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《上海交通大学》 2012年
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上海崇明岛水杉人工林生态系统碳动态研究

庄红蕾  
【摘要】:森林生态系统在调节全球碳平衡、减缓大气中CO_2等温室气体浓度上升以及维护全球气候等方面具有不可替代的作用。森林生态系统每年的固碳量约占整个陆地生态系统的三分之二(约占全球植被碳库的86%以上)。水杉(Metasequoia glyptostroboides)是我国特有的孑遗植物,具有优美的树形,在我国亚热带以及温带某些地区广泛分布,是长江中下游以及以南各省平原湖区造林和绿化的主要树种之一。由于水杉具有速生,适应性强等特点,也是碳汇林的主要造林树种。因此,在全球气候变化的环境下,可为水杉碳汇林的营建和管理提供基础数据及科学依据。 在本项研究中,利用在上海崇明岛建立的水杉异速生长方程,并在2009年4月及2011年5月分别对上海崇明岛三个不同林龄(8、16、30年生)的水杉林分进行树高、胸径的测量调查,运用水杉异速生长方程估测碳储量及年净增长量,并利用静态箱/气相色谱法采集分析温室气体样品,综合崇明岛的气候因子数据,研究水杉人工林生态系统碳动态变化。主要研究结果有以下几个方面: 第一,水杉幼龄林、中龄林和成熟林地上部分碳储量分别为13.11,29.76和64.93 t ha~(-1)。随着林龄的增长,水杉碳储量呈现递增的趋势。经过比较分析可知,各地水杉生物量和碳储量研究结果有较大差异的主要原因是立地条件的不同,降雨量的差异是我国不同地区水杉生物量差异的主要因素。 第二,地上部分年固碳量分别幼龄林为4.31 t C hm~(-1)·yr~(-1),中龄林为2.83 t C hm~(-1)·yr~(-1),而成熟林仅为2.54 t C hm~(-1)·yr~(-1),年固碳量呈现递减趋势。 第三,根据昼夜观测,水杉人工林土壤为CO_2和N_2O的源,为CH4的弱汇。CO_2排放通量随温度升高而增强,N_2O和CH4排放通量呈现昼低夜高的特点。 第四,根据2011年6月~(-1)1月的原位观测结果,不同林龄水杉人工林土壤三种温室气体通量差异不大。幼龄林水杉林土壤CO_2排放通量均值为363.09 mg·m~(-2)·h~(-1),N_2O排放通量为13.65μg·m~(-2)·h~(-1),CH4为- 0.05 mg·m~(-2)·h~(-1)。中龄林土壤释放CO_2和N_2O与幼龄林相差甚小,平均值分别为369.26 mg·m~(-2)·h~(-1)和13.83μg·m~(-2)·h~(-1),CH4通量为-0.06 mg·m~(-2)·h~(-1)。成熟林土壤释放CO_2和N_2O较前两者高,均值分别为387.88 mg·m~(-2)·h~(-1)和19.37μg·m~(-2)·h~(-1),CH4为-0.08 mg·m~(-2)·h~(-1)。 第五,温度和土壤有机碳含量是影响CO_2排放通量的重要因素。CH4排放通量受温度影响较大,随着林龄的增加,土壤有机碳含量对CH4排放的影响增大。土壤含水量对CO_2、N_2O排放影响不明显。N_2O在三种温室气体中含量最少,受波动较明显,温度、土壤含水量和土壤有机碳含量对其都有明显影响。CO_2通量与N_2O通量存在显著正相关关系。 本研究的主要特点是,以三个不同年龄阶段水杉林为研究对象,从地上部分生物量和土壤温室气体排放两个方面来研究水杉人工林生态系统碳动态变化,为水杉碳汇林的营建与管理提供基础数据和理论依据。
【学位授予单位】:上海交通大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:S791.35

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