喀斯特城市森林生物量及其碳吸存功能研究

【摘要】：城市是人口主要集中居住的地区,是人类活动的重要场所,随着城市功能和规模不断扩大,被称为“城市之肺”的城市森林,在美化和改善城市的生态环境,促进人与自然协调,满足社会持续发展的显著功能日益突出,而备受世界各国的重视。贵州省贵阳市地处喀斯特地貌的中心地带,喀斯特面积占全市面积的85.0%。是世界上喀斯特地区植被最好的中心城市,为国家首个森林城市,成为喀斯特地貌上的“绿色奇迹”。对喀斯特城市森林的研究,越来越受到各界科学工作者的关注。本研究在贵阳市选择了9种森林类型,对林分的土壤理化性质、生物量结构特征、林分生产力及碳贮量进行了系统研究。主要研究结果为： 1.林地土壤为黄壤。pH 4.68—5.33,属酸性土壤；容重为0.92—1.16g·cm-3；自然含水率为22.94%—40.87%；总孔隙度为56.16%—65.17%；有机质含量25.12—32.95 g·kg-1；表明贵阳市森林土壤,酸碱度适中,土壤疏松,结构良好,土层湿润,有机质含量较高,适宜于植物生长。 2.3种林分的物种丰富度指数为,杨树林2.140,刺槐+梓木混交林1.528,灌木林1.905；Shannon-wiener多样性指数,杨树林2.361,刺槐+梓木混交林2.285,灌木林0.118；Simpson多样性指数,杨树林0.839,刺槐+梓木林0.888,灌木林1.000；均匀度指数,杨树林0.802,刺槐+梓木林0.920,灌木林0.042；生态优势度,杨树林0.161,刺槐+梓木林0.111,灌木林0.086。p多样性指数,刺槐+梓木林和灌木林(0.345)杨树林和灌木林(0.286)杨树林和刺槐+梓木林(0.200)。3种林分中,杨树林和刺槐+梓木林,乔木层结构简单,优势种明显；灌木层和草本层物种多样性均匀度高,优势种不突出,分布均匀；灌木林木本植物种类及个体丰富,多样性较高,草本植物种类少,均匀度高。不同林分间的p多样性均不高,而空间异质性较高。 3.林木单株生物量,樟树(16年生)为7.99 kg、杨树(25年生)189.49 kg、梓木(38年生)43.97 kg、刺槐(38年生)58.82 kg、亮叶桦(10年生)9.54 kg、意杨(10年生)7.03 kg、马尾松(8年生)5.56 kg、麻栎(38年生)173.21 kg、红枫(11年生)1.98 kg、日本晚樱(5年生)5.13 kg；林分生物量为樟树林15.18 t·hm-2、杨树林105.36 t·hm-2、刺槐+梓木林83.65 t·hm-2、亮叶桦+意杨林4.03 t·hm-2、马尾松林2.60 t·hm-2、麻栎林129.04 t·hm-2、红枫林4.95 t·hm-2、日本晚樱林12.82 t·hm-2；6种林分中,林下灌木层生物量为1288.56—7264.14 kg·hm-2、其中地上部生物量占54.77%—83.51%,地下部分生物量占16.49%—39.73%；林下草本层生物量为556.49—9494.98 kg·hm-2;林地死地被物生物量为946.17—9672.29 kg·hm2；基本上存在由未分解层向半分解层和已分解层迁移的趋势。 林分生产力为樟树林2.862 t·hm-2·a-1、杨树林12.124 t·hm-2·a-1、刺槐+梓木林11.548 t·hm-2·a-1、亮叶桦+意杨林0.988 t·hm-2·a-1、马尾松林0.325 t·hm-2·a-1、麻栎林9.379 t·hm-2·a-1、红枫林1.696 t·hm-2·a-1、日本晚樱林5.526 t·hm-2·a-1。在喀斯特环境条件下,营造的人工林是成功的。 4.自然生长的灌木林林分生物量为12461.00 kg-hm-2,生物量在组成物种的分配上存在不均匀状态,在空间上具有较大的异质性。地上部分多分枝的茎与近地的树冠生物量为8420.27 kg·hm-2,占林分总生物量的67.57%,地下部分盘根错节的根系生物量为4040.74 kg·hm-2,占32.43%；林下草本植物种类仅6种,生物量为3745.14 kg·hm-2,占灌木林总生物量的23.11%；死地被物层生物量6597.11 kg·hm-2,未分解层己向半分解层和已分解层迁移。灌木林是喀斯特地区一种特殊的森林类型。 5.喀斯特城市主要树种碳平均含量分别为：樟树585.72 g·kg-1、杨树533.90 g·kg-1、马尾松483.46 g·kg-1、麻栎544.54 g-kg-1、梓木547.71g-kg-1、刺槐521.21 g·kg1、亮叶桦549.07 g-kg-1、意杨553.43 g-kg-1、红枫492.54 g·kg-1、日本晚樱524.94 g·kg-1。 