六盘山典型森林碳储量与固碳速率研究

Abstract

森林生态系统是陆地生态系统的最大碳库，其地上部分碳库和土壤碳库分别占全 球地上部分碳库和土壤有机碳库的 80%和 70%，在调节全球碳平衡、减缓温室气体 浓度上升等方面具有不可替代的作用。准确系统量化区域森林生态系统碳储量及其分 配格局、固碳能力，对于减小在估算大尺度碳源、碳汇格局和模型模拟结果中的不确 定性有着重要的作用。 基于此，本研究以六盘山林区华北落叶松、油松人工林和华山松、辽东栎天然次 生林典型林地为对象，通过野外样地调查、采样及实验室分析相结合的方法，从空间 尺度对森林生态系统生物量和碳储量进行了研究，并对人工林的生长过程进行了分 析，在此基础上研究过去植被固碳能力的动态变化。同时对林下枯落物持水性能进行 了探讨，完善了枯落物水文功能研究体系。主要结论如下： （1）华北落叶松、油松、华山松和辽东栎林植被与枯落物总碳储量分别是 29.87 t&middot;hm -2 、58.06 t&middot;hm -2 、48.5 t&middot;hm -2 和 43.95 t&middot;hm -2 。在空间分配上，呈现的特征为：乔 木层&gt;枯落物层&gt;灌木层&gt;草本层。土壤有机碳含量均随着土层深度的增加而减小。油 松林土壤碳含量较少，为 109.25 t&middot;hm -2 ，而其他三者差异不显著，均值为 184.50 t&middot;hm -2 。 林地总碳储量分别是 216.85 t&middot;hm -2 、167.31 t&middot;hm -2 、223.58 t&middot;hm -2 和 235.26 t&middot;hm -2 ，特 征均为：土壤层&gt;植被层&gt;枯落层，其中土壤碳所占比例依次为 86%、65%、78%和 81%，在森林碳循环中起重要的作用。 （2）华北落叶松和油松林的平均木、劣势木和优势木的胸径连年生长量变化趋势 基本一致，分别在 12 a 和 10 a 后开始下降，此时林木对营养和空间需求增加，可适 当进行抚育间伐。29 a华北落叶松和30 a油松的平均木总材积分别是0.074 m 3 和0.070 m 3 ，二者均未进入成熟期，预计成熟年龄前者在 30 a 以后，而后者在 35 a 左右。华 北落叶松和油松材积生长过程用二次多项式拟合效果较好，R 2 均达到 0.98 以上。华 北落叶松林自第 12 a 起，固碳速率稳定为 2.70 t&middot;hm -2 &middot;a -1 ；而油松林生长前期碳累积 缓慢，第 18-26 a，碳累积量迅速增加，平均为 4.32 t&middot;hm -2 &middot;a -1 ，之后逐渐减小。（3）4 种林分的枯落物储量在 12.05～26.40 t&middot;hm -2 ，厚度在 1.0～4.5 cm。本研究中 仅华北落叶松林下枯落物储量 y（g）与厚度 x（cm）具有较好的相关关系，拟合方 程分别为：y=36.64x+72.12，R 2 =0.65；而其他林分两者的相关性不明显。各林分枯落 物未分解层、半分解层持水率与时间变化关系，用对数方程进行拟合，效果较好（R 2 均大于 0.86）。4 种林分的枯落物有效拦蓄量分别是 4.31 mm、1.40 mm、4.13 mm 和 1.39 mm，以华北落叶松和华山松林持水能力较强。 关键词：生物量；碳储量；生长过程；固碳速率；六盘山</p