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间伐对北京山区侧柏人工林碳动态影响的研究

作　者: 梁芳
导　师: 马履一; 贾忠奎
学　校: 北京林业大学
专　业: 森林培育
关键词: 森林经营 碳吸收 暖温带林 土壤呼吸 树干呼吸
分类号: S718.5
类　型: 博士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


2004年在北京十三陵地区选择具有代表性的侧柏人工林进行固定样地设置。研究区域为22年生侧柏林分,2004年4月,试验林分由初始密度5900株/公顷(对照样地)分别间伐至4100(N4100)、3500(N3500)、2900(N2900)株/公顷。每个间伐处理3个重复,共12个固定标准地。2009年-2011年调查固定样地林分碳储量及其碳动态变化,提出最佳森林抚育措施。研究结果如下：(1)间伐7年后,不同样地间林分碳储量差异明显。N4100样地的林分碳储量是对照样地1.25倍,而N3500、N2900样地是对照林分的87.41%、78.36%。各样地树干、树枝、树叶、树根(R≥2cm)碳储量对间伐的响应类似于林分碳储量；灌木层碳储量占林分碳储量很小部分(1%-3%),且间伐强度越大,灌木层碳储量越大。(2)细根碳储量伐后7年,N4100、N3500、N2900样地相比对照样地增加0.0030、0.0010、0.0004t C ha-1;细根生产力对照样地高于N3500样地0.0004t C ha-1yr-1,其中对照样地和N4100样地间差异显著。(3)伐后7年,森林腐殖层N4100、N3500、N2900样地相比对照样地增加5.48、6.46、13.77t C ha-1。地表枯落物对照林分与间伐林分差异显著,N4100、N3500、N2900样地相比对照增加5.28、6.16、13.43t C ha-1,是腐殖层碳储量差异的主要原因。不同样地之间伐桩碳储量没有差异。(4)伐后7年,林分土壤碳储量差异显著,N4100林分与对照林分差异最大(158.42t C ha-1)。且土壤碳储量与林分间伐强度呈反相关。各林分土层深度越深,土壤容重越大,而土壤有机质则相反。(5)2009年-2011年,各调查样地年均碳储量均增加。N4100、N3500、N2900样地相比对照样地增加4.99、3.65、2.93t C ha-1yr-1,其中N4100样地与对照样地差异显著。(6)各样地平均土壤呼吸、异氧呼吸、根系呼吸和凋落物呼吸差异显著,且平均呼吸速率与间伐强度呈负相关。其中对照样地土壤呼吸相比N4100、N3500、N2900样地增加73%、45%、31%；异氧呼吸增加101%、75%、37%；根呼吸增加91%、61%、37%；凋落物增加215%、99%、35%；土壤温度(0-5cm)、土壤含水量(0-10cm)与土壤呼吸呈正相关性；生长季节各种呼吸量均以4月份最小,8月份最大。(7)间伐对树干呼吸影响显著,对照样地相比N4100、N3500、N2900样地增加31%、53%、65%；各样地4月份树干呼吸最小,8月份最大,树干呼吸与大气温度、大气湿度、树干温度、树干湿度季节动态较一致。(8)北京山区侧柏人工林净初级生产力(NPP) N4100N3500、N2900样地均为对照样地2.28倍、1.86倍、1.73倍,净生态系统生产力(NEP)对照样地是N4100、N3500、N2900样地的0.43、0.54、0.56,异氧呼吸/NEP比例基本保持在16%-19%。(9)北京山区侧柏人工林,初始密度为5900株/公顷林分,伐后7年宜采用弱度间伐(保留密度4100株/公顷)。研究以暖温带地区主要造林树种侧柏人工林为对象,将间伐措施与侧柏人工林碳吸收与碳排放问题结合起来,进行长期的、系统的研究。本研究为我国人工林经营提供了参考,研究结果具有一定的理论实践意义。

