海南西部橡胶人工林生态系统土壤碳收支研究

【摘要】：碳(c)元素不仅是陆地表层生命有机体的重要组成部分,也是参与陆地生物地球化学循环最活跃的元素之一。陆地生态系统中碳平衡以及碳蓄积在全球生物地球化学循环中具有极其重要的作用。森林生态系统土壤碳库是陆地碳库的重要组成部分。随着清洁发展机制造林再造林碳汇项目(CDM-ARP)机制的实施,森林碳汇产业更加受到世界各国的重视。近5年,因国际天然橡胶干胶价格大幅上涨,在农业部实施了天然橡胶的良种补贴促进下,我国橡胶人工林种植面积逐年扩大,橡胶人工林作为我国热带地区最大的人工林生态系统之一,在具有经济价值的同时生态价值也日益凸现,研究热区橡胶人工林生态系统碳收支,对我国森林生态系统碳生物地球化学循环过程具有重要的理论与实践意义。为了充分了解现行植胶环境下土壤碳收支变化状况,进一步了解影响橡胶林人工林土壤碳收支平衡的环境因素,科学评价橡胶人工林的碳汇效益,探究提高橡胶人工林生态系统土壤有机碳的可行性措施,最终为建立橡胶人工林生态系统碳源／汇贸易提供基础数据支持和为政府决策和碳汇贸易提供基础数据。本研究通过对不同林龄级水平的橡胶人工林土壤剖面进行有机碳含量实测,估算土壤有机碳储量；原位连续监测橡胶人工林凋落物输入碳总量；利用Li-6400红外气体分析仪原位定点连续观测橡胶人工林土壤呼吸及土壤呼吸中各组分的分配状况；并探究提高橡胶人工林生态系统土壤有机碳的可行性措施,最终为建立橡胶人工林生态系统碳源／汇贸易提供基础数据支持。 本研究主要研究结果如下： (1)4种不同林龄橡胶人工林生态系统土壤土壤有机碳含量在6.20～14.36g.kg-1之间。橡胶人工林土壤有机碳碳含量随土壤层的增深而逐渐降低,除33a胶林0-60cm各层土壤有机碳含量差异显著外,其它同一林龄橡胶人工林不同土壤层间差异不显著,不同林龄橡胶人工林在同一土壤层间土壤有机碳含量差异显著,土壤有机碳集中于0-30cm土壤层。5a、10a、19a和33a橡胶人工林生态系统土壤有机碳储量分别为76.85t·hm-2、74.48t·hm-2、81.74t·hm-2和85.31t·hm-2。气候条件、土壤质地、凋落物量累积与分解、林龄大小和胶林经营管理是影响橡胶人工林土壤有机碳蓄积的主导因子。 (2)橡胶人工林凋落物组分碳含量大小表现为：繁殖组分(花果)叶枝其他(杂物),凋落物组分碳含量在相邻林龄之间差异不显著。5a、10a、19a和33a橡胶人工林年凋落物输入土壤碳总量分别为2.08t·hm-2、2.67t·hm-2、3.10t·hm-2和3.58t.hm-2。不同林龄之间差异不显著,凋落物碳的年归还量随林龄增加而增大。 (3)5a、10a、19a和33a土壤呼吸速率具有明显的昼夜变化,相同的日变化趋势,但并不完全同步。随胶林生长季节的不同,各胶林土壤呼吸速率日变化峰谷和峰值出现时间也不大相同。5a、10a、19a和33a胶林Rs的平均值分别为1.91μmol·m-2·s-1、1.48μmol·m-2·s-1、1.35μmol·m-2·s-1和1.73μmol·m-2·s-1。土壤各组分呼吸速率基本表现为土壤异养呼吸(Rh)根系呼吸(Rr)凋落物呼吸(Rl)矿质土壤呼吸(Rm)。不同林龄橡胶人工林生态系统土壤呼吸速率与土壤温湿度之间具有显著(p≥0.05)的指数相关性,与土壤湿度的指数相关性不显著(p0.05)。 (4)5a、10a、19a和33a土壤总呼吸速率(Rs)在不同生长呈现明显季节(月份)变化格局,8月份呼吸速率在整年中平均达最大值,最小值出现在11月和12月,5a、10a、19a和33a橡胶人工林生态系统土壤呼吸年排放碳量分别为10.03t·hm-2、10.34t·hm-2、11.96t·hm-2、11.09t·hm-2。不同林龄橡胶人工林生态系统土壤呼吸相互差异不显著,土壤呼吸各组分碳排放量大小均表现为：土壤异养呼吸根系呼吸凋落物呼吸矿质土壤呼吸。 (5)对所研究的4种林龄橡胶人工林生态土壤碳收支平衡分析得出0-60cm土壤层深度土壤有机碳现存量为74.48～85.31t·hm-2,凋落物年凋落量碳净增量为2.08～3.58t.hm-2,土壤总呼吸年排放碳量10.03～11.96t·hm-2。5a、10a、19a和33a胶林土壤碳蓄积量均在66t-hm-2以上,橡胶人工林生态系统土壤系统的碳汇功能较明显,固碳潜力高。 鉴于以上所述,本研究探索了基于橡胶人工林生态系统野外长期观测数据来估算橡胶人工林生态系统碳收支情况,能够为我国热区橡胶人工林生态系统碳汇功能研究及我国热区人工林生态系统碳循环研究提供部分基础研究数据。

【关键词】：橡胶人工林 林龄 土壤碳储量 凋落物 土壤呼吸
【学位授予单位】：海南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：R714
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