合的方法, 从林分尺度对林分生物量与碳密度进行计量, 分析了林分生物碳储量的空间分配格局, 并对林分年固碳能力与碳汇潜力进行了探讨。结果表明: 小兴安岭不同林型从幼龄林到成熟林的乔木层碳密度增长速率为: 蒙古栎(Quercus mongolica)林>兴安落叶松(Larix gmelinii)林>云冷杉(Picea-Abies)林>樟子松(Pinus sylvestris var. mongolica)林>山杨(Populus davidiana)林>红松(Pinus koraiensis)林>白桦(Betula platyphylla)林。7种典型林型不同龄组(幼龄林、中龄林、近熟林和成熟林)林分生物量碳密度分别为: 红松林31.4、74.7、118.4和130.2 t·hm^-2; 兴安落叶松林28.9、44.3、74.2和113.3 t·hm^-2; 樟子松林22.8、52.0、71.1和92.6 t·hm^-2; 云冷杉林23.1、44.1、77.6和130.3 t·hm^-2; 白桦林18.8、35.3、66.6和88.5 t·hm^-2; 蒙古栎林25.0、20.0、47.5和68.9 t·hm^-2; 山杨林19.8、28.7、43.7和76.6 t·hm^-2。红松林、兴安落叶松林、樟子松林和蒙古栎林在幼龄林时林分年固碳量较高, 其他林型在成熟林时林分年固碳量较高。7种典型林型不同龄组的林分生物量碳密度均随林龄增长而增加, 但不同林型的碳汇功能存在差异, 同一林型不同林龄的生物量碳密度增幅差异也较大。林分年固碳量在0.4-2.8 t·hm^-2之间, 碳汇能力较强、碳汇潜力较大。尤其是小兴安岭目前林分质量较差, 幼龄林和中龄林所占的比重较大, 具有较大的碳汇潜力。研究结果可为森林经营管理及碳汇功能评价提供参考。     

青海省森林乔木层碳储量现状及固碳潜力

为阐明青海省森林生态系统乔木层植被碳储量现状及其分布特征, 该研究利用240个标准样地实测的乔木数据, 估算出青海省森林生态系统不同林型处于不同龄级阶段的平均碳密度, 并结合青海省森林资源清查资料所提供的不同龄级的各林型面积, 估算了青海省森林生态系统乔木层的固碳现状、速率和潜力。结果表明: 1) 2011年青海省森林乔木层平均碳密度为76.54 Mg·hm ^-2, 总碳储量为27.38 Tg。云杉(Picea spp.)林、柏木(Cupressus funebris)林、桦木(Betula spp.)林、杨树(Populus spp.)林是青海地区的主要林型, 占青海省森林面积的96.23%, 占青海省乔木层碳储量的86.67%, 其中云杉林的碳储量(14.78 Tg)和碳密度(106.93 Mg·hm ^-2)最高。按龄级划分, 乔木层碳储量表现为过熟林>中龄林>成熟林>近熟林>幼龄林。2)青海省乔木层总碳储量从2003年的23.30 Tg增加到2011年的27.38 Tg, 年平均碳增量为0.51 Tg·a ^-1。乔木层固碳速率为1.06 Mg·hm ^-2·a ^-1, 其中柏木林的固碳速率最大(0.44 Mg·hm ^-2·a ^-1); 桦木林的固碳速率为负值(-1.06 Mg·hm ^-2·a ^-1)。3)青海省乔木层植被固碳潜力为8.50 Tg, 其中云杉林固碳潜力最高(3.40 Tg)。该研究结果表明青海省乔木层具有较大的固碳潜力, 若对现有森林资源进行合理管理和利用, 将会增加青海省森林的碳固存能力。     

土地利用方式对西双版纳热带森林土壤微生物生物量碳的影响

2006年1月至2007年9月,通过去除凋落物和切根控制试验,研究了热带森林不同土地利用方式(次生林/橡胶林)对西双版纳热带森林土壤微生物生物量碳的影响.结果表明:次生林转变为橡胶林后,土壤养分及植物碳输入均明显减少,土壤微生物生物量碳显著降低;两种林型雨季土壤微生物生物量碳均高于干季,其中次生林土壤微生物生物量碳与土壤温度呈显著正相关,而橡胶林则与土壤湿度呈正相关关系;次生林土壤微生物生物量碳受植物根系养分输入的调控,地上凋落物数量的影响较小,土壤微生物生物量碳与细根生物量及其C、N输入量呈显著正相关;橡胶林细根生物量及其C、N输入量,以及地上凋落物均未显著影响土壤微生物生物量碳.橡胶种植导致土壤养分含量和土壤pH值降低,加上严重的人为干扰,土壤微生物生物量碳减少,且其调控因素发生显著变化,最终可能影响土壤的其他生态过程.     

