长白落叶松人工林乔木层生物量分布特征及其固碳能力研究

基于8~56 a长白落叶松人工林样地生物量调查数据,建立了长白落叶松林各器官生物量模型,探讨了不同林龄长白落叶松人工林干材、树皮、树枝、树叶、树根的生物量分布与变化规律及单木与林分乔木层的固碳能力。结果表明:随着林龄的增大,长白落叶松人工林林木及各器官生物量均呈现不同程度的增加趋势,单株木生物量由8 a时的0.174 kg增加至56 a时的328.196 kg,林分乔木层生物量由8 a时的0.519 t·hm-2增加至56 a时的251.39 t·hm-2,其中树干所占比例最大,且增幅最大。长白落叶松人工林单木平均碳储量为74.822 kg,56 a林分乔木层碳密度为130.455 t·hm-2,平均碳密度达63.113 t·hm-2,各器官碳储量变化规律明显。长白落叶松人工林幼龄林、中龄林、近熟林、成熟林林分乔木层的年平均固碳量分别为0.087、1.193、1.703、2.124 t·hm-2,固碳量年平均增长率排序为中龄林幼龄林成熟林近熟林。研究认为,长白落叶松人工林单株木及林分各器官生物量随林龄增加具有明显的变化规律,成熟林分固碳水平最高,中龄林分后期固碳潜力最大。     

不同林分密度杉木林生态系统碳密度及其垂直空间分配特征

以不同林分密度(1800、3000、4500株/hm~2)杉木林为研究对象,通过野外调查、样品采集和室内分析,研究不同林分密度杉木林生态系统碳密度及其分配特征。结果表明:1)三种林分密度杉木林生态系统碳密度分别为131.54、161.42、172.69 t/hm~2,随林分密度增大而升高,且具有显著差异(P<0.05)。杉木林碳密度表现为土壤层>乔木层>林下地被物层。土壤有机碳储量占总碳储量的比例最大(53.11%—67.37%),其次是树干、树根、树皮(25.89%—35.74%),高密度杉木林分有利于树干、树皮、树根碳密度分配比例的增加。2)乔木层,树干、树皮、宿留枯枝及宿留枯叶碳密度随林分密度增大而升高,鲜枝及鲜叶碳密度随林分密度增大先升高后降低,且均具显著差异(P<0.05);树干、树皮碳密度随树体高度的升高而降低,鲜枝鲜叶碳密度集中于树体中上部(8 m≤h≤10 m),宿留枯枝枯叶碳密度集中分布于树体中部(4 m≤h≤8 m)。3)随着林分密度的增大,不同径级根碳密度呈上升趋势,且不同径级根碳密度随林分密度变化差异达显著水平(P<0.05);不同...     

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。     

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。     

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。     

不同林龄格木人工林碳储量及其分配特征

在生物量调查的基础上,对广西7、29和32 a格木人工林生态系统碳储量及其分配特征进行了研究.结果表明: 格木各器官碳含量在509.0～572.4 g·kg^-1,大小顺序为:树干>树枝>树根>树皮>树叶;不同林龄间格木人工林的灌木层、草本层和凋落物层碳含量无显著差异;土壤层(0～100 cm)碳含量随土层深度的增加而降低,随林龄的增加而增大.7、29和32 a格木人工林乔木层碳储量分别为21.8、100.0和121.6 t·hm^-2,各器官碳储量大小顺序与碳含量一致;生态系统碳储量分别为132.6、220.2和242.6 t·hm^-2,乔木层和土壤层为主要碳库,占生态系统碳储量的97%以上.乔木层碳储量分配随着林龄的增加而增大,土壤碳储量分配则减小,而林龄对灌木层、草本层和凋落物层碳储量分配的影响无明显规律.     

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.     

中国寒温带不同林龄白桦林碳储量及分配特征

为了解中国寒温带地区不同林龄白桦林生态系统碳储量及固碳能力, 在样地调查基础上, 以大兴安岭地区25、40与61年白桦(Betula platyphylla)林生态系统为研究对象, 对其乔木层、林下地被物层(灌木层、草本层、凋落物层)、土壤层(0-100 cm)碳储量与分配特征进行调查研究。结果表明白桦林乔木层各器官碳含量在440.7-506.7 g·kg ^-1之间, 各器官碳含量随着林龄的增长而降低; 灌木层、草本层碳含量随林龄的增加呈先降后升的变化趋势; 凋落物层碳含量随林龄增加而降低; 土壤层(0-100 cm)碳含量随林龄增加而显著升高, 随着土层深度的增加而降低。白桦林生态系统各层次碳储量均随林龄的增加而明显升高。25、40与61年白桦林乔木层碳储量分别为11.9、19.1和34.2 t·hm ^-2, 各器官碳储量大小顺序表现为树干>树根>树枝>树叶, 树干碳储量分配比例随林龄增加而升高。25、40与61年白桦林生态系统碳储量分别为77.4、180.9和271.4 t·hm ^-2, 其中土壤层占生态系统总碳储量的81.6%、87.7%和85.9%, 是白桦林生态系统的主要碳库。随林龄增加, 白桦林年净生产力(2.0-4.4 t·hm ^-2·a ^-1)、年净固碳量(1.0-2.1 t·hm ^-2·a ^-1)均出现增长, 老龄白桦林仍具有较强的碳汇作用。     

