黄土高原子午岭森林碳储量与碳密度研究

基于样地林分调查与室内分析,运用清查平均生物量法和林木相对生长模型,研究了黄土高原子午岭林区3种森林碳储量及碳密度空间分布特征。结果表明:研究区森林生态系统植被含碳率变化范围为0.331 6～0.553 2 g/g;变异系数介于2%～14%,而枯落层含碳率为0.294 8～0.335 9 g/g;3种林地平均碳密度:柴松林为238.22 t/hm2,辽东栎林为235.75 t/hm2,油松林为191.58 t/hm2,柴松林及辽东栎林碳密度约是油松林的1.24倍;从研究空间尺度上土壤层植被层枯落层,其碳密度分别为105.21,88.11,28.53 t/hm2,其中植被层各分层碳密度大小差异显著,而土壤层碳密度随着土壤深度的增加而递减;3种森林生态系统有机碳库总储碳量为31.70 Tg,其中土壤层碳储量占整个碳库的49%,是植被层和枯落层碳储量的1.3倍和3.5倍,且碳储量空间分布呈现出:土壤层乔木层枯枝落叶层灌木层草本层。     

黄土高原天然柴松林碳储量与碳密度特征

 采用野外调查取样和实验分析相结合的方法,研究黄土高原子午岭林区天然柴松林生态系统空间尺度上碳储量及分布特征。结果表明:1)植被层乔-灌-草不同器官含碳率范围为0.413 7～0.517 4 g/g,枯落层为0.187 2～0.500 3g/g,不同器官及层次间含碳率差异较大;土壤层有机碳含量随着土层深度的增加而递减。2)柴松林总储碳密度为236.04t/hm2,空间分布特征表现为土壤层(107.55 t/hm2)>植被层(95.20 t/hm2)>枯落层(33.29 t/hm2);总储碳量为1597万t,其中土壤碳库最大,为727万t,占总储量的45.52%,分别是植被层及枯落层碳库的1.14和3.22倍。     

基于GIS的三江平原表层土壤有机碳储量估算及空间分布研究

[目的]研究三江平原2010年表层(0—30cm)土壤有机碳储量空间分布规律和不同土地利用类型对有机碳空间分布的影响。[方法]采用地统计学和GIS相结合的方法。[结果](1)2010年三江平原表层土壤有机碳总储量为1161.28Tg;(2)表层土壤有机碳空间分布变异性较大,中部和西南地区较低,东北、西北、东南地区较高;(3)不同土地利用类型土壤有机碳密度和储量有所不同,旱地表层土壤有机碳储量最大,为412.10Tg,草地最小,表层土壤有机碳储量为2.31Tg;(4)不同植被类型表层土壤有机碳密度大小顺序为:沼泽湿地林地草地水田旱地,沼泽湿地表层土壤有机碳密度为147.84Mg/hm2。[结论]三江平原土壤有机碳密度空间分布存在较大的分异性,土壤有机碳密度的空间分布特征受土地利用类型分布的影响。     

黄土丘陵区刺槐、辽东栎林碳氮密度及其分配特征

选取黄土丘陵区刺槐人工林和辽东栎天然次生林2个典型森林群落为研究对象,比较分析了各组分的有机碳和全氮含量与储量及分配特征。结果表明:刺槐和辽东栎林植被层的碳含量总体上呈现沿垂直方向的递减趋势,即乔木层灌木层草本层凋落物层;不同器官部位的碳含量呈现为:叶、干枝根,草本层地上部碳含量高于地下部。氮含量变化趋势不显著。辽东栎林生态系统碳密度为165.86t/hm~2,高于刺槐林生态系统(138.93t/hm2),而两者的氮密度差异不大。两生态系统碳氮密度的各部分排序为土壤乔木层凋落物层林下植被层,土壤层(0—100cm)的碳密度占生态系统碳库总量的51.1%~53.6%,而氮密度占71.4%~84.4%,表明控制水土流失对维持研究区的生态环境及土壤固碳潜力至关重要。     

