黑龙江省红松人工林林分乔木层可加性碳储量模型

【目的】大尺度森林碳储量的估算备受关注,而构建林分乔木层碳储量模型是一种评估森林碳储量快捷且准确的方式。【方法】以黑龙江省(东京城、林口、帽儿山、孟家岗)207块红松人工林样地数据为研究对象,选择聚合法、平差法、分解法作为构建林分碳储量模型的可加性方法,以加权回归来消除碳储量模型的异方差。采用留一交叉验证法(leave-one-out cross validation, LOOCV)对3种可加性方法的碳储量模型进行评价。【结果】基于3种可加性方法林分碳储量模型拟合结果之间存在略微的差异。聚合法的总体预测能力略优于平差法和分解法,具体预测精度排序为聚合法>平差法>分解法。当预测林分总碳储量时,3种可加性方法在不同林分断面积区间的预测能力表现并不一致。【结论】基于聚合法的林分碳储量模型更适合于黑龙江省红松人工林的碳储量预测,但当预测红松人工林的林分总碳储量时,应根据林分断面积区间选择合适的可加性方法。     

黄土高原刺槐人工幼林碳密度动态变化

为研究黄土高原幼龄人工刺槐林地生态系统的有机碳动态变化规律,对刺槐林地在造林后4个阶段(造林2、4、6、9 a)生态系统各层次的有机碳储量进行了持续的监测与调查。结果表明:造林在2 a内对林地有机碳储量影响微小;造林2 a后,林地生态系统各层次有机碳密度均会随着林龄的增大而呈规律性变化,其中土壤层和乔木层为生态系统有机碳的主要来源,土壤层有机碳密度及其在林地有机碳密度中所占的比例随着林龄的增大而减小,乔木层有机碳密度呈相反变化趋势。由此,黄土高原人工刺槐林生态系统有机碳密度随着林龄的增大而增加,与荒地相比,林地有机碳密度分别增加了6.2%、5.21%、21.81%和38.20%,表明黄土高原人工刺槐林在造林后会逐步发挥其显著的碳汇能力。     

三门峡山区典型森林植被乔木层生物量动态研究

选择三门峡山区典型森林植被作为研究对象,对18块标准样地内的乔木树种,分别测量出树高、胸径等因子,通过异速生长模型进行生物量计算与分析.结果表明,三门峡森林植被乔木层总生物量为208.73 t·hm~(-2),其中优势树种栓皮栎的生物量为107.81 t·hm~(-2),占乔木层总生物量的54.65%;其他主要树种刺槐、锐齿槲栎、华山松和日本落叶松分别占4.98%,10.97%,16.03%,13.37%.刺槐在数量上占据优势,占乔木总株数的13.79%,但是在生物总量上只占4.98%.华山松和日本落叶松虽然在数量上只占6.34%和6.11%,但是生物量却占16.03%和13.37%.栓皮栎发育前期其生物量占总生物量的比例逐步增加,平均直径在4~8 cm时生物量增长速率最快,在平均直径达16 cm时生物量所占比例达到最大值,然后开始有所回落,但仍占主导地位,各器官生物量在总的生物量所占比重从大到小依次为树干树根树枝树皮树叶.     

河南伏牛山区典型森林植被乔木层生物量研究

选择伏牛山国家级自然保护区的五种典型植被类型作为研究对象,对15块临时样方内的乔木树种,分别测量出树高,胸径等因子,通过异速生长模型进行不同乔木树种生物量测定,进一步进行分析.结果表明,在选取的五种典型森林植被中,生物量大小依次为落叶针叶林落叶阔叶林针阔混交林常绿针叶林锐齿槲栎林.在落叶针叶林中,日本落叶松各个器官生物量在总的生物量所占比重从大到小依次为树干树根树枝树皮树叶.这一生物量分配格局既有利于日本落叶松的自身生长,也体现了对环境的适应性.在落叶针叶林、落叶阔叶林、针阔混交林、常绿针叶林、锐齿槲栎林中,乔木树种的地上生物量均大于地下生物量,尤其是对于落叶针叶林来说,地上生物量远远大于地下生物量.     

