间伐对杉木人工林生态系统碳储量的短期影响

【目的】研究不同间伐强度下杉木人工林生态系统碳储量及其分配格局,进一步优化林分经营管理措施,准确评估间伐对杉木人工林生物量和碳储量的短期影响,为提高人工林的碳汇能力提供依据。【方法】以福建省三明市官庄国有林场11年生杉木人工林为研究对象,选择坡度、坡位、土壤条件相对一致的林分,按照完全随机区组试验设计,设置弱度间伐(31%,伐后林分2 250株/hm²,LIT)、中度间伐(45%,伐后林分1 800株/hm²,MIT)、强度间伐(63%,伐后林分1 200株/hm²,HIT)等3种间伐强度;共设置9块20 m×20 m样地,采集深度为1 m剖面内不同土层的土壤;并在样地内每木检尺,利用生物量回归方程对乔木层生物量进行估算,同时实测林下植被和凋落物生物量;通过元素分析仪测定植被和土壤碳含量,并根据碳含量估算碳储量。【结果】间伐后3年,杉木人工林乔木层碳储量随着间伐强度的增加而减小,LIT、MIT、HIT处理样地乔木层碳储量依次为66.16、58.78、49.71 t/hm²;杉木人工林灌木层和草本层的碳储量随着间伐强度的增加而显著增加,分别占生态系统碳储量的0.03%~0.19%和0.01%~0.67%;凋落物层碳储量占生态系统碳储量的2.87%~4.32%,间伐对凋落物层碳储量无显著影响;土壤有机碳储量在不同间伐处理间差异显著(P<0.05),杉木人工林土壤层碳储量随着间伐强度的增加而降低,HIT处理土壤层碳储量较LIT和MIT处理降低了32.07%和1.03%。间伐后3年,杉木人工林生态系统碳储量随着间伐强度增加而显著降低(P<0.05),LIT、MIT和HIT处理样地总碳储量依次为173.85、161.12、121.73 t/hm²。乔木层和土壤层碳储量之和占比超过90.00%,表明乔木层和土壤层是巨大的碳库,且间伐短期降低生态系统总碳储量。【结论】间伐后短期内杉木人工林乔木层、凋落物层和土壤层碳储量随着间伐强度的增加而下降,而灌木层和草本层的碳储量则随着间伐强度的增加而增加,表明间伐3年后试验林地还处于恢复期,杉木人工林间伐短期内会降低生态系统总碳储量。研究结果可部分解释间伐后短期内杉木人工林生态系统各组分碳储量的分布格局,并为研究区的人工林碳汇增加和可持续经营提供科学依据。     

目标树经营初期对马尾松人工林碳贮量的影响

【目的】大气温室气体浓度增加导致全球气候变暖日益受到重视,保护现有人工林碳贮量以及开展科学的森林经营活动,已成为改善林分结构,增强陆地碳汇的重要措施。【方法】以川东华蓥33年马尾松人工林为对象,采用3种目标树密度(H1.100;H2.150;H3.200株/hm²)经营方式,研究目标树经营后马尾松人工林碳贮量变化。 【结果】与对照林分相比较,目标树经营后乔木层(各器官)、林下层贮量变化差异显著(P<0.05),而不同处理间土壤层碳贮量变化差异不显著(P>0.05);目标树经营后乔木层碳贮量生长量分别为15.65%、18.70%、16.59%,均高于HCK(对照林)的13.4%;目标树干、枝、叶、根和全株碳贮量生长量平均值较一般树高出66.04%、51.25%、52.09%、48.81%和38.67%,各器官碳贮量大小顺序为树干>根系>树枝>树叶;林下层碳贮量变化除草本层为H2>H3>H1>HCK,其余层次皆为H3>H2>H1>HCK;土壤层碳贮量为244.86 t/hm²,占林分总碳贮量76.44%,但土壤表层(0~5cm)碳贮量占土壤层(0~40 cm)的45.52%,并呈现随着土壤深度增加而显著减少的趋势;马尾松林碳库空间分布为土壤层(0~40 cm)>乔木层>灌木层>草本层>枯枝落叶层>粗木残体层。【结论】目标树经营可提高马尾松人工林碳贮量,且经营密度为150株/hm²的马尾松林碳贮量最高。     