林龄和立地条件对北京山区油松人工林碳储量的影响

以北京密云红门川流域典型造林树种油松为研究对象,运用林木相对生长方程和全收获法,研究了不同林龄油松人工林生态系统碳储量及其对影响因素的响应。结果表明:(1)油松林植被碳储量随着林龄的增大呈显著增长趋势,57a油松林植被碳储量较35a增加了90.28%,各林龄均较灌丛(4.48±0.23t/hm~2)增加显著。(2)北京山区35a和40a油松林土壤有机碳储量较灌丛并无明显增加,甚至略有下降,而57a油松林较灌丛土壤有机碳增加了61.66%,可见,造林固碳是一个漫长的过程。(3)油松林生态系统碳储量随着林龄的增大呈增加的趋势,35a和40a油松林生态系统碳储量分别为(73.84±5.61)t/hm~2和(84.52±14.79)t/hm~2,分别较灌丛[(64.67±12.23)t/hm~2]增加了19.72%和30.94%。而57a油松林生态系统碳储量进一步增加至(141.50±3.42)t/hm2,较灌丛增加了118.80%。油松林生态系统碳储量空间分配格局表现为土壤层(57.70%)植被层(32.36%)枯落物层(9.94%)。(4)油松林生态系统碳储量主要受林龄和土壤质地影响,两者共解释有机碳储量变化的65.6%。其中,土壤储量变化可被林龄和土壤质地解释75.9%,而植被碳储量主要与林龄有关。     

华北土石山区油松和元宝枫人工林土壤有机碳特征

森林生态系统土壤有机碳的储量及时空变化是制定森林生态系统可持续经营管理措施的重要依据,对全球碳循环与碳平衡的研究具有十分重要的理论价值.以华北土石山区不同密度油松和元宝枫人工林为研究对象,对不同林地类型的土壤密度、pH值以及全氮、速效钾、有机碳的质量分数等参数进行测定,对比分析不同林地类型土壤有机碳的质量分数、土壤有机碳密度、储量及垂直分布特征,探讨土壤有机碳质量分数与土壤理化性状的相关关系.结果表明:元宝枫林的平均土壤有机碳质量分数和有机碳密度均大于油松林的;土壤有机碳质量分数和有机碳密度在土壤表层(0 ～ 10 cm)为最高值并随土壤深度的增加而降低;土壤有机碳质量分数表现为2种林分密度下的元宝枫林无显著差异,而有机碳密度则表现为高密度元宝枫林＞低密度元宝枫林;在油松林中土壤有机碳质量分数、有机碳密度均表现为中密度油松林＞高密度油松林和低密度油松林.油松林和元宝枫林土壤有机碳质量分数与土壤密度均呈显著负相关,而全氮、速效钾与其呈显著正相关,油松林土壤有机碳质量分数与pH值呈显著相关,而元宝枫林土壤有机碳质量分数与pH值不相关.综上所述,华北土石山区元宝枫林较油松林具有更大的固碳潜力,而且土壤的有机碳质量分数及有机碳密度受树种和林分密度影响较大.     

河北省青龙满族自治县2005-2050年森林植被碳储量及碳密度估算

基于河北省青龙满族自治县第七次森林资源清查数据,运用生物量转换因子法和平均生物量法,结合不同树种的分子式含碳率,估算了2005年青龙满族自治县森林植被碳储量和碳密度;利用回归分析法拟合青龙满族自治县林龄与碳密度之间的曲线关系。以2005年为基准年,假定林分面积保持不变,林木保持生长,推算2020年、2030年、2050年青龙满族自治县林分的碳储量和碳密度。研究结果表明:2005年青龙满族自治县森林植被碳储量为255.5万t,平均碳密度为10.73t/hm2,植被碳储量和碳密度大体呈现"北部和东南部山区较高,中部河谷丘陵地带低"的空间格局,植被碳密度国有林场高于其他乡镇;油松、灌木、柞树和经济林是青龙满族自治县森林植被碳储量的主体;2020年、2030年、2050年青龙满族自治县林分的碳储量分别为181.57万t,256.37万t,398.25万t,林分碳储量保持稳定增长的趋势。     