我国杨树林的碳储量和碳密度

利用第七次全国森林资源清查数据,使用材积源生物量法,测算我国杨树林碳储量及碳密度。结果表明:(1)我国杨树林总碳储量为261.84 Tg,碳密度为25.92 t/hm2,其中,人工林碳储量为179.22 Tg,碳密度为23.67t/hm2;天然林碳储量为82.62 Tg,碳密度为32.65 t/hm2;杨树人工林碳储量占全国乔木人工林总碳储量的15.9%。(2)北方地区杨树人工林碳储量达172.94 Tg,占杨树人工林总碳储量的96.5%,为我国杨树人工林固碳增汇集中区域;内蒙古、河南及山东杨树人工林碳储量分别为35.45、24.51、22.42 Tg,占总碳储量的55.9%,为我国利用杨树人工林固碳增汇的大省。(3)杨树中幼人工林面积达547.68万hm2,占总面积的72.3%,其碳储量达117.95 Tg,占总碳储量的65.9%,是我国杨树人工林碳汇潜力所在。因此,杨树人工林,尤其是北方地区杨树人工林,为我国利用杨树固碳增汇主要森林,也是我国北方人工林重要的碳贮库。     

除草剂对桉树人工林生物量和碳储量的影响

除草剂在全球桉树人工林经营中的应用十分普遍,但人们对除草剂施用对人工林生态系统生物量和碳储量的影响还知之甚少,本研究旨在评估除草剂对生物量和碳储量的影响,为林下植被管理提供科学建议。本研究以2015年建立的桉树人工林为对象,开展低浓度高频率(LHF)、中浓度中频率(MMF)和高浓度低频率(HLF)除草剂喷施试验,并以人工除草为对照,分别于造林后33月、39月和51月对试验林分的生物量和碳储量进行研究。结果表明,除草剂对桉树生物量和碳储量没有显著影响,但对林下植被生物量和碳储量存在明显的负作用,HLF处理对生态系统碳储量也存在显著的负效应,而人工除草抚育能提高林下植被生物量、碳储量以及生态系统碳储量。因此,从碳汇林业的视角考虑,建议生产上减少除草剂的施用,而采取人工砍草抚育为宜。     

人工林生产力和生物量的动态模拟

为了评价栽植方式对人工林生产力及其碳汇功能的影响,利用基于个体的空间明晰模型,模拟分析了不同栽植密度、植株空间分布格局和幼苗大小不整齐性影响下的生产力、累积生物量、现存生物量和碳储量动态及其种群的存活曲线特征.结果表明:密度、分布格局及幼苗大小不整齐性对人工林植株的生长和竞争有着显著的影响,从而导致人工林生产力、生物量...     

不同密度和植株配置形状的杨树人工林细根生物量特征研究

【目的】研究不同栽植密度与植株配置形状下杨树人工林细根生物量在生长季中的动态变化,了解人工林地下生理生态过程(尤其是根系效应)的响应规律,为合理调控杨树人工林栽植密度并提高人工林地上部分生产力提供参考。【方法】选取栽植年份为10 a的杨树人工林作为试验林分,设置两种密度(低密度株行距:6 m×6 m和4.5 m×8 m。高密度株行距:5 m×5 m和3 m ×8 m)和两种栽植形状(正方形配置株行距:6 m×6 m和5 m×5 m。长方形配置株行距:4.5 m×8 m和3 m×8 m)共4个处理,每种密度和配置设置3个重复,共计12块样地。在每块样地中随机选取2株树,利用完整土块法在距树干60 cm处进行根系取样。分析比较细根[直径(d)≤2 mm]总生物量、不同直径等级(每0.5 mm为1个直径等级)细根生物量和生长季不同月份(5、7、9、11月)的细根生物量在不同密度和植株配置形状处理下的差异。【结果】①林分密度对细根总生物量的影响并不显著,但对生长季中前期(5、7月)细根生物量和小直径细根(d≤1 mm)生物量具有显著影响,生长季前期的小直径细根生物量均表现为高密度林分高于低密度林分;林分密度对细根生物量的影响效应在两种植株配置方式下具有相似的规律。②植株的配置形状对细根生物量具有显著的影响,但因不同生长阶段和林分密度而有所差异。总体上,正方形配置(5 m×5 m和6 m×6 m)的林分细根生物量要高于长方形配置(3 m×8 m和4.5 m×8 m)的细根生物量(除9、11月的低密度林分),尤其是在5月和7月的细根生物量和小直径细根生物量;③在不同植株配置形状中,正方形配置(5 m×5 m和6 m×6 m)的林分均匀度较高,细根生物量在株间与行间方向上并无显著差异;而长方形配置(3 m×8 m和4.5 m×8 m)的林分在株间与行间方向上细根生物量存在显著差异,且两种长方形配置的林分细根生物量在株行距方向上有截然相反的变化,4.5 m×8 m的林分行间方向的细根生物量比株间方向的高,而3 m×8 m林分的行间方向上的细根生物量比株间方向的低。【结论】林分密度和植株配置形状在整个生长季对细根总生物量没有显著影响;林分密度和植株配置形状都对小直径细根生物量存在显著影响,主要表现在生长季细根快速生长的5—7月;正方形配置方式更有利于杨树细根的生长,细根能充分占据利用土体空间,而长方形配置在一定程度上会造成根系挤压或竞争,同时造成土地浪费。     