安徽省森林碳储量现状及固碳潜力

为阐明安徽省不同林龄的森林生态系统的碳储量现状, 以及现有自然环境条件下顶极森林生态系统的固碳潜力, 采用野外样地调查和BIOME4模型方法对此进行研究。安徽省森林生态系统的现状总碳储量为714.5 Tg C, 其中植被碳402.1 Tg C、土壤碳312.4 Tg C。从幼龄林至过熟林的生长过程中, 森林生态系统的总碳密度和植被碳密度都呈现增长趋势。但土壤碳密度从幼龄林至近熟林阶段呈增加趋势, 近熟林以后出现减少趋势。安徽省幼龄林和中龄林占森林总面积的75%, 若幼、中龄林发展到近熟林阶段, 将增加125.4 Tg C。BIOME4模拟显示: 当森林发展到气候顶极森林时, 安徽省森林生态系统将增加245.7 Tg C, 即总固碳潜力包括植被固碳153.7 Tg C, 土壤固碳92.0 Tg C。     

西双版纳原始热带季节雨林生物量研究

用标准木回归分析法（ 乔木、木质藤本） 和样方收获法（ 灌木、草本） , 研究了西双版纳原始热带季节雨林生物量及其分配。雨林总生物量为６９２－５９０ ｔ／ｈｍ２ , 其分配为： 乔木层占９８－６６ ％ 、灌木层占０－７６ ％ 、木质藤本占０－５０ ％ 、草本层占０－０９ ％ , 生物量主要集中于乔木层。乔木层生物量的器官分配向树干和树根集中： 树干占６９－８０ ％ , 树根占２１－５６ ％ , 树枝占７－７７ ％ ,树叶占０－７７ ％ ; 生物量径级分配向中等径级（６０ ～７０ ｃｍ） 和最大径级（１５０ ～１６０ ｃｍ） 集中; 生物量垂直分配向上层集中; Ⅰ亚层（ 高度＞ ４０ ｍ） 占６０－５５ ％ 、Ⅱ亚层（２０ ～４０ ｍ） 占３６－７２ ％ 、Ⅲ亚层（３ ～２０ ｍ） 占２－７３ ％ ; 优势种番龙眼生物量占乔木层的２０－０７ ％ ; 乔木层叶面积指数为６－９１ 。     

西双版纳农田弃耕后橡胶园的建立对碳的固存作用

 由于温室气体的大量排放引起的全球气候变暖等环境问题日益严重,近年来人们开始考虑通过植被和土壤的碳固存,以缓解大气中CO2浓度的升高速度,减缓温室效应的影响。有研究表明,热带原始森林的保护和人工林的建立能有效地固存大气中的碳。但是,在建立热带种植园和人工林以固存大气CO2的可行性及其碳的固存潜力大小等方面还存在较大争议。云南省西双版纳自治州是我国重要的热带地区之一,目前橡胶(Hevea brasiliensis)园的面积为1.3×105 hm2,约占该地区林地面积的14%。在本研究中,选择11块在弃耕后的农田上建立的橡胶园（定植年限为3至38年）,初步探讨了橡胶园建立后植被和土壤中碳的固存规律。两个生物量模型（唐建维等的模型和Brown模型）的模拟结果显示,橡胶园建立后植被中生物量的平均增长速率分别为10.2×103和9.4×103 kg·hm-2·a-1,40和100 cm表层土壤碳的平均固存速率分别为0.61×103和0.72×103 kg C·hm-2·a-1,植被和100 cm表层土壤中碳的平均固存速率为5.82×103和5.42×103 kg C·hm-2·a-1,而定植40年后植被和100 cm表层土壤碳的固存潜力为232.8×103和216.8×103 kg C·hm-2。对两个模型的比较结果显示,唐建维等的模型生物量计算结果明显高于Brown模型,尤其是在对中幼龄橡胶园生物量估算时更是如此。     

地统计学在水生植物群落格局研究中的应用

为了研究水生植物群落的镶嵌分布格局和随着尺度变化的空间特征,应用地统计学中半方差法、半方差理论模型和分形理论,研究了湖北省保安湖沿岸带水生植物群落分布格局,在沿岸带设置了一个160m×160m的方形样方,采用覆盖法将整个样方划分为32×32个格子,记录各格子内出现的物种数,格子内如果有某物种,则将该格子对应的区域化随机变量赋值为1,否则赋值为0。另将群落各格内区域化随机变量赋值为各物种在该采样点随机变量值的总和,运用地统计软件GS+for Windows分析苦草、狐尾藻、金鱼藻和群落的32×32格随机变量表,计算得到它们各向同性模型和不同方向上的分维,从苦草和狐尾藻的各向同性指数模型来看,它们属于聚集性分布,其空间结构比率较高,这表明在小尺度上它们变化较小;从金鱼藻和群落的各向同性线性模型来看,属于中等程度的聚集分布,其空间结构比率很低,这表明它们在小尺度上变化较大。从各向异性模型来看,群落优势种的分维值都较高,说明在调查的群落内,各物种分布比较均匀,根据确定系数判定群落格局的优势方向是西北-东南,与其他群落格局分析方法相比较,该方法在确定群落组分空间依赖范围和相关性大小。以及区分聚集强度上具有一定优势,为定量描述不同尺度下的水生植物群落特征提供了一个新途径。     

