毛竹林生态系统中碳储量、固定及其分配与分布的研究

【摘要】：随着大气温室气体含量上升,全球气温变暖,森林作为固定二氧化碳(CO_2)的绿色植物主体,其CO_2吸收和储藏功能越来越受到人们的关注。森林现有植物中碳储量和森林生态系统中碳循环是评价森林CO_2吸收功能的主要尺度。毛竹Phyllostachys pubescens是中国南方重要的森林资源,经济用途非常广泛,是当地农民经济收入的重要来源。同时毛竹林作为异龄林,具有生长速度快、可以隔年连续采伐及永续利用等特点。因而毛竹林CO_2固定能力巨大,对平衡大气CO_2具有重要作用。本文采用野外调研与定位试验相结合的方法,并利用浙江省森林资源连续清查资料,研究了毛竹林分碳储量和空间分布;建立了毛竹林生物量预估模型,估算了浙江省的毛竹林总储碳量;分析了毛竹幼竹单株碳积累动态及不同经营类型毛竹林分碳积累动态变化特征;研究了不同经营措施、不同经营历史下毛竹林土壤总有机碳、微生物量碳及水溶性有机碳的动态变化规律。主要研究结果如下: 1.对毛竹林分碳密度、碳储量及其空间分布研究表明:毛竹不同器官碳密度波动在468.3～521g·kg~(-1)之间,按碳密度高低排列依次为竹根竹秆竹蔸竹枝竹鞭竹叶。碳储量在毛竹不同器官中分配以竹秆占比例最大,占50.97%,其次为竹根,占19.79%,占比例最小的是竹叶,仅占4.87%。毛竹林生态系统中碳总储量为106.362 t·hm~(-2),其中植被层34.231 t·hm~(-2),占了32.18%,枯落物和土壤层(0～60 cm)72.131 t·hm~(-2),占了67.82%。毛竹林乔木层碳素年固定量为5.097 t·hm~(-2)·a~(-1)。毛竹集约经营10 a后,竹林生态系统中碳储量比粗放经营竹林减少了8.133 t·hm~(-2),但乔木层年净固定碳量比粗放经营竹林增加了0.589 t·hm~(-2)·a~(-1)。 2.对浙江省毛竹林生物量及碳储量进行了估算,并对其预估模型和估算方法做了改进。研究结果为:针对阻尼最小二乘拟合非线性模型时存在一些需进一步改进的问题,即非线性模型线性化、参数值的评价及其迭代过程的收敛性等,应用非线性回归原理,在这方面进行了改进,提出了两个评价指标,即:β~T1,β~N1,这样就能保证拟合参数结果较好而且可用,迭代过程收敛,并在模型建立过程中作了应用。在对浙江省毛竹林碳储量进行估算时,根据浙江省森林资源连续清查资料与典型样地样木调查数据,首次利用改进的Weibull概率分布函数,研究建立了预测毛竹林分胸径年龄分布规律的二元模型;利用对应的单株生物量模型,计算得到2004年浙江省毛竹林总生物量为15 199 830.98 t,乘以碳转化系数0.504 2,得全省毛竹林生物量总碳储量为7 663 754.76 t。并且利用毛竹林这种特殊的异龄林林分结构,首次提出了毛竹林生物量碳估算的无尺度转换方法,即由单株生物量碳估算方法可直接转换到各种区域尺度的生物量碳估算。该方法实现了毛竹林生物量碳估算时大小尺度的自由转换问题,提高了估算结果的准确性。 3.对毛竹(笋)单株生长过程中碳素积累规律研究表明:毛竹(笋)高生长过程遵循“S”形曲线,呈“慢-快-慢”趋势,从出笋到幼竹形成,即枝叶全部展放高生长停止,仅需35～40 d;在以后的生命活动中,它的高度和体积不再有明显变化,只是储藏物质的进一步积累;毛竹(笋)生长

【关键词】：毛竹林生态系统 毛竹林碳储量 毛竹林碳积累动态 土壤活性有机碳 碳储量估算方法
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：S795.7
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