黑龙江省落叶松人工林碳储量动态研究

基于36株碳密度测定样木和5期黑龙江省森林资清查数据（1986~2005）,利用非线性度量误差模型来估计黑龙江省落叶松人工林的碳储量动态变化。结果表明：黑龙江省人工落叶松不同器官碳密度在456.7~479.0 mg·g^-1之间,不同器官碳密度差异显著,各器官碳密度由高到低为：树叶>树枝>树干>树根。不同林龄落叶松人工林树干、树根树枝和树叶的碳储量分配比例分别稳定在：66.75%~68.92%、21.59%~22.62%、5.99%~8.16%和2.47%~3.50%。其中,树根和树枝含碳量比重随林分年龄增加而增加,树干和树叶含碳量比重随林分年龄增大而减小。1986~2005年黑龙江省落叶松人工林碳储量总体呈增长趋势,2000年时达最大,为30.38 t·hm^-2,在此期间,平均每年以1.21 t·hm^-2的速度增加。2005年黑龙江省不同区域落叶松人工林碳储量在25.43~34.35 t·hm^-2之间,各区域碳储量由高到低依次为：小兴安岭南坡>完达山地区>张广才岭东坡>张广才岭西坡>小兴安岭北坡。     

秃杉人工林植被碳库和氮库的分配格局

对福建德化葛坑国有林场1996年种植的秃杉Taiwania flousiana人工林植被碳库和氮库分配格局进行调查。结果表明,秃杉人工林各器官碳含量在442.86～488.72 g·kg-1之间,而各器官氮含量在2.26～8.93 g·kg-1之间。20年生秃杉人工林单株碳库和氮库分别为96.10 kg和0.679 kg。各器官碳库大小顺序为树干(64.56 kg) >树根(16.11 kg) > 树叶(8.18 kg) > 树枝(7.25 kg)。各器官中氮库大小顺序为树干(0.379 kg) > 树叶(0.157 kg) > 树根(0.085 kg) > 树枝(0.058 kg)。乔木层的碳库和氮库主要集中在树干,分别占67.18%和55.82%。20年生秃杉人工林林分植被碳储量和氮储量分别为84.29 t·hm-2和0.60 t·hm-2。     

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。     

杉木人工林C库与C吸存的动态研究

对湖南会同10年生、14年生杉木人工林C库和C吸存的动态研究结果表明,杉木人工林生态系统的C库主要由植被层、死地被物层、土壤层组成的,按其C库大小顺序排列为土壤层>植被层>死地被物层。10年生、14年生杉木林生态系统的C库分别为120.52和171.40t.hm-2,具有一定的年龄阶段和地带性特点。随着杉木林年龄的增长,乔木层C贮量的优势逐渐加强,从10年生的30.38t.hm-2增加到14年生的61.24t.hm-2,分别占总C库的25.21%和38.50%,树干C贮量占林分C贮量的比例最大,可达47.17%以上,并随杉木林年龄的增长而明显增强,分布在枝、叶、皮和根中的C贮量占48.11%以上,地上部分的C贮量占总C贮量的84.73%以上。10年生和14年生林地土壤层(0~60cm)的C库分别为88.21和108.20t.hm-2,占生态系统总C库的63.13%以上,土壤表层(0~15cm)的C储量分别占土壤总C库的36.57%和34.26%,土壤0~30cm层中的C储量分别占土壤总C库的63.44%和61.05%。地上部分C贮量与地下部分C贮量之比为10年生时为1∶3.53,14年生时为1∶2.22。10年生和14年生杉木人工林生态系统的年净固定C量分别为5.488和9.285t.hm-2.a-1。湖南省现有杉木林植被C库为0.1916×108t,潜在C库为1.4710×108t,C吸存潜力为1.2794×108t,湖南省现有杉木林植被的C库仅为其潜在C库的13.03%,低于全国水平26.46%。     