西双版纳热带山地雨林生物量研究

观测了西双版纳山地气候,建立了山地雨林生物量回归方程,调查了海拔1 100~1 820 m范围5块样地(面积0.16~0.25 hm2)的热带山地雨林生物量。结果表明,海拔1 105和1 610 m的年平均温度分别为20.1和16.6℃,年降雨量分别为1 659和2 011 mm,旱季(11~4月)降雨量分别为295和283mm,年平均相对湿度分别为81%和84%;5块样地生物量变化为256.4~368.6 t.hm-2,平均为312.6t.hm-2,其中乔木占97.1%、木质藤本占1.2%、幼树和灌木占1.3%、草本和幼苗占0.4%;采用热带季节雨林生物量回归方程估计山地雨林生物量,会使得总生物量以及树干和树根生物量高估38.3%~61.5%,树枝生物量低估7.6%~30.8%。可见,西双版纳山地海拔增加导致雨季降雨量增加,山地雨林生物量较热带季节雨林降低32.6%,季节雨林生物量方程不适用于山地雨林。     

西双版纳山地橡胶林凋落物的生态水文效应

森林凋落物具有阻滞径流、拦截泥沙和均衡土壤水热状况等功效.以西双版纳地区20年生橡胶林为对象,采用径流微小区法和剔除-对照凋落物等实验,测定了其凋落物的生态水文效应,结果表明:橡胶林坡地剔除凋落物径流微小区(2009年10月-2010年9月)径流量为625.7±18.5 mm,显著高于对照的185.1±72.7 mm;剔除凋落物径流泥沙浓度与最大1h降雨强度呈显著正相关.剔除凋落物使橡胶林坡地(6、7月除外)和台地(8月除外)表层土壤(0～10 cm)湿度均显著降低;剔除凋落物表土平均温度在雾凉季(11月-翌年2月)显著低于对照,而在干热季(3-4月)显著高于对照,且剔除凋落物表土温度整年都比对照具有更大日变化幅度.可见橡胶林凋落物具有较好的生态水文功效,然而,受频繁人为割胶活动等的影响,台地凋落物的分解速率在雨季中、后期加快,不利于其生态水文效应的发挥,故在营林活动和生态恢复中应加强对凋落物的管理与保护.     

西双版纳石灰山季雨林的生物量及其分配规律

通过3块2 500 m2样地的调查资料,采用相对生长法(乔木层)和样方收获法(灌木层、草本层),研究西双版纳石灰山季雨林的生物量及其分配规律.建立了石灰山季雨林优势种尖叶闭花木、缅桐、轮叶戟、短棒柄花、油朴及林分2～5、5～20和＞20 cm等3种不同径级的生物量回归方程.结果表明,西双版纳石灰山季雨林的总生物量为(319.158±79.740)t·hm-2.其中,活体植物的贡献达96.32%,粗死木质残体和地上凋落物的总量占3.68%.乔木层生物量占活体植物的96.80%,木质藤本占2.68%,灌木层和草本层生物量分别为0.39%和0.12%.乔木层生物量的器官分配以茎为最高(63.72%)、根为18.82%、枝为15.63%,叶的比例仅为1.84%.乔木层生物量的径级分配主要集中于中等径级(20≤D≤40 CB)和大径级(D＞40 cm)中,并集中分配于少量优势树种内.石灰山季雨林的生物量处于该地区的较低水平,其叶面积指数为7.697±1.419.     

中国农田土壤生态系统固碳现状和潜力

研究在搜集和整理全国典型农业长期定位实验站数据的基础上,通过自建经验公式估算了不同管理措施下我国农田土壤的固碳能力和潜力.通过施用化肥、秸秆还田、施用有机肥和免耕措施,目前对我国农田土壤碳增加的贡献分别为40.51、23.89、35.83 Tg·a-1和1.17 Tg·a-1,合计为101.4 Tg·a-1,是我国目前能源活动碳总排放量的13.3%.通过情景分析发现,提高化肥施用量、秸秆还田量、有机肥施用量和推广免耕,可以使我国农田土壤的固碳量分别提高到94.91、42.23、41.38 Tg·a-1和3.58 Tg·a-1,合计为182.1Tg·a-1.农田土壤总的固碳潜力相当于目前我国能源活动碳排放量的23.9%,对于全球CO2减排具有重要的作用.     

中国草地土壤生态系统固碳现状和潜力

以国内长期定位试验的数据为基础,评价了我国草地生态系统的固碳现状和潜力.分析发现,通过减少畜牧承载量等方法恢复退化草地,我国草地土壤的有机碳库可以增加4561.62 Tg C ,主要分布在内蒙古、西藏和新疆.草场围栏、种草和退耕还草3种草地管理措施的固碳潜力分别是12.01、1.46 Tg·a-1和25.59 Tg·a-1,总计39.06 Tg·a-1.2004年是我国草地管理投资较多的年份,种草、退耕还草和草场围栏的工程面积均有较大的提高,3种措施新增的固碳能力分别为5.70、0.38 Tg·a-1和3.09 Tg·a-1,合计9.17 Tg·a-1.