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亚热带红壤丘陵区湿地松人工林水—碳耦合规律研究

作　者: 涂洁
导　师: 刘琪璟
学　校: 南昌大学
专　业: 环境工程
关键词: 湿地松热扩散式探针生长量解析固碳释氧效益水-碳耦合
分类号: S718.5
类　型: 博士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

采用热扩散式探针法对湿地松（Pinus elliottii）树干液流密度及环境因子进行长期连续测定，同时辅以树干（枝条）解析等生长量调查方法，建立了我国亚热带红壤丘陵地带湿地松水分耗失与碳蓄积之间的耦合关系，主要结论如下：（1）湿地松胸径、树高、材积生长模型均以二次曲线的拟合优度最高，相关关系的判定系数在0.99以上。树干、树冠生长量与胸径生长量间均呈显著的幂函数相关关系，相关关系的判定系数分别为0.8242和0.9568。（2）阳坡向湿地松胸径生长主要受≥10℃积温、日照时数、和前一年降雨量影响，复相关系数为0.935；阴坡向胸径生长仅受相对湿度影响，相关系数为0.901。两坡向树高生长主要受均温、日照时数、相对湿度、前一年降雨量影响，复相关系数分别为0.827和0.882。两坡向材积生长主要受均温、≥10℃积温、日照时数、相对湿度影响，复相关系数分别为0.749和0.723。当年降雨量对该区湿地松生长不起限制作用。（3）各器官碳素含量为叶（52.62±0.38～54.38±0.26）％＞枝（51.18±0.55～52.26±0.41）％＞干材（51.41±0.39）％＞根（51.28±0.22～51.77±0.32）％＞干皮（50.92±0.46）％。灌木层、草本层、凋落物层碳素含量分别为（44.90±0.45～45.47±0.35）％、（42.13±0.44～42.42±0.39）％、（40.88±0.31）％。土壤（0～60cm）碳素含量为（0.26±0.07～0.65±0.06）％。生物量加权法得出湿地松林平均碳素含量为（51.71±0.37）％。19年生湿地松乔木层碳贮量为86.78t·hm^-2，年净固定CO₂量为16.77t·hm^-2，年净释O₂量为12.20t·hm^-2。各种方法计算出的固碳释氧效益在6072.31～10610.78元·hm^-2·a^-1波动。（4）湿地松各生长期白天液流密度的日变化规律基本一致，但液流启动、到达峰值及开始下降的时间存在差异。3～9月液流量分别占全年总量的4.3820％、7.7036％、17.2084％、18.4208％、14.3629％、11.2381％、8.8279％、7.5221％。整个生长期液流量占全年总量的89.6658％，非生长期仅占10.3342％。（5）湿地松边材面积与胸径（带皮）呈极显著二次函数相关，相关关系的判定系数达0.943。液流速率平均值、最大值与胸径均呈显著的幂函数关系，相关关系的判定系数均在0.98以上。各生长期日累计液流量与边材面积间均呈极显著的线性相关关系，相关系数的判定系数都在0.95以上。（6）液流密度与冠层温度、冠层相对湿度、光合有效辐射均呈显著的线性相关关系。液流密度与上述3个因子建立的多元线性回归方程相关性显著，各因子偏相关系数显著性检验的概率p均小于0.001。各气象因子与液流密度相关程度大小顺序为冠层相对湿度＞光合有效辐射＞冠层温度。（7）2004年整个湿地松标准地（20m×20m）耗水量为177.8526m³·a^-1，换算成单位面积上的水深为444.63mm·a^-1，低于该区多年平均降雨量（1000mm以上）。经预测，未来10年湿地松林分潜在耗水量（单位：mm）依次为469.76、494.92、520.28、545.66、571.13、596.67、622.28、647.96、673.72、699.54。湿地松水分利用效率为58.5123μmolCO₂·mmol^-1H₂O或1.7731g干物质·kg^-1H₂O。