飞播马尾松林碳密度分配特征及其影响因素

研究江西省赣州市飞播马尾松林碳密度的分配特征,选取有关立地、林分、林下植被及凋落物等方面的15个因子,建立林分碳密度与影响因子的关系模型,筛选出主要影响因子.结果表明: 林分平均碳密度为98.29 t·hm^-2,表现为土壤层(49.58 t·hm^-2)＞乔木层(45.25 t·hm^-2)＞林下植被层(2.23 t·hm^-2)＞凋落物层(1.23 t·hm^-2);乔木层、凋落物层、土壤层碳密度之间呈显著正相关,其他各层次碳密度之间的相关性均不显著.株数密度、平均胸径、土层厚度、坡位、林龄、郁闭度是影响飞播马尾松林林分碳密度的主要因子,各因子的偏相关系数为0.331～0.434,t 检验结果为显著;运用多元数量化模型I复相关系数为0.796,F 检验结果为显著(F=9.28).对于林分碳密度,株数密度以1500～2100株·hm^-2最好,而郁闭度以0.4～0.7最好,株数密度及郁闭度过高或过低对林分固碳能力均会产生不利影响;林龄及平均胸径越大、土层越厚,其林分碳密度越高,下坡位的林分碳密度高于其他坡位.     

桂东南柳杉人工林碳氮储量及其分配格局

以广西六万林场31年生3种密度柳杉(Cryptomeria fortunei)人工林为对象,对其碳、氮储量以及碳、氮分配格局进行研究。结果表明:低、中、高3种密度的柳杉人工林生态系统碳储量分别为355.72、417.21和378.71t.hm-2,氮储量分别为17.91、22.13和19.99t.hm-2,均表现为中密度﹥高密度﹥低密度;低、中、高密度植被层碳储量分别为127.71、101.98和100.12t.hm-2,分别为土壤层碳储量的56.01%、32.35%、35.94%,表现为低密度﹥中密度﹥高密度;植被层氮储量分别为1048.85、674.26和705.69kg.hm-2,为土壤层氮储量的6.22%、3.14%、3.66%,则表现为低密度﹥高密度﹥中密度。充分说明桂东南柳杉人工林生态系的碳、氮储量受林分密度的影响,且碳、氮储量主要分布在土壤层。     

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.     

不同林龄杉木人工林碳储量及其分配格局

基于广西北部杉木主产区45块1000 m²样地的调查,研究幼龄林、中龄林、近熟林、成熟林、过熟林5种林龄杉木植被与土壤碳储量的分配格局.结果表明: 杉木人工林生态系统总碳储量表现为过熟林(345.59 t·hm^-2)>成熟林(331.14 t·hm^-2)>近熟林(299.11 t·hm^-2)>幼龄林(187.60 t·hm^-2)>中龄林(182.81 t·hm^-2).不同林龄碳储量分布格局均为土壤层>植被层>凋落物层,地下部分>地上部分.其中,植被层为34.80～134.55 t·hm^-2,占总碳储量的18.6%～38.9%,随林龄的增加而增加;凋落物层为1.26～2.07 t·hm^-2,占总碳储量的0.4%～1.1%;土壤层为149.24～206.02 t·hm^-2,占总碳储量的61.9%～80.0%.植被层碳储量以乔木层(33.51～133.7 t·hm^-2)最大,占92.8%～98.9%.其中,乔木层各器官碳储量以树干(20.98～95.68 t·hm^-2)最大,占乔木层碳储量的62.6%～72.6%,随林龄的增加而增加;枝、叶碳储量分别占4.8%～11.0%和11.1%～14.2%,随林龄的增加而减小,在过熟林阶段有所上升;根的碳储量占11.3%～12.3%,波动较小,比较稳定.     

岷江干旱河谷区岷江柏人工林碳氮储量随林龄的动态

研究了岷江干旱河谷区不同林龄岷江柏人工林生态系统碳氮储量及其分配特征.结果表明：岷江柏不同器官的碳含量相对稳定,氮含量则与器官类型密切相关,而土壤有机碳和氮含量均随着人工林林龄的增长而增加.岷江柏人工林植被层、土壤层以及生态系统的碳氮储量随着林龄的增长总体呈增加趋势.13、11、8、6和4年生岷江柏人工林生态系统总碳储量分别为190.90、165.91、144.57、119.44和113.49 t·hm^-2,总氮储量分别为19.09、17.97、13.82、13.42和12.26 t·hm^-2.岷江柏人工林生态系统碳氮大部分储存于0～60 cm土层,分别占生态系统总储量的92.8%和98.8%,且主要集中于0～20 cm土层,5个林龄平均碳氮储量分别为74.13和7.40 t·hm^-2,分别占其平均土壤总碳氮储量(0～60 cm)的54.4%和48.9%.植被层有机碳和氮储量的分配不同,碳储量在乔木层(3.7%)的分配高于林下植被层(3.5%),而氮储量在乔木层(0.5%)的分配低于林下植被层(0.7%).不同林龄岷江柏人工林碳氮储量及其空间分布变化明显,且在此年龄段内,岷江柏人工林生态系统能够持续积累有机碳和氮.     

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.