秦皇岛市森林植被碳储量、碳密度及其空间分布

[目的]分析区域森林资源的碳储量大小及分布规律,为地方森林碳汇经营管理和规划提供科学依据。[方法]基于河北省森林资源清查数据,乔木树种采用方精云建立的生物量换算因子连续函数法,灌木和经济林采用平均生物量法,结合不同树种分子式含碳率,对秦皇岛市森林植储量和碳密度进行了估算,并运用ARCGIS软件对其空间分布进行了分析。[结果]2005年,秦皇岛市森林植被总碳储量为4.30×106 t,森林植被平均碳密度为11.72t/hm2。全市各区县森林植被碳储量空间分布上有显著差异,表现为"北部山区和中部丘陵高,南部平原低"的空间格局,而植被碳密度呈现相反的趋势。林分碳储量占总碳储量的56.04%,林分平均碳密度为12.09t/hm2。林分针阔分明,阔叶林碳储量略大于针叶林碳储量,天然林碳储量大于人工林碳储量。全市林分碳储量以中、幼龄林为主,二者各自占林分总碳储量的24.07%和56.31%。[结论]未来秦皇岛市森林植被仍具有较大的固碳能力。     

海南岛红树林湿地土壤有机碳分布规律及影响因素研究

以海南岛为例,选择环岛东、西、南、北四个方向的典型红树林群落,对土壤进行取样,测定土壤有机碳含量,计算土壤有机碳密度。通过对比群落结构、土壤理化性质、不同区域的自然条件,探讨红树林土壤有机碳的分布规律以及影响碳储量的主要因素。研究表明,土壤有机碳分布特征在垂直方向上差异显著,土壤有机碳含量最大值出现在20~40 cm,土壤有机碳密度最大值出现在0~20cm;不同群落类型土壤有机碳含量存在明显差异,以东寨港红树林为例,海莲群落土壤有机碳含量最高,为20.89±6.75 g kg-1,人工无瓣海桑林最低,为12.71±3.62 g kg-1,进一步相关分析显示,土壤有机碳含量与群落植株胸径和基盖度呈显著正相关,与株高无关;在空间分布上,表现为东方四泌湾文昌清澜港儋州新英湾海口东寨港三亚湾。最后结合海南岛红树林面积,得出海南岛红树林土壤有机碳总储量为2.39×106t。     

GIS空间插值模拟法与土壤类型法估算比较土壤碳储

为研究GIS空间插值模拟与土壤类型法估算土壤有机碳(soil organic carbon,SOC)储量的适用性是否一致,该文以山东省3个典型县为例,通过实地取样,采用GIS空间插值模拟和土壤类型法计算0~20 cm SOC储量以及分析土壤有机碳密度(soil organic C density,SCD)空间分布,比较GIS方法与土壤类型法计算县域尺度C储量的差异,验证GIS空间插值模拟的适用性。结果表明:1)依据GIS空间插值和土壤类型法获得的3个典型县0~20 cm土层SOC储量分别为:平邑3.88、3.93 Tg,莱阳3.54、3.57 Tg,禹城2.78、2.86 Tg;估算的平均SCD为:平邑2.2、2.23 kg/m2,莱阳2.08、2.1 kg/m2,禹城2.74、2.82 kg/m2;2)在满足一定采样量的条件下,两种方法在计算县域尺度上C储量时,结果基本一致,但GIS空间插值模拟与土壤类型法相比,更能突显SCD空间分布特征及空间递变规律,更利于分析不同因素对SCD空间分布的影响。该文可为缺失土壤类型分类或土地变更频率高区域的C储量计算提供依据。     

秦岭火地塘林区油松和华山松林的空间分布格局及碳储量与碳密度研究

利用火地塘林区森林资源清查资料估算油松和华山松林的C储量和C密度,并用GIS软件Citystar 4.0对这两种森林类型的空间分布特性进行分析。结果表明,油松和华山松林的总C储量分别为0.0018 TgC和0.0510 TgC,且人工林的C储量和C密度均大于天然次生林。在森林空间分布上,油松林主要分布在海拔1800m以下,华山松在林区中部的整个海拔范围内均有分布,人工林主要分布在沿公路一侧的地段。     

子午岭林区辽东栎、油松、柴松群落特征及其枯枝落叶层水文效应研究

通过野外调查和室内分析相结合的方法,对子午岭林区辽东栎、油松、柴松3种群落的特征及其枯枝落叶层水文效应进行了研究,调查结果表明:(1)子午岭辽东栎林除局部林是与其它林木混交外,一般都是纯林;油松林和柴松林常形成以该种群为主的单优群落,但混有少量阔叶树种.(2)子午岭林区油松林物种多样性指数最大,而柴松林物种不丰富;乔木层、灌木层,草本层这3者的多样性指数呈现出由低到高的特点.(3)子午岭辽东栎林、油松林、柴松林的枯落物蓄积量分别为32.65,48.95和47.30 t/hm2.(4)辽东栎、油松、柴松枯枝落叶最大拦蓄量分别为50.93,70.15和61.68 t/hm2.     