林下灌木层碳平均含量分别为：樟树林538.80 g-kg-1、杨树林528.08g·kg-1、马尾松林519.55 g-kg-1、刺槐+梓木林516.44 g·kg-1、麻栎林520.27g·kg-1、亮叶桦+意杨林522.90 g-kg-1、灌木林512.31 g·kg-1。 林下草本层碳平均含量分别为：樟树林388.07 g·kg-1、杨树林335.14g·kg-1、马尾松林432.09 g·kg-1、麻栎林451.63 g·kg-1、刺槐+梓木林408.84g·kg-1、亮叶桦+意杨444.06 g·kg-1、灌木林465.59 g-kg-1。 林下死地被物层碳平均含量为：樟树林、杨树林、马尾松林、麻栎林、刺槐+梓木林、亮叶桦+意杨林、灌木林,分别为518.98、562.17、410.78、376.26、451.67、394.97、370.43 g·kg-1。 6.8种林分乔木层的碳贮量樟树林8.94 t·hm-2、杨树林59.84 t·hm-2、马尾松林1.27 t·hm-2、麻栎林71.60 t·hm-2、刺槐+梓木林46.36 t·hm-2、亮叶桦+意杨林2.26 t·hm-2、红枫林2.47 t·hm-2、日本晚樱林6.78 t·hm-2。 7种林分林下灌木层碳贮量樟树林、杨树林、马尾松林、麻栎林、刺槐+梓木林、亮叶桦+意杨林、灌木林分别为0.72、3.93、0.79、1.06、2.41、3.11、6.37 t·hm-2。 林下草本层碳贮量樟树林、杨树林、马尾松林、麻栎林、刺槐+梓木林、亮叶桦+意杨林、灌木林分别为0.32、0.19、1.26、1.07、4.32、1.59、1.73 t·hm-2。 林下死地被物层和土壤层碳贮量。死地被物层碳贮量,杨树林为3.27t·hm-2、樟树林0.50 t·hm-2、马尾松林3.90 t·hm-2、麻栎林1.96 t·hm-2、刺槐+梓木林1.15 t·hm-2、亮叶桦+意杨林1.05 t·hm-2、灌木林2.56 t·hm-2。 土壤层碳贮量中杨树林、樟树林、马尾松林、麻栎林、灌木林、刺槐+梓木林、亮叶桦+意杨林分别为121.26、115.37、122.69、74.91、77.68、111.00、112.15t·hm-2。 7.7种森林生态系统碳贮量为：樟树林125.85 t·hm-2、杨树林188.49t·hm-2、马尾松林129.91 t·hm-2、麻栎林150.60 t·hm-2、刺槐+梓木林165.24t·hm-2、亮叶桦+意杨林120.16 t·hm-2、灌木林88.34 t·hm-2。 各森林生态系统中碳贮量主要由植被层、死地被物层和土壤层组成,按各组成层的碳贮量大小排序均为：土壤层植被层死地被物层。 贵阳市8种森林的年净固碳量为23.866 t·hm-2·a-1、其中樟树林为1.676 t·hm-2·a-1、占7.02%,杨树林6.473 t·hm-2·a-1、占27.12%,马尾松林0.157 t·hm-2·a-1、占0.66%,麻栎林5.107 t·hm-2·a-1、占21.40%,红枫林0.835 t·hm-2.a-1、占3.50%,日本晚樱林2.901 t·hm-2·a-1、占12.16%,刺槐+梓木林6.172 t·hm-2·a-1、占25.86%,亮叶桦+意杨林0.545 t·hm-2·a-1、占2.28%。森林年净固碳量与林分年龄、生产力及生物学特性紧密相关。 8.喀斯特贵阳市森林面积据不完全统计约187228.80 hm2(不含经济果品类面积)总碳储量为2243.59万t,其中樟树林为10.31万t,占0.46%,杨树林20.53万t,占0.92%,马尾松林1073.03万t,占47.82%,麻栎林91.06万t,占4.06%,刺槐+梓木林371.59万t,占16.5%,亮叶桦+意杨林81.93万t,占3.65%,灌木林595.14万t,占26.53%。表明在喀斯特地区典型的城市森林地段,碳吸存功能在维持和改善当地的生态环境中发挥了极大的作用。

【关键词】：喀斯特地区 城市森林 森林生态系统 生物量 生产力 碳储量 贵阳市
【学位授予单位】：中南林业科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：S718.5
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