中国主要树种人工乔木林碳储量测算及固碳潜力分析

【目的】森林碳储量在陆地生态系统碳库中占主体地位,通过确定人工乔木林碳密度和植被固碳增值碳储量,预测人工乔木林碳汇潜力,为改善人工乔木林的林龄和树种结构、提高森林可持续经营水平,进而为提高人工乔木林单位面积蓄积量提供科学依据,助力我国实现增汇减排的目标。【方法】比较分析我国第8次(2009—2013)和第9次(2014—2018年)森林资源清查中各优势树种人工林的面积和蓄积量数据,采用联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)材积源-生物量法(volume-biomass methods)分别估算并对比我国6种主要树种人工乔木林的碳储量和碳密度,分析人工乔木林碳储量和碳密度在两次森林资源清查期间增值部分的碳贡献率,综合评价我国不同林龄结构人工乔木林的固碳功能;采用拟合的单位面积蓄积-林龄的Logistic回归生长方程,结合IPCC材积源-生物量法,预测不同龄级各优势树种的蓄积量,估算我国现有人工乔木林未来15年及至2035年的碳汇增值潜力。【结果】两次森林资源清查期间,我国主要人工乔木林总碳储量增加了498.81 Tg,年均增加量99.76 Tg。第9次资源清查结束时,6个主要树种不同林龄(组)人工乔木林的碳储量由大到小依次为过熟林(439.19 Tg)>成熟林(426.43 Tg)>近熟林(359.75 Tg)>中龄林(292.34 Tg)>幼龄林(105.15 Tg),分别占人工乔木林总碳储量的27.07%、26.28%、22.17%、18.02%和6.47%;不同龄组的碳密度从小到大依次为过熟林(59.17 Mg/hm²)<幼龄林(169.12 Mg/hm²)<成熟林(178.13 Mg/hm²)<近熟林(190.38 Mg/hm²)<中龄林(348.09 Mg/hm²)。到2035年,我国主要树种人工乔木林碳储量和平均碳密度将分别达到1 716.27 Tg和36.51 Mg/hm²,与2015年相比分别增加92.92%和93.17%。【结论】两次森林资源清算结果相比,6种主要树种人工乔木林的碳储量均有显著增加,随着林分的不断成熟,碳储量呈现出线性正向增加的趋势,而碳密度受蓄积量与面积比的影响其增幅各不相同;至2035年人工乔木林碳储量约占乔木林总碳储量的20%,可以预见中国人工乔木林碳储量有很大的增加潜力。     

南京城市森林生态系统的碳储量和碳密度研究

基于第6次森林资源二类清查数据,运用生物量-蓄积量方程及土壤调查数据计算了南京市森林生态系统碳储量和碳密度。结果表明：南京市森林生态系统碳储量为3098 Tg。其中,植被层和土壤层碳储量分别为1357 Tg和1741 Tg。碳储量的主要特点表现为城区大于城郊区（p＜005）;不同林龄从大到小排序为：中龄林、幼龄林、近熟林、成熟林、过熟林,仅中熟林与过熟林之间差异显著（p＜005）;不同林型从大到小排序为：针叶林、阔叶林、针阔混交林,且针叶林与针阔混交林之间差异显著（p＜005）;人工林碳储量显著大于天然林（p＜005）。森林生态系统碳密度为3869 Mg/hm2。其中,植被层和土壤层碳密度分别为1692 Mg/hm2和2177 Mg/hm2,除了街道林分的碳密度明显低于其他3个功能区外（p＜005）,不同林型、林龄和起源林分之间的碳密度均无显著差异（p＞005）。     

暖温带-亚热带过渡区鸡公山落叶栎林生态系统碳储量分布特征

在鸡公山天然落叶栎林中设置样地,调查分析了落叶栎林生态系统土壤碳密度和碳储量,测定了林下植被层和凋落物层碳储量,并用生物量方程法估测了乔木层各组分的生物量及碳储量.结果表明:落叶栎林生态系统总碳储量为156.60 t·hm-2,空间分布特征表现为乔木层(81.65 t·hm-2)>土壤层(66.13 t·hm-2)>凋落物层(7.50 t·hm-2)>灌木层(1.09 t·hm-2)>草本层(0.23 t·hm-2).在不同采样层次上碳含量存在明显差异.土壤层碳储量随着海拔升高而显著增加(p<0.05),随着土层深度增加而显著降低(p<0.05).     