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。     

短期氮添加对杨树人工林表层土壤 可溶性有机碳的影响

在江苏省北部杨树人工林集中分布区开展短期氮添加实验,以研究表层土壤(0～10 cm)可溶性有机碳的响应规律。结果显示:杨树人工林表层土壤可溶性有机碳随着氮添加浓度上升呈现增加趋势,林龄间差异逐渐减小; 对表层土壤可溶性有机碳影响因子分析发现,短期氮添加过程中土壤微生物生物量碳与土壤可溶性有机碳动态的相关性最大,与相对于凋落物量和细根生物量没有明显相关关系,说明短期外源氮素输入会导致土壤微生物生物量的增加,从而引起作为微生物代谢产物的土壤可溶性有机碳浓度的上升。     

江苏省里下河地区杨树人工林的碳储量及其动态

研究了江苏省里下河地区10年生I 69杨无性系(PopulusdeltoidesBartr.cv."Lux")人工林的碳储量及其动态。结果表明,林分总的碳储量为(136.2±15.9)(平均值±标准差)t/hm2,其中林木、林下植物、A0层以及土壤的碳储量分别为(74.1±8.3),(0.3±0.1),(1.9±0.2)和(59.9±14.2)t/hm2。10年生时林木碳的净生产力为(11.1±1.7)t/(hm2·a),凋落物归还量为(2.3±0.3)t/(hm2·a),土壤CO2释放量为(5.5±0.2)t/(hm2·a)。可见,I 69杨人工林具有较高的生物生产力和碳储量,发展杨树等速生丰产林能对大气碳循环起到积极的作用。     

不同林分密度华北落叶松人工林土壤养分特征

为了研究不同林分密度华北落叶松人工林土壤养分的变化,以河北省木兰围场内落叶松人工林为研究对象,系统采集了区域内土壤表层及深层样品,采用方差分析、克拉克插值法等分析方法,研究了林分密度对土壤有机质、全氮、全磷质量分数及空间分布的影响.结果表明:该区域0～20 cm土壤有机质、全氮、全磷质量分数最高,分别为65.23,2.99,0.25 g/kg. 40～60 cm土壤有机质、全氮、全磷质量分数最低,分别为25.85,1.79,0.19 g/kg.相同土层深度下,未经人工抚育的样地土壤有机质、全氮、全磷质量分数明显高于其他受到人为干预过的样地,同时,随着林分密度的增加,土壤有机质、全氮、全磷质量分数呈现先增大后减小的趋势.对比3块典型样地空间格局得出,该区域土壤有机质、全氮、全磷的空间相关性较大,表现为在东北方向上占优势.林分密度与土壤养分表现出显著的相关性,华北落叶松表现出一定的异质性空间分布特征.     

黄土丘陵区土地利用类型对土壤微生物特征和碳密度的影响

利用氯仿熏蒸法测定陕北黄土丘陵区不同土地利用类型下土壤微生物生物量碳(MBC)、微生物生物量氮(MBN)和微生物生物量磷(MBP),并用常规方法测定土壤有机碳(SOC)和容重(BD),计算土壤有机碳密度(SOCD).研究结果表明:各样地表层土壤MBC、MBN、MBP分别在84.14～512.78、4.29～41.83、3.40～12.39 mg/kg之间,微生物商(MBC/SOC)在2.84%～7.83%之间;土壤呼吸量(SR)在55.43～140.37 mL/kg之间;MBC与SOC和SR呈极显著正相关,说明MBC不仅是SOC变化的敏感指标,并可用于指示土壤微生物活性;农地转变为人工林地和草地后会明显提高土壤微生物生物量和有机碳密度,表层土壤增幅最明显.     

