长江上游一个年龄序列马尾松人工林生物量及碳吸存特征

发布时间：2020-06-21 00:24

【摘要】：人工林的发展对于碳封存和减缓气候变化具有重要作用,是维持区域甚至全球范围内碳平衡的关键生态系统之一。然而,人工林固碳受到多种环境和生物因的影响,如林龄、土壤类型、管理历史、地质、地形等。马尾松(Pinusmassoniana)人工林是中国南方主要的人工林类型之一,但对不同林龄马尾松人工林碳储量动态关注不够。因此,选择一个年龄序列的马尾松人工林(1年生、3年生、5年生、7年生、9年生、15年生、21年生、27年生、33年生和39年生),采用相对生长模型估算生物量动态。同时,在每个年龄阶段马尾松人工林选择1个100 m*100 m样地,在样地内选择3个20*20 m样方原位采集植物根茎叶和不同层次(0-10 cm、10-30 cm和30-100 cm)土壤,分析植物碳和氮含量,土壤有机碳和全氮、可溶性碳(DOC)和氮(DON)以及微生物生物量碳和氮。同时在5个5*5 m小样方和1*1m小样方内分别收集灌木和草本以及地表凋落物。研究结果表明:随着林龄的不同,马尾松人工林生物量为0.45到265.3 t·ha-1,其中马尾松树木生物量为5.01到7.67 t.ha-1,而草本层和灌木层为2.18到5.09 t·ha-1。马尾松、灌木和草本植物组分碳浓度C分别为49.3%,39.7%和41.6%.地上部分碳储量占马尾松和灌层的80.2%,马尾松和灌木的根冠比平均为0.22和0.59.植物碳氮储量随着林龄的增加而显著增加(p0.05),但积累率的变化显著降低(p0.05).每年马尾松碳吸存率随着林龄的增加显著增加但灌层和草本层西村率显著降低。土壤有机碳和全氮含量随着土层深度的增加而降低但随着林龄的增加而增加,尽管土壤有机碳和全氮储量随林龄和土层深度的增加而增加。整个马尾松人工林生态系统碳储量随着林龄的增加显著增加,从1年生的189.1 t·ha-1到27年生的391.7 t·ha-1.其中矿质土壤层、植被和凋落物层碳储量分别占整个生态系统79.5%、19.9%和0.6%.39年生马尾松人工林碳储量是1年生碳储量的2倍,充分说明了幼林到成熟林的过程具有显著的碳积累.马尾松人工林拥有约282.9 t·ha-1的碳储存能力,预计可以吸存1037.3 t·ha-1C02,可以被认为是一个重要的碳汇。土壤可溶性碳氮随着土层的增加而显著降低,0-10 cm、10-30 cm和30-100 cm 土层分别约为484.4 mg/kg、353.5 mg/kg和264.6 mg/kg。可溶性碳和可溶性氮具有很好的相关性,0-10 cm、10-30 cm 和 30-100 cm 土层 DOC/TOC 和分别为 0.14、0.13 和 0.26,DON/TN比例为0.34、0.37和0.62.微生物生物量碳含量随着林龄的增加而增加,但微生物生物量氮含量降低。微生物生物量碳氮占土壤碳氮比随着林龄的和土层深度的增加而增加,0-10cm、10-30 cm 和 30-100 cm 土层 MBC-C 增加了 1.72%、1.94%和 2.61%,而MBN-N增加了 3.31%、3.93%和4.32%.林龄、土壤含水量、土壤C/N比和碳密度是影响土壤微生物生物量的主要因子.综上所述,1)林龄通过控制马尾松人工林光合作用等生理过程改变生物量的积累和碳吸存;2)成熟林有利于碳氮固定过程,而幼龄林有利于矿化过程;3)土壤微生物在养分循环具有重要作用,并且参与了碳吸存过程,预计可吸存4.1 t·ha-1碳,约合15.2 t·ha-1 CO2;4)土壤pH和含水量影响了可溶性有机质的积累,地表凋落物的输入显著影响可溶性有机质的含量。这些结果意味着评估和管理生态系统碳或其他元素循环过程中应充分考虑人工林林龄的重要性,也为马尾松及相似人工林的可持续发展及其应对气候变化提供了重要的科学依据。
【学位授予单位】：四川农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S718.5

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