江西省森林碳储量与碳密度研究

为探索和估算我国森林碳汇功能提供准确和可靠的基础数据,利用江西省森林资源二类清查资料,运用材积源生物量法对江西省森林碳储量和碳密度进行了研究。森林植被乔木层碳密度的特征为,全省不同森林类型碳密度由大到小依次为硬阔林、针阔混交林、毛竹林、国外松林、杉木林、软阔林、灌木林、马尾松林和经济林;乔木层碳密度随着林龄的增加而增大,随着人口密度的增加而降低。不同森林碳储量由大到小依次为杉木林、马尾松林、硬阔林、灌木林、经济林、毛竹林、针阔混交林、国外松林和软阔林,全省南部和中西部要高于中东部和北部。江西省森林总碳储量为1.5G t C,占全国森林总碳储量的5.33%。     

浙江乌岩岭7种林分土壤碳密度及碳氮比分布特征

【目的】探究浙江乌岩岭自然保护区7种林分(松林、杉木林、柳杉林、阔叶林、混交林、竹林、茶园)土壤的总碳(TC)密度、有机碳(SOC)密度及土壤碳氮比(C/N)的分布特征,为提高土壤碳库管理水平提供参考。【方法】用TOC-L_CPH总有机碳分析仪测定了该区7种林分土壤TC与SOC含量,核算相应的土壤碳密度及C/N,并分析土壤TC密度、SOC密度及C/N与部分土壤理化参数的关系。【结果】乌岩岭自然保护区各林分0～40 cm土层SOC密度为84.53～183.26 t/hm²,平均值为118.06 t/hm²,以杉木林最高。除杉木林0～10 cm土层C/N高于25外,其余土层及其他林分土壤C/N为8.32～21.88。乌岩岭自然保护区各土层TC密度、SOC密度及C/N在7种林分间均无显著性差异(P>0.05)。土壤TC密度及C/N都呈现出随土层深度增加而减少的规律,具有明显的表聚特征,不同土层间差异显著(P<0.05)。土壤TC密度、SOC密度与土壤速效钾(AK)含量之间存在显著正相关(P<0.05),土壤C/N与土壤有效钾(AK)含量间存在极显著正相关(P<0.01)。【结论】乌岩岭自然保护区土壤AK含量可作为土壤TC密度、SOC密度及C/N共同的重要指示因子。     

福建省天然乔木林碳储量动态变化及增汇策略

【目的】根据福建省森林资源清查数据,估算天然乔木林的生物量碳库及其变化,并提出增汇策略,为天然林的固碳能力提升和科学经营管理提供依据。【方法】基于福建省2003—2018年4次森林资源清查数据,采用生物量转换因子连续函数法,结合主要林分组含碳率、根冠比,估算福建省天然乔木林碳储量变化和碳密度。【结果】福建省天然乔木林碳储量由2003年的156.11 Tg增加到2018年的248.68 Tg,年均增长率为3.15%;碳密度由2003年的47.30 Mg/hm²增加到2018年的76.24 Mg/hm²,年均增长1.93 Mg/hm²。天然乔木林碳储量以阔叶类树种(含针阔混交林)占主体,4个清查时期占比均超过70%,最高达86.47%。2003—2018年,天然乔木林幼龄林和中龄林面积占比58.78%~73.76%,碳储量占比50.72%~61.90%,面积和碳储量都以幼、中龄林为主,但占比均呈现明显下降趋势,且呈现碳储量占比明显低于面积占比的特征。天然乔木林碳密度随着林龄的增加呈现明显上升趋势,各林分的碳密度总体上以阔叶类高于针叶类。【结论】福建省天然乔木林碳储量呈较快增长趋势,碳密度不断提高,碳汇能力明显增强,随着天然林保护、生态修复的持续,现阶段以中幼龄林为主的天然乔木林已进入快速增长期,未来固碳潜力巨大。     