黄土丘陵区油松人工林和白桦天然林细根垂直分布及其与土壤养分的关系

在黄土高原子午岭林区,对油松人工林、白桦天然林细根生物量、比根长、根长密度和细根表面积的垂直分布特征,以及这些根系指标与土壤水分、土壤容重、氮素和有机质的关系进行了研究。结果表明,油松人工林细根生物量随土壤深度增加呈单峰曲线,白桦林细根生物量随土壤深度增加呈减少趋势;油松林大部分根系生物量集中分布在040.cm土层中,其中020.cm土层占37%以上,2040.cm集中了41%以上;表层土壤(020.cm)具有较高的比根长、根长密度和细根表面积,而底层(4060.cm)的比根长、根长密度和细根表面积最低。油松林土壤全氮和有机质含量垂直变化趋势相似,随土壤深度的增加而降低;硝态氮(NO3--N)均随土壤深度的增加呈单峰曲线变化趋势,而铵态氮(NH4+-N)随土壤深度增加呈先降低后增加的抛物线趋势。白桦林75%的细根生物量集中在020.cm土层,比根长、根长密度和细根表面积的垂直分布规律与油松林相似,表层土壤白桦林细根表面积是油松人工林的3.91倍,而2040.cm土层白桦林细根表面积比油松人工林降低了33%。白桦林土壤全氮、有机质含量、NO3--N和NH4+-N垂直变化趋势与油松林相似。土壤水分、容重、全氮和有机质对油松和白桦细根分布的影响明显大于NH4+-N和NO3--N。白桦林表层土壤有机质含量与细根生物量的相关性达到显著水平(r=0.99,P0.05),白桦林表层土壤有机质含量与比根长和根长密度的相关性(分别为r=0.91,r=0.8)低于油松林(分别为r=0.95,r=0.94)。油松和白桦林040.cm土层细根表面积与土壤全氮相关性随土壤深度增加而下降,比根长和根长密度与土壤全氮相关性随土壤深度增加而增大。油松和白桦林2060.cm土层细根生物量、细根表面积和根长密度随有机质含量的减少而增加,而比根长呈相反的变化规律。     

子午岭人工油松林不同管理方式对土壤腐殖质性质及结合形态的影响

以黄土丘陵沟壑区的子午岭人工油松林区的土壤为研究对象,综合研究了不同管理措施,不同深度土壤的腐殖质组成、结合形态及胡敏酸的光学特征。结果表明:不同管理方式下土壤腐殖质各组分有机碳含量为胡敏素(HM)富里酸(FA)胡敏酸(HA),其对土壤腐殖质组分和结合形态的影响主要集中在0-40cm土层之间;PQ值天然油松林(N)粗放管理型(E)精细管理型(F),油松林各层土壤的PQ均小于26%;E4/E6和色调系数(ΔlogK)的值为FEN,RF的平均值为NEF。综合研究表明,天然油松林土壤有机碳的腐殖化程度和芳化度较人工油松林显著提高,说明人为干扰不利于土壤腐殖质品质的提高,反而使其腐殖化程度下降,降低土壤胡敏酸的氧化稳定性,不利于森林土壤的肥力发展。     

子午岭森林群落中草本植物的结构特征研究

通过随机采样法,将子午岭3种类型森林林下草本植物的物种组成、结构特征及变化差异与北山阳坡作对照分析,研究了子午岭不同林型下草本植物生长分布状况.研究结果表明,3种林下及北山阳坡物种数量在21～34种之间,与北山阳坡草本植物物种数较接近的是油松林;3种林下草本植物的高度、盖度与北山阳坡差异极显著,各森林类型间无明显差异;北山阳坡草本植物多样性指数与林下存在明显差异;对草本植物间相关性进行分析后发现,各林下及北山阳坡物种间呈显著正相关的物种对数由多到少的顺序为:辽东栎林＞北山阳坡＞油松林＞柴松林.总体来说,林下草本植物分布较少,物种多样性指数较低,这是由林下郁闭的环境造成的,相对而言,合理种植,抚育的人工油松林和演替顶级的辽东栎林下草本植物种类和数量都有所改善.     

