亚热带区域几种典型人工林生态系统服务功能研究

【摘要】： 恢复和保育生态系统服务功能既是人类生存和现代文明的基础,也是实现可持续发展的前提。研究与探讨杉木人工林区不同林分对生态系统服务功能的影响机制,可为我国大面积人工林特别是杉木人工林的建设和可持续经营与管理提供科学依据,同时为其它人工林生态系统结构和功能过程的研究提供借鉴。 本研究采用定位研究方法,以亚热带杉木中心产区中国科学院会同森林生态实验站的七种实验林作为研究对象,即第一代杉木纯林、杉木—火力楠混交林、火力楠纯林、连栽杉木纯林、杉木—刺楸混交林、杉木—桤木混交林和天然次生常绿阔叶林,从生态系统结构、生态过程与生态系统服务功能的关系入手,探讨了各生态系统物种多样性、土壤养分含量与土壤质量、林内小气候环境、土壤持水性能、生态系统生物生产力、水土流失量、生态系统碳、氮贮量等,以此对比分析各森林生态系统生物多样性维持功能、营养物质保持功能、小气候调节功能、水源涵养功能、产品提供功能、水土保持功能、碳、氮贮存功能。主要研究结果如下: (1)各人工林生态系统具有明显的调节小气候、改良土壤、涵养水源、保持水土、贮存碳、氮等功能,但不同人工林生态系统之间服务功能存在差异。同林龄之间与杉木纯林比较,杉阔混交林或阔叶纯林林地土壤总有机C含量、阳离子交换量、土微生物量、酶活性等都有不同程度的改善,内梅罗土壤质量指数与土壤生物学肥力指数有所提高,而土壤退化指数有所降低;表征土壤持水性能的相关性质如土壤容重、孔隙度、渗透性能得到了改善,林分总持水量提高9.76%～22.46%,径流流失量减少13.0405～43.42%,土壤侵蚀量减少18.14%～46.77%:物种多样性指数得到了有效提高;生态系统C、N贮量分别增加了1.01～1.14倍和1.15～1.31倍。但不同混交树种之间生态系统服务功能表现有差异。 (2)七种森林生态系统中,天然次生常绿阔叶林最有利于生态系统服务功能的维持或提高,主要体现在:土壤肥力相对较好,内梅罗土壤质量指数最高,是连栽杉木纯林的1.61倍:林分持水性能最强,是连栽杉木纯林的1.77倍;生态系统C、N贮量最高,与连栽杉木纯林比较分别提高了72.65%和119.50%;;物种多样性维持最好;径流流失量与土壤侵蚀量最低。 (3)七种森林生态系统中,连栽杉木纯林最不利于生态系统服务功能的维持。与第一代杉木纯林比较,连栽杉木纯林土壤肥力退化,土壤质量指数降低,林分持水性能下降,生态系统C、N贮量减少,物种多样性有所下降,水土保持能力降低。

【关键词】：生态系统服务功能 杉木人工林 混交林 物种多样性 天然次生常绿阔叶林 亚热带区域
【学位授予单位】：湖南农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：S718.5
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