贵州西部光皮桦天然次生林碳素积累及分配特征

以贵州西部光皮桦天然次生林为对象,采用野外调查与实验室分析相结合的方法,对其碳素含量、碳密度及分配特征进行了研究。结果表明:光皮桦林生态系统碳素含量表现为乔木层(495.27 g/kg)>灌木层(487.10 g/kg)>草本层(456.57 g/kg)>枯落物层(431.57 g/kg)>0～80 cm的土壤层(36.31 g/kg),且差异极显著,植被层平均碳素含量为483.55 g/kg; 乔木不同器官碳素含量表现为干>枝>叶>根,且干和枝均表现为径阶越大,碳素含量越高; 灌、草层均表现为地上>地下,土壤碳素含量随土层深度的增加而减少。生态系统碳密度为224.67 t/hm²,表现为0～80 cm的土壤层(201.3 t/hm²)>乔木层(17.22 t/hm²)>灌木层(3.14 t/hm²)>枯落物层(2.49 t/hm²)>草本层(0.82 t/hm²),分别占生态系统碳密度的89.60%、7.53%、1.40%、1.11%和0.36%; 植被层碳密度为21.18 t/hm²,只占生态系统碳密度的9.29%; 土壤表层(0～20 cm)碳密度为76.7 t/hm²,占土壤层(0～80 cm)碳密度的38.08%,显著高于其他各层,有较强的表聚性。光皮桦天然次生林碳净固定量为3.58 t/(hm²·a),相当于固定13.12 t/(hm²·a)的CO₂,说明光皮桦天然次生林是大气CO₂重要的汇。     

瓦屋山林场森林碳密度与碳储量研究

在野外实地调查(灌草层、枯落物层和土壤层)的基础上,结合相关乔木树种生物量回归模型(乔木层),研究了瓦屋山林场森林的碳密度及碳储量的分配特征。结果表明：瓦屋山林场的平均碳密度为101.72 t/hm2,碳密度由高到低分别为：乔木层(55.37 t/hm2)、土壤层(41.89 t/hm2)、枯落物层(4.92 t/hm2)、灌草层(0.32 t/hm2)。碳储量为144 820 t,其分配与碳密度一致,从高到低依次为：乔木层(79 204.55 t)、土壤层(59 927.77 t)、枯落物层(5 292.07 t)、灌草层(395.78 t),分别占研究区总碳储量的54.69 %、41.39 %、3.65 %和0.27 %。林分密度大、林龄高和土壤层薄、石砾含量多是瓦屋山林场森林的主要特点,也是影响该区碳分配格局的主要原因。     

新疆喀纳斯保护区森林碳储量及碳密度研究

基于森林资源二类清查数据资料,利用材积源生物量法和平均生物量法,计算新疆喀纳斯国家自然保护区内森林植被的碳储量及其空间分布。结果表明:保护区内森林植被碳储量为3.004 7 Tg,平均碳密度为49.58 Mg/hm²。不同植被类型碳储量从大到小排序为:乔木林地、灌木林地、疏林地、散生木,其中乔木林地碳储量占到森林植被总碳储量的90.18%,各乔木林地的平均碳密度为68.87 Mg/hm²。区域分布上,林分碳储量、碳密度的空间分布呈现出西南高东北低的趋势; 而保护区内成、过熟林分的碳储量共占乔木林地碳储量的79.89%,若对现有森林采取合理的经营管理,可增加其碳汇能力。     