不同轮伐期对巨尾桉人工林碳固存的影响

【目的】深入探讨不同轮伐期对巨尾桉人工林碳固存的影响,为从应对全球气候变化的视角确定合理轮伐期提供理论依据。【方法】以轮伐期为短(7a)、中(13a)和长周期(21a)的巨尾桉人工林为研究对象,通过对不同轮伐期桉树林分生物量、碳固存、年平均固碳量的分析,揭示不同轮伐期对桉树林分碳固存的影响。【结果】巨尾桉人工林的生物量碳随着轮伐期的延长而逐渐增加,由7a轮伐期的(75.81±5.12)t·C/hm~2增至13a轮伐期的(180.11±19.97)t·C/hm~2以及21a轮伐期的(192.08±16.50)t·C/hm~2,方差分析表明,13a和21a轮伐期的总生物量碳显著高于7a轮伐期,而13a和21a轮伐期之间的差异不显著。巨尾桉人工林土壤有机碳随轮伐期延长而显著降低,由7a轮伐期的(89.99±0.35)t·C/hm~2、13a轮伐期的(85.42±0.76)t·C/hm~2下降到21a轮伐期的(74.64±0.24)t·C/hm~2。7~13a仍是巨尾桉人工林固碳能力迅速增长期,年平均总生物量碳由7a时的10.78t·C/(hm~2·a)迅速提高到13a的19.54t·C/(hm~2·a),增长81%;21a时巨尾桉人工林进入固碳能力下降期,年平均总生物量碳降至3.78t·C/(hm~2·a),固碳能力只是13a的19.34%。【结论】在南亚热带,巨尾桉人工林的最佳轮伐期确定在13a左右较为适宜,这与经济效益的最大化一致。     

间伐对杉木人工林土壤微生物生物量碳氮的短期影响

【目的】探究大径材培育目标下间伐对杉木人工林土壤微生物生物量碳氮的短期影响,为缓解杉木人工林地力衰退问题和大径材定向培育提供指导。【方法】以16年生杉木人工林为对象,采用完全随机区组设计,设置3种间伐强度,分别为强度间伐(32%,编号HIT)、弱度间伐(23%,编号LIT)、对照组(0%,编号CK),研究不同间伐条件下杉木人工林的土壤微生物生物量碳(SMBC)、生物量氮(SMBN)含量的变化及其化学计量特征[土壤微生物生物量碳、氮含量比,土壤微生物生物量碳、氮与土壤全碳(TC)、全氮(TN)含量比,即SMBC/SMBN、SMBC/TC、SMBN/TN]之间的差异。【结果】在不同间伐强度下,杉木人工林不同土层SMBC、SMBN含量及SMBN/TN的值从大到小依次为HIT、LIT、CK;SMBC/TC的值除在≥10~20 cm土层以强度间伐(HIT)最高之外,其他土层均以弱度间伐(LIT)最高;SMBC/SMBN的值除在≥20~40cm土层,以CK最高外,其他土层均以LIT处理最高;从土壤的垂直分布特征来看,杉木人工林SMBC、SMBN含量从大到小依次为0~10、≥10~20、≥20~40 cm,即呈现出SMBC、SMBN含量随土层加深而降低的趋势。【结论】强度间伐对SMBC、SMBN含量影响明显,可能有利于提高土壤肥力;加强对土壤地力的维护,从而改善杉木大径材的培养。     

海南屯昌不同林龄槟榔人工林地下部分碳储量的分布特征

以海南省屯昌县枫木林场3种林龄(幼龄林、中龄林、成熟林)的槟榔人工林为研究对象,探讨槟榔人工林地下部分0～100 cm土层中根系碳储量与土壤有机碳储量的分布特征.研究表明：0～100 cm土层中,槟榔人工林根系主要集中在表层(0～30 cm),且根系生物量随土层的加深而显著降低,表现为：成熟林(1244.26 g·m^-3)>中龄林(993.26 g·m^-3)>幼龄林(658.59 g·m^-3);随林龄增长,根系碳储量表现为成熟林(6.23 t·hm^-2)>中龄林(4.97 t·hm^-2)>幼龄林(3.57 t·hm^-2).不同林龄槟榔人工林的土壤有机碳(0～100 cm土层)分布表现为：随土层加深,土壤有机碳含量显著减少,不同林龄之间土壤有机碳存在差异,但不显著,其中,幼龄林的有机碳范围在2.64～21.65 g·kg^-1之间,中龄林的含量范围为3.56～25.21 g·kg^-1,成熟林的...     