栓皮栎林与油松林土壤有机碳及其组分的研究

土壤有机碳在可持续森林生产力的维持中起重要作用。本文以北京鹫峰地区栓皮栎林和油松林为研究对象,对土壤有机碳及其组分的含量与密度进行了研究。结果表明,在0~20 cm土层中,栓皮栎林土壤总有机碳、轻组有机碳和易氧化碳的含量分别达到14.05 g kg-1、2.97 g kg-1和0.38 g kg-1,显著高于油松林。栓皮栎林0~20 cm土层内土壤颗粒有机碳、轻组有机碳和易氧化碳密度分别较油松林高39.68%、77.77%、145.45%,两植被类型间的的差异均达到了显著水平。在土壤总有机碳中,颗粒有机碳、轻组有机碳和易氧化碳的分配比例分别为23.60%~41.40%、9.10%~33.33%和1.39%~2.80%。因此,栓皮栎林较油松林更有利于土壤总有机碳和活性有机碳的积累。     

葡萄糖添加对不同演替阶段森林土壤微生物及酶化学计量特征的影响

糖类作为一种重要的根系分泌物,如何影响土壤微生物及酶化学计量特征目前尚不清楚,制约着人们对上述过程的认识。为探究糖类对森林生态系统中土壤微生态环境和酶活性的影响,以黄土高原子午岭地区森林演替先锋(山杨林)、中期(油松林)和气候顶级群落(辽东栎林)为研究对象,通过野外土壤采样、添加3种不同浓度的葡萄糖(0.1,0.5,1 g/kg干土),和室内培养的方法,研究了葡萄糖添加对土壤微生物量和酶活性及化学计量的影响。结果表明:(1)随着森林演替,土壤中速效磷(SAP)、硝态氮(NO^-₃-N)等速效养分显著降低。在葡萄糖影响下,3种林地土壤全氮(TN)降低,山杨林土壤C/N值显著大于油松林和辽东栎林。(2)随着森林演替,山杨林和辽东栎林微生物碳(MBC)和微生物氮(MBN)的值显著大于油松林,均为先减小后增加。随葡萄糖浓度增加,3种林地MBC和MBN均增加,微生物(MBP)呈波动趋势。(3)山杨林和辽东栎林土壤酶活性均显著大于油松林。随葡萄糖浓度增加,油松林和辽东栎林4种酶活性均为先增加后减小。BG/(LAP+NAG)、BG/AP和(LAP+NAG)/AP辽东栎林的值最大,山杨林和辽东栎林的值显著大于油松林。(4)RDA分析表明,土壤酶、微生物量及其酶活性分别与有机质(SOC),MBC有着显著性正相关关系,土壤酶活性(除NAG)与pH值均呈显著负相关。本研究说明碳输入增加了3种林分土壤的激发效应,土壤微生物量增加,降低了土壤TN含量,改变了土壤养分化学计量,进而加剧了油松林地微生物N限制和辽东栎林地微生物P限制,影响根际土壤有机质分解和养分代谢等过程,从而影响了森林演替过程。     

辽河源不同林龄油松林水源涵养能力研究

为定量评价不同林龄油松林的水源涵养能力,采用水量平衡法和综合蓄水量法,对辽河源地区3种不同林龄油松林的降雨再分配、凋落物持水能力、土壤蓄水能力以及林分水源涵养能力进行研究。结果表明:(1)观测期间,共观测到112次降雨,累计降雨量902.2mm,平均降雨量8.1mm;小雨、中雨、大雨和暴雨分别占总降雨量的25.2%,35.5%,26.4%和12.9%;(2)不同林龄油松林的林冠截留、林内降雨和树干茎流占总降雨量的比例分别为24.1%,72.9%和3%;林内降雨与林外降雨呈显著正线性关系;随着林龄的增加,林冠截留能力增加,而树干茎流先增加后减少;(3)凋落物的最大持水量、最大吸湿比和有效拦蓄量均随着林龄的增加而增加;(4)随着林龄的增加,土壤容重减小,总孔隙度增加,土壤入渗速率提高,蓄水能力增加;(5)不同林龄油松林水源涵养能力表现为成熟林近熟林中龄林。在不同林龄的油松林中,随着演替的进行,林分对降雨的分配与截流能力、水源涵养能力逐步增强。