长白落叶松人工林多目标经营模式研究

【目的】我国林业目前处于提高森林资源质量和转变发展方式的关键阶段,林分水平的经营决策对科学制订森林经营规程、提高森林质量具有重要意义。利用模拟-优化系统,探究不同林分条件下的最佳经营模式,可为提高黄花落叶松(Larix olgensis)(俗名长白落叶松)人工林多目标经营水平提供理论基础和实施方案。【方法】以标准长白落叶松人工幼龄林为研究对象,利用多属性效用函数和妥协性分析构建包括净现值、大径材产量和林木碳储量的多目标经营模型,链接林分生长模型与粒子群优化算法,优化不同经营方程并提出经营模式。【结果】在不同造林密度(2 500和3 300株/hm²)及不同地位指数(16～22 m)下两种多目标方程(MOF₁和MOF₂)估算的林分主伐年龄为54～96 a,净现值为38 047.8～109 194.9元/hm²,大径材年均产量为1.8～4.4 m³/(hm²·a),轮伐期内年均林木碳储量为59.7～103.1 t/(hm²·a)。随着林木...     

模拟氮沉降对典型阔叶红松林土壤微生物群落特征的影响

【目的】探究氮沉降增加对阔叶红松(Pinus koraiensis)混交林土壤微生物群落特征的影响。【方法】对阔叶红松林进行模拟氮沉降实验,设置对照(N0,0 kg/(hm²·a))、低氮(N1, 30 kg/(hm²·a))、中氮(N2, 60 kg/(hm²·a))和高氮(N3, 120 kg/(hm²·a))共4组处理,在实验样地内采集0～10 cm、≥10～20 cm土层中的土壤,测定土壤微生物生物量碳(SMBC)及土壤微生物生物量氮(SMBN)含量及变化。【结果】① 模拟氮沉降未改变SMBC、SMBN及SMBC/SMBN的垂直分布; SMBC、SMBN在生长季月动态曲线均为以8月中旬为峰值的单峰型曲线,SMBC/SMBN的曲线波动较大,0～10 cm土层以N0处理的结果波动范围最小(2.83～6.97)。② 模拟氮沉降仅对0～10 cm土层6、8月中旬的SMBC以及5、6、8月中旬的SMBC/SMBN有显著影响(P<0.05),而对SMBC、SMBN及SMBC/SMBN的生长季平均值无显著影响。【结论】模拟氮沉降对阔叶红松林土壤微生物生物量的影响仅在个别月份中表现明显,而对于整个生长季而言,更长时间的模拟氮沉降实验才可能对土壤微生物生物量产生明显的影响。     

吉林蛟河不同演替阶段针阔混交林 凋落物持水特性研究

凋落物层是森林土壤不可缺少的保护层,在森林水土保持及水源涵养中起着不可替代的作用。为探究中国东北东部山地不同演替阶段针阔混交林凋落物持水特性的变化规律,以及持水特性与演替阶段之间的关系,以吉林省蛟河市林业实验区管理局林场不同演替阶段针阔混交林凋落物为研究对象,分别在中龄林、近熟林和成熟林固定监测样地中采用蛇形取样法均匀地选择5个边长为20 cm的正方形样方,并将每个样方内的未分解层和半分解层的凋落物取回实验室进行持水特性分析。采用室内浸水法计算凋落物的蓄积量、持水量、持水率以及凋落物的有效拦蓄量,并结合野外观测数据分析林下凋落物的持水特性与演替阶段之间的关系。结果表明:不同演替阶段凋落物的总蓄积量为成熟林(7.26 t/hm²)>近熟林(4.56 t/hm²)>中龄林(3.68 t/hm²),持水量大小为成熟林(21.23 t/hm²)<近熟林(35.24 t/hm²)<中龄林(47.71 t/hm²),持水率大小为成熟林(844.72%)>近熟林(742.58%)>中龄林(592.02%),有效拦蓄量为成熟林(31.32 t/hm²)>近熟林(20.52 t/hm²)>中龄林(11.98 t/hm²)。林分各演替阶段不同分解程度的凋落物持水量与持水率均随着浸水时间的增加呈对数关系增长,吸水速率则随浸水时间的增加呈幂指数关系下降。研究表明,成熟林的持水性能最强,近熟林、中龄林持水性能依次减弱。不同演替阶段林分最大持水量、最大持水率与蓄积量大小排序一致,表明持水量、持水率与蓄积量有很强的相关关系,蓄积量越大,凋落物持水量、持水率越高,森林凋落物持水能力越强。     