山西省油松林生态系统碳密度与分配格局

针对森林生态系统的碳密度估算精度低的问题,以山西的油松人工林和天然林为对象,在林分尺度上采用实测样地数据和异速生长方程相结合的方法,分析了油松幼龄林和中龄林生态系统各组分的碳密度及分布特征.结果表明,(1)人工幼龄林(AY)、人工中龄林(AM)、天然幼龄林(NY)和天然中龄林(NM)生态系的统碳密度分别为44538.05kg/hm2、90314.68kg/hm2、119928.99kg/hm2和261036.39kg/hm2;(2)相应的4种生态系统中乔木层碳密度所占的百分比分别为12.99%、34.51%、26.25%和45.34%,灌草层和凋落物层碳密度合占的百分比分别为0.77%、3.96%、9.71%和2.98%,土壤层碳密度所占的百分比分别为86.24%、61.53%、64.04%和51.68%;(3)山西油松林生态系统碳密度平均为127525.25kg/hm2低于全国油松林平均值,但0—100cm土壤层平均碳密度76975kg/hm2与全国的平均水平相当,反映出林分的质量不高需要采取抚育措施;(4)采用林分尺度调查与异速生长方程相结合的方法,比采用材积源生物量法推算乔木层的生物量估算森林整体碳密度法具有更高精度.     

人工林土壤有机碳组分的化学结构特征分析

为揭示人工林土壤有机碳组分的稳定性维持机制,以云南松人工林为研究对象,利用土壤有机碳化学分组方法,结合元素分析和傅里叶变换红外光谱分析等多种研究手段,研究土壤三种稳定有机碳组分化学结构特征的差异.结果表明,云南松人工林地土壤三种有机碳组分(胡敏酸HA、富里酸FA和胡敏素HM)具有相似的化学结构和官能团组成,主要含有酚羟基、少量脂族烃基、羧基、酮型羟基、酰胺基团和少量碳水化合物.但随土壤剖面深度增加,土壤有机碳组分的官能团特征存在差异.剖面深层土壤HA中富含脂肪族基团,至亚表层土壤中HA脂肪族基团含量减少,表层土HA中未显示含有脂肪族基团.研究表明,脂肪族基团与土壤有机碳组分稳定性的维持有密切关系.该结果从官能团结构特征角度为揭示人工林土壤有机碳化学稳定机制提供了科学依据.     

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%。     

林龄对侧柏人工林碳储量以及细根形态和生物量的影响

以徐州侧柏人工林为研究对象,运用生物量转化方程及土壤调查数据分析了3种林龄下(40、48和55 a)生态系统碳储量的变化及其机制。结果表明:(1)乔木层碳储量在系统碳储量中所占比例随林龄增加呈上升趋势,土壤层碳储量比例呈下降趋势,灌草层和枯落物层碳储量随林龄增加无明显变化。整个系统的碳储量随着林龄增加而增加,其中55年生侧柏人工林生态系统碳储量为109.55 t/hm2,分别是40和48年生的1.22倍和1.09倍,而这种差异主要是由乔木层和土壤层碳储量差异引起。(2)细根生物量方面,细根中低级根(1～3级根)生物量在不同林龄林分中无显著差异,高级根(4、5级根)和总生物量随林龄的增大而明显减少。细根形态方面,与40 a的相比,在表层土壤中,48年生林5级根的直径显著降低,5级根的根长和1级根的比根长显著提高;55年生林4级根的直径和根长以及1级根的比根长显著提高。在亚表层土壤,48年生林3级根的直径和4级根的根长显著增加,1级和2级根的比根长显著降低;55年生林3～5级根的直径和5级根的根长显著提高,3级根的根长以及1级和5级根的比根长显著降低。(3)3级根的直径与土壤层碳储量显著负相关,5级根与生态系统总碳储量显著正相关。2级和3级根的比根长与土壤层碳储量显著正相关,而3级根的比根长与乔木层碳储量、枯落物层碳储量和生态系统总碳储量显著负相关。4级和5级根的生物量与枯落物层碳储量显著正相关,与土壤层碳储量极显著负相关;细根总生物量与乔木层碳储量和总碳储量极显著负相关,与灌木层和草本层碳储量显著负相关。因此,细根形态和生物量的变化可能是导致生态系统碳储量变化的因素之一。