福建省毛竹林生态系统碳汇量时空变化特征分析

【摘要】：随着哥本哈根会议的召开,碳减排增汇成为国内外高度重视的问题。森林作为吸收CO2的主体,其碳汇功能逐渐受到人们的关注。毛竹林(Phyllostachys heterocycla)是异龄林,具有生长速度快、生产效益高的特点,因此毛竹林的碳汇功能强大,在减缓全球气候变化中可发挥重要的作用。福建省以其优越的自然条件成为我国竹子生产重点产区,目前对福建省毛竹林生态系统的碳储量、时空变化特征以及碳汇功能方面的研究较少。本文通过野外调查结合福建省毛竹林资源二类调查资料,以县市为尺度估算福建省毛竹林生态系统碳储量,分析其空间分布格局及不同时期各县市的动态变化特征,并初步探讨社会、经济、环境等因子与碳储量的关系。 (1)通过对毛竹林生态系统碳密度及碳储量进行测定,结果表明:①毛竹林生态系统碳密度为164.750t·hm~(-2),其中土壤层碳密度最大,值为124.815 t·hm~(-2),占生态系统总碳密度的75.76%,其次是乔木层为39.180 t·hm~(-2),占总碳密度的23.78%,林下植被和凋落物层分别为0.161 t·hm~(-2)和0.594 t·hm~(-2),分别占0.10%和0.36%,地上部分(乔木层和灌草层)与地下部分(凋落物层和土壤层)之比为1:3.18。②毛竹林乔木层不同器官碳密度的波动值在1.512 t·hm~(-2)-19.638 t·hm~(-2)。在各器官的分配中,按碳密度高低排列依次为竹杆鞭根竹枝竹蔸竹叶。应用多元线性回归模型对毛竹林生态系统乔木层碳密度与环境因子(坡位、坡向、海拔)的关系进行多元回归分析,结果表明海拔对碳密度的影响比坡向、坡位大。③毛竹林土壤有机碳含量和有机碳密度均呈现明显的层次变化规律,表现为随着土层深度的增加而逐渐降低。毛竹林土壤层(0-60cm)碳含量和碳储量的分布不均,0~(-2)0cm层土壤的碳含量和碳贮量都最高,碳含量为24.051g/kg,碳储量为47.125 t·hm~(-2),占土壤层总碳储量的41.11%,其中,0~(-2)0cm土壤有机碳密度分别是20-40cm层和40-60cm层的1.22倍和1.66倍,且0-40cm土层的有机碳密度占土壤总有机碳密度的75.33%,这说明了土壤表层(0-40cm)对土壤有机碳的贡献较大。 (2)对1985年、1996年、2006年福建省毛竹林生态系统碳储量及其垂直分配结构、时空变化特征进行分析,结果表明:①3个时期福建省毛竹林生态系统乔木层碳储量为1136.792-3016.532万t,占总碳储量的13.26%-19.50 %,林下植被层为9.530-15.969万t,占0.10 %- 0.11%,凋落物层35.162-58.917万t,占0.38%-0.41%,土壤层为7388.427-12379.957万t,占80.02 %-86.21%。3个时期毛竹林生态系统碳储量的垂直分配结构基本相似,乔木层碳储量呈现上升的趋势,其所占的比重都略有提高,可见毛竹林生态系统的固碳功能是在不断增强的。②福建省毛竹林生态系统碳储量由1985年的8569.912万t增加到2006年的15471.375万t,21年间共增加了6901.463万t,年均增加328.641万t,年均增长率为2.85%。从1985年到2006年的21年,福建省毛竹林生态系统碳储量呈现上升趋势。从碳储量的空间分布看,1985年、1996年、2006年福建省毛竹林生态系统碳储量的分布格局有其相似之处,均表现为西部高、东部低。9个地市的毛竹林生态系统平均碳储量从大到小依次为:南平市、三明市、龙岩市、宁德市、福州市、泉州市、漳州市、莆田市、厦门市,西部的碳储量要明显高于东部各市。在所有县市中,以建瓯市的碳储量最大,其次是永安市和武夷山,其中碳储量超过100万t的共有33个县市,南平10个县市、三明8个县市、龙岩7个县市。从碳储量的时间分布上看,在福建省9个地市中,以厦门市毛竹林生态系碳储量的增长速度最快,其次是龙岩市和泉州市,而以莆田市的增长速度最慢,年增长率仅为0.27%,其余地市的碳储量均以平稳的速度在增加。各个县市增长方式均为连续增长型,除了莆田市呈现先减少后增加的趋势。 (3)对1985年、1996年、2006年福建省毛竹林生态系统碳储量的全局相关性指数进行计算,结果Global Moran’s I分别为0.36、0.38、0.41,值均大于零,对其Z值分别进行检验,Z值分别为4.98、5.32、5.57,在(-1.96,1.96)区间外,这说明了三个时期福建省毛竹林碳储量均呈现显著正相关,有明显的集聚现象,且Moran’s I逐渐增大,表明毛竹林生态系统碳储量的相关程度越来越大。 福建省毛竹林碳储量存在显著的局部空间集聚现象,且呈正相关的县市明显多于呈负相关的县市,还有大部分县市与周围区域的分布关联性不是很明显。闽西北地区以南平、三明为主,表现为“高高”正相关的集聚特点,东南沿海地区,表现为“低低”正相关的集聚特点,另外有少数县市与周边县市的差距较大,呈现出显著的“高低”负关联。 (4)通过因子分析等分析方法分析气候因子(年均温和年降雨量)、人口密度、GDP对福建省毛竹林碳储量的影响。结果表明,年降雨量与碳储量呈正向关系,年均温与碳储量呈负向关系,各县市的人口密度以及经济发展水平与碳储量呈负相关关系。但是在人口密度及GDP快速发展的情况下,福建省毛竹林生态系统碳储量也在不断增加,这说明了经济的发展并没有影响到毛竹林碳储量的增加,只要能够合理经营林业,适当种植毛竹林,保持经济、社会、环境的协调发展,将有助于区域生态环境的保护及可持续发展。

【关键词】：福建省 毛竹林 碳储量 碳汇 时空分布特征
【学位授予单位】：福建农林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：S718.5
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