南水北调中线工程水源地土壤有机碳密度空间分异及驱动因素研究

【目的】通过分析中国南水北调中线工程水源地较大空间尺度土壤有机碳密度(SOCD)的空间分布及驱动因素,为该区域的土地资源合理利用及土壤有机碳(SOC)管理提供科学依据。【方法】在考虑海拔、土壤类型、土地利用等空间因素的基础上布设样地,通过野外取样和室内分析,借助GIS研究区域土壤有机碳密度空间分布格局,利用地理探测器模型分析各影响因子对土壤有机碳密度的解释力及各因子之间相互作用程度的差异,判定影响研究区SOCD空间分布的主要驱动因子,揭示其空间差异及随海拔、土壤类型、土地利用及森林类型的变化规律。【结果】①南水北调中线工程水源地0~20 cm与≥20~40 cm土层的SOCD分别为4.18和2.67 kg/m²,其中0~20 cm土层SOCD比全国平均水平(2.67 kg/m²)高出56.55%。②SOCD呈现南北林区高、中间农田和草地低的格局,SOCD大于10 kg/m²的集中在海拔≥1 000~2 000 m的林地,小于1 kg/m²的集中在海拔<500 m的草地。在海拔上,SOCD随海拔梯度升高先增大后减小,0~20 cm与≥20~40 cm土层SOCD均在海拔≥1 500~2 000 m出现峰值(7.32 kg/m²,4.94 kg/m²);在土壤类型上,SOCD最大的是石灰(岩)土,最小的是褐土,黄棕壤和棕壤在0~20 cm土层SOC储量最高,分别为2.005 Pg和0.815 Pg,二者占总储量的72.83%;在土地利用类型上,林地和农田是主要的土地利用方式,0~20 cm与≥20~40 cm林地土层SOCD分别为4.87 kg/m²和3.05 kg/m²,农田分别为2.75 kg/m²和2.00 kg/m²(比林地分别下降77.09%和52.50%);林地碳储量占87.48%,农田占12.02%。③对SOCD空间分布解释力较大的是海拔(0.25)和土地利用(0.20),其次是土壤黏粒(0.11)。不同驱动因子在交互作用下的解释力明显高于单因素的解释力。【结论】海拔和土地利用是影响南水北调中线工程水源地SOCD空间格局的主导因子,不同驱动因子交互后呈现双因子协同增强效应。农田SOCD明显低于林地,因此,应加强生态工程建设,进行林地保护和植被恢复,提高该区域土壤碳固存能力。     

海南岛中部山区土地利用变化对碳储量时空分异的影响

【目的】研究海南岛中部山区土地利用变化与生态系统碳储量之间的时空变化规律,为区域可持续发展及国土空间规划决策提供依据。【方法】采用InVEST模型估算2000—2018年海南岛中部山区碳储量及其时空分异,结合PLUS模型模拟2050年中部山区土地利用及碳储量变化。【结果】2000、2010和2018年海南岛中部山区的碳储量分别为80.44×10⁶、79.96×10⁶和79.82×10⁶t,呈逐年减少趋势,累计减少620 406.31 t。各时期碳储量降低的原因不同：2000—2010年草地的转出是中部山区碳储量减少的主要因素;2010—2018年碳储量减少的原因在于城镇化扩张侵占林地及耕地。林地作为主要地类,贡献大部分的碳储量,是中部山区碳汇的主要来源;同时,草地碳密度远高于其他地类,区域碳储量对其变化较为敏感。基于自然发展状态下的模拟发现,2050年海南岛中部山区的碳储量显著下降,原因在于建设用地和水域面积增加及林地、草地和耕地面积减少。【结论】在城镇化扩张的背景下,生态系统碳储量存在不断下降的风险。未来国土空间规划应...