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基于FORECAST模型的马尾松人工林碳动态研究

辛赞红  
【摘要】:由于人类对石化燃料的大量使用以及对森林的过度采伐,使得大气中二氧化碳的浓度急剧升高。二氧化碳是最主要的温室气体,对温室效应的贡献率占到了50%。以二氧化碳浓度升高和全球变暖为特征的全球气候变化正改变着陆地生态系统的结构和功能,影响着人类的生存与健康。森林作为陆地生态系统的主体,其吸收和储藏CO2的功能越来越受到各国政府和科学家的关注。中国拥有世界上面积最大的人工林,有效的管理和抚育这些人工林,不仅可以改善生态环境,而且可以固定CO2、增加碳汇,为减缓全球气候变化做贡献。马尾松是中国主要造林树种中分布最广的一种,面积达1434.43万公顷,居针叶林面积首位。研究不同管理措施下马尾松人工林碳循环的动态,对于科学合理地管理和抚育马尾松人工林,增加森林碳汇具有重要意义。本研究运用FORECAST模型模拟了不同立地,不同轮伐期以及不同采伐方式下马尾松人工碳循环的特点。 结果显示:1)立地条件越好,植被地上部分的碳贮量越大;相同立地条件下,轮伐期越长,植被地上部分的碳贮量增加;整树采伐的地上植被碳贮量在第一个轮伐期之后均小于树干采伐方式下第一个轮伐期之后的地上植被碳贮量。10年轮伐期的地上部分碳贮量随着轮伐次数增加而下降,整树采伐方式相比树干采伐方式更为明显。不同立地条件的前四个轮伐期植被地上部分碳贮量均有大幅下降,第四个轮伐期之后有小幅下降但趋势逐渐平稳。20年轮伐期的地上部分碳贮量随着轮伐次数增加也有所下降,整树采伐方式的相对显著;不同立地条件均是第二个轮伐期的下降较为明显,第二个轮伐期之后变化较小。50年轮伐期,在较差立地,随着轮伐次数增加树干采伐方式的地上部分碳贮量有小幅的上升,整树采伐方式的有较为明显的下降;在中等立地,两种采伐方式都造成了地上部分碳贮量随轮伐次数增加而减少,但是整树采伐造成的减少更为显著;在较好立地,随轮伐次数增加,树干采伐对地上部分碳贮量的影响不大,整树采伐的有小幅下降。2)随着立地条件变好,土壤有机碳含量增加;短轮伐期的土壤有机碳含量比长轮伐期小;整树采伐的土壤有机碳树干采伐的小。10年轮伐期导致土壤有机碳在前四个轮伐期大幅度减少,第五个轮伐期之后逐渐平稳;20年轮伐期的前两个轮伐期变化比较大,从第三个轮伐期开始逐渐平稳;50年轮伐期对土壤有机碳的影响不大,各轮伐期之间变化较小。3)同一轮伐期,立地条件越好,生态系统总碳量越大;相同立地条件下,随着轮伐期变长,生态系统总碳量增加;整树采伐的生态系统总碳量在第一个轮伐期之后均小于树干采伐的对应值。不同立地10年轮伐期的前四个轮伐期,其生态系统总碳在轮伐期之间下降明显。20年轮伐期的第二个轮伐期下降比较显著。50年轮伐期各轮伐期之间变化不大。4)收获部分的碳从模拟结果来看,如果考虑马尾松人工林的经济效益,想获取更多的林产品,在较好立地可以适当缩短轮伐期。


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