全文目录

摘要  3-5
ABSTRACT  5-11
第1章引言  11-15
  1.1 选题背景  11-12
  1.2 选题意义  12-13
  1.3 本文的创新点  13-15
第2章文献综述  15-37
  2.1 森林生态系统碳循环的研究概述  15-21
    2.1.1 森林生态系统在碳循环中的地位与作用  15-16
    2.1.2 森林生态系统碳贮量的研究进展  16-18
    2.1.3 森林生态系统碳贮量的估算方法  18-21
  2.2 林木耗水性的研究概述  21-31
    2.2.1 林木耗水的概念  21-23
    2.2.2 林木耗水研究的内容体系  23
    2.2.3 不同尺度林木耗水测定方法研究  23-29
    2.2.4 林木耗水与环境因子的相关关系  29-31
  2.3 生态系统水-碳耦合关系的研究概述  31-37
    2.3.1 水循环与碳循环的耦合关系  31-32
    2.3.2 水分利用效率的基本概念  32-34
    2.3.3 水分利用效率的生理生态研究  34-35
    2.3.4 水分利用效率的测定方法  35-37
第3章材料与方法  37-51
  3.1 研究区概况  37-40
    3.1.1 地理位置、地貌  37
    3.1.2 土壤类型、分布  37-38
    3.1.3 土壤肥力特征  38
    3.1.4 气候条件  38-39
    3.1.5 水文条件  39
    3.1.6 植被资源  39-40
  3.2 试验地概况与试验材料  40-41
    3.2.1 试验地概况  40
    3.2.2 试验材料  40-41
  3.3 研究方法  41-51
    3.3.1 湿地松人工林生物量及碳贮量研究  41-43
    3.3.2 湿地松人工林年净固碳量研究  43-44
    3.3.3 湿地松生长规律研究  44-47
    3.3.4 湿地松人工林耗水规律及耗水量研究  47-51
第4章湿地松人工林生物量及生长规律研究  51-77
  4.1 树干生长规律  51-61
    4.1.1 胸径生长规律  51-53
    4.1.2 树高生长规律  53-54
    4.1.3 材积生长规律  54-59
    4.1.4 树干生长量的估算  59-61
  4.2 树冠生长规律  61-69
    4.2.1 树冠及枝条生长的研究概述  61-62
    4.2.2 枝条生长与分布规律  62-68
    4.2.3 树冠生长量的估算  68-69
  4.3 地上部分生物量的估算  69-70
  4.4 湿地松生长与气象因子的相关性  70-77
    4.4.1 树木生长与气象因子关系的研究概述  70-71
    4.4.2 生长量数据及气象数据的选取  71
    4.4.3 各生长量指标与气象因子的相关性  71-77
第5章湿地松人工林碳贮量及分布规律研究  77-97
  5.1 湿地松人工林生态系统各组分碳素含量  77-82
    5.1.1 乔木层各器官的碳素含量  77-79
    5.1.2 林下植被及现存凋落物层的碳素含量  79-80
    5.1.3 各土壤层的碳素含量  80-81
    5.1.4 林分各层次平均碳素含量  81-82
  5.2 湿地松人工林生态系统各组分碳素贮量  82-91
    5.2.1 乔木层碳素贮量在各器官中的分配  83-84
    5.2.2 乔木层碳素贮量的垂直分布  84-86
    5.2.3 林下植被及现存凋落物层的碳素贮量  86-87
    5.2.4 林分土壤层的碳素贮量  87-89
    5.2.5 生态系统碳素贮量在各组分中的分配  89-91
  5.3 湿地松林乔木层年净固碳量的计算  91-92
  5.4 湿地松林乔木层固碳释氧效益分析  92-97
    5.4.1 固碳释氧量的计算  92
    5.4.2 固碳释氧效益分析  92-94
    5.4.3 森林生态系统服务功能及其价值评估存在的问题及建议  94-97
第6章湿地松人工林水-碳耦合规律研究  97-128
  6.1 单木尺度湿地松耗水规律  97-116
    6.1.1 不同生长期树干液流动态变化  97-103
    6.1.2 单木液流量的估算  103-107
    6.1.3 环境因子对树干液流的影响  107-116
  6.2 由单木到林分耗水的空间尺度放大  116-121
    6.2.1 空间尺度扩展理论与方法的研究概述  116-117
    6.2.2 林分标准地边材面积的分布模型  117-121
  6.3 林分耗水的时间尺度转换  121-125
    6.3.1 时间尺度扩展理论与方法的研究概述  121-123
    6.3.2 林分潜在耗水量的推算  123-125
  6.4 湿地松人工林水-碳耦合关系的建立  125-128
第7章结论与展望  128-132
  7.1 结论  128-131
  7.2 今后进一步研究方向  131-132
致谢  132-134
参考文献  134-153
攻读学位期间的研究成果  153

亚热带红壤丘陵区湿地松人工林水—碳耦合规律研究

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