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杉木、木荷人工林碳吸存与碳平衡研究

杨智杰  
【摘要】: 随着大气CO_2浓度升高、全球升温等全球变化现象的出现,如何缓解大气CO_2浓度持续升高已引起国际社会的广泛关注。由于森林生态系统是全球陆地生态系统最大的C库,因而森林的C库大小和C汇功能将是CO_2排放权分配的主要根据。当前我国人工林现存面积已达到5300多万公顷,但人工林碳吸存与碳平衡的研究还很少,特别是我国中亚热带地区人工林碳平衡研究。 森林生态系统碳平衡是一个碳输入与输出的过程,人工林地上植被通过光合作用固定碳,而土壤碳吸存主要通过凋落物归还与细根周转;碳的输出主要为土壤异养呼吸向大气释放CO_2。本研究通过对两种人工林的碳储量、土壤呼吸和碳平衡的研究,为中亚热带人工林生态系统碳汇功能研究提供理论依据。主要结果如下: 1)杉木人工林和木荷人工林生态系统C库分别为173.11 t·hm~(-2)和166.59t·hm~(-2),其中生物量C库与土壤C库分别占生态系统C库的35.91%和64.09%、40.03%和59.97%。 2)杉木林的凋落物总量月变化每年均有三个高峰,一般出现在5月、7月和1~3月,木荷林的凋落物总量在一年中的波动较大,两年均以4月的凋落量最高。杉木人工林和木荷人工林年均凋落量分别为2312.12和4496.37 kg·hm~(-2)·yr~(-1),其中年均落叶量分别占总凋落量的73.6%和87.8%,落枝分别占总凋落量的21.1%和5.0%。两林分凋落物碳年归还量分别为1.15(杉木人工林)和2.14t·hm~(-2)(木荷人工林)。 3)土壤呼吸呈明显的季节变化,表现为夏季>春季>秋季>冬季。杉木和木荷人工林土壤呼吸速率最大值分别出现在7月和5月,而两林分土壤呼吸速率最小值分别出现在12月和1月。两林分土壤呼吸与土壤温度具有良好的相关性。土壤呼吸与温度呈明显的指数关系,土壤温度分别解释了杉木人工林与木荷人工林土壤呼吸速率变化的93.17%和81.69%。杉木人工林的年平均土壤呼吸通量为12.44tC·hm~(-2)·y~(-1),小于木荷人工林的15.16 tC·hm~(-2)·y~(-1);杉木人工林与木荷人工林根系呼吸年通量分别为6.66与6.82 tC·hm~(-2)·y~(-1);土壤异养呼吸年通量分别为5.78和8.34tC·hm~(-2)·y~(-1),分别占总呼吸的46%和55%。 4)杉木和木荷人工林乔木层C年净吸存量分别达8.29和12.04 tC·hm~(-2)·y~(-1);两种人工林乔木层净碳吸存量中生物量净增量和枯落物(地上和地下)归还量分别占30.21%和69.79%、30.71%和69.29%。两种林分均表现为碳汇,杉木人工林净碳汇为2.51 t·hm~(-2)·a~(-1),木荷人工林的为3.70 t·hm~(-2)·a~(-1)。


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