林缘和土地利用/土地覆盖变化对中国东南部杉木林生物量碳动态的影响

【摘要】：将乐县国有林场位于中国福建省。将乐县总面积为2246.7 km2(东经117° 05'～117。40',北纬26°26'～27°04')。该地区为湿润的热带季风气候,并具有海洋和大陆性气候特征。平均相对湿度为81%,无霜期为287天。土壤湿润肥沃,类型为红壤土。全县年平均降水量为1699 mm,年平均气温为18.7°C。全县林地面积为1887 km2,占全县总面积的83.9%。林场的主要造林树种是杉木、毛竹和马尾松。其中,杉木是最主要的优势树种。(1)监测与绘制森林碳储量图对于评估减缓气候变化措施的效果至关重要。有证据表明林缘碳储量小于森林内部。本研究使用中国东南部地区杉木人工林生态系统的野外调查数据,对不同海拔高度处的杉木人工林林缘和森林内部的碳储量进行了测定和分析。研究结果表明,森林碳储量随海拔高度的增加呈现显著增加的趋势。研究结果也表明,林缘碳储量显著低于森林内部。杉木人工林碳密度值介于265 Mg C ha-1(林缘)和320 Mg C ha-1(森林内部)之间。本研究结果表明,忽略林缘效应的估计将高估碳密度达9.46%。综上所述,在国家碳储量调查的过程中应该充分地考虑林缘效应的影响。进而,我们建议沿着林缘设置永久固定样地以便实现更加精确的碳计量。(2)在森林生态系统内,土壤有机质有利于碳封存,对于大气中的CO2起到碳沉降的作用。森林土壤中的碳对于缓解全球气候变化起到十分重要的作用。本研究在中国东南部亚热带森林内,测定了四个海拔等级的森林内部和林缘三个土层深度(0～20,20～40和40～60 cm)的碳密度。实验结果表明,各海拔高度的林缘土壤有机碳介于46.48和83.12 Mg ha-1之间,森林内部有机碳介于50.18和90.68 Mg ha-1之间。林缘和森林内部的土壤有机碳都随着海拔高度的增加而显著增加。相似的,林缘土壤有机碳(R2=0.87,P=0.0001)和森林内部有机碳(R2=0.93,P=0.0001)均与海拔呈显著正相关。林缘和森林内部各土层深度(0-20,20-40和40-60 cm)的碳含量分别为47.24～52.76,47.23～52.77和46.95～53.05%。林缘和森林内部的土壤容重均与土壤深度紧密相关,与海拔高度负相关。总体而言,林缘和森林内部的平均土壤有机碳分别为60.83 Mg ha-1和68.20 Mg ha-1。本研究结果证明林缘和森林内部的碳密度相差5.7%,忽略林缘效应可能将过高估计碳密度。(3)森林碳储量监测和预估对于评估气候变化具有重要作用。本研究使用遥感技术结合野外调查数据,分析了 1997、2007、2017年碳密度随着空间土地利用/覆盖改变而变化的过程,并预测了 2027年的碳密度。结果表明生物量和碳密度值分别为432 Mg ha-1 和 280 Mg ha-1。此外,碳密度值从 5406 Gg(1997 年)增长到 5600 Gg(2027年)。研究期内,土地利用和土地覆盖变化结果表明林地面积由19308 ha增加至20001 ha,耕地由1974 ha减少至1279 ha,建设用地从294 ha增加至722 ha,荒山荒地从662 ha减少至223 ha。年均生物量和碳密度增长分别为10 Gg yr-1 and 6 Gg yr-1。我们的研究结果明确了增加森林面积的土地管理活动对于经营森林碳汇、减缓气候变化的重要性。此外,本研究将为涉及生态保护、土地利用规划和森林经营管理的决策者提供依据。