全文目录


摘要  5-7
Abstract  7-12
1. 引言  12-25
  1.1 研究背景及问题提出  12
  1.2 研究现状  12-23
    1.2.1 间伐研究进展  12-14
      1.2.1.1 间伐对林分生长的影响  13
      1.2.1.2 间伐对林分土壤的影响  13-14
    1.2.2 森林植被碳储量研究  14-18
      1.2.2.1 碳通量观测  14-15
      1.2.2.2 森林资源清查法  15-17
      1.2.2.3 模型模拟法  17-18
    1.2.3 森林土壤碳储量研究  18-19
      1.2.3.1 研究方法  18
      1.2.3.2 研究进展  18-19
    1.2.4 森林生态系统碳排放研究  19-23
      1.2.4.1 土壤呼吸研究进展  19-21
      1.2.4.2 树干呼吸研究进展  21-23
  1.3 研究目的和意义  23-25
2. 试验地概况及研究方法  25-32
  2.1 试验地概况  25
  2.2 研究方法  25-31
    2.2.1 固定样地设置  25-26
    2.2.2 试验方法  26-30
      2.2.2.1 植被层碳储量及其增加量调查  26-27
      2.2.2.2 凋落物的测定  27
      2.2.2.3 土壤层取样  27-28
      2.2.2.4 腐殖层碳储量调查  28
      2.2.2.5 土壤呼吸、异氧呼吸  28-29
      2.2.2.6 凋落物呼吸  29
      2.2.2.7 树干呼吸  29-30
      2.2.2.8 林分生产力  30
    2.2.3 数据分析  30-31
  2.3 技术路线  31-32
3. 结果与分析  32-84
  3.1 不同间伐强度林分碳储量  32-35
    3.1.1 林分碳储量分配  32-34
    3.1.2 细根碳储量及其生产力分配  34
    3.1.3 腐殖层碳储量  34-35
  3.2 土壤碳储量  35-36
  3.3 不同间伐强度林分碳储量增加量  36-39
  3.4 不同间伐强度林分年凋落量  39-40
  3.5 不同间伐强度林分碳排放  40-82
    3.5.1 土壤呼吸  40-51
      3.5.1.1 土壤及其组分平均呼吸速率  40-42
      3.5.1.2 土壤呼吸季节动态格局  42-43
      3.5.1.3 土壤温度季节动态格局  43-44
      3.5.1.4 土壤含水量季节动态格局  44-45
      3.5.1.5 土壤呼吸及其环境因子拟合方程确定  45-47
      3.5.1.6 土壤呼吸与土壤温度关系分析  47-50
      3.5.1.7 土壤呼吸与土壤含水量关系分析  50-51
    3.5.2 土壤根系呼吸  51-58
      3.5.2.1 根呼吸季节变化  51-53
      3.5.2.2 土壤根呼吸及其环境因子拟合方程确定  53-54
      3.5.2.3 根呼吸与土壤温度关系分析  54-56
      3.5.2.4 根呼吸与土壤含水量关系分析  56-58
    3.5.3 异氧呼吸  58-63
      3.5.3.1 异氧呼吸季节动态  58
      3.5.3.2 异氧呼吸及其环境因子拟合方程确定  58-59
      3.5.3.3 异氧呼吸与土壤温度关系分析  59-61
      3.5.3.4 异氧呼吸与土壤含水量关系分析  61-63
    3.5.4 土壤凋落物呼吸  63-68
      3.5.4.1 凋落物呼吸季节格局  63
      3.5.4.2 凋落物呼吸及其环境因子拟合方程确定  63-64
      3.5.4.3 凋落物呼吸与土壤温度相关关系分析  64-66
      3.5.4.4 凋落物呼吸与土壤含水量相关关系分析  66-68
    3.5.5 生长季土壤呼吸及其组分对比  68
    3.5.6 土壤呼吸及其组分日变化  68-72
      3.5.6.1 土壤呼吸日变化  68-69
      3.5.6.2 异养呼吸日变化  69-70
      3.5.6.3 根系呼吸日变化  70-71
      3.5.6.4 凋落物呼吸日变化  71-72
    3.5.7 树干呼吸  72-81
      3.5.7.1 树干平均呼吸速率  72
      3.5.7.2 树干呼吸极季节动态变化  72-73
      3.5.7.3 大气温度、树干温度季节动态变化  73-74
      3.5.7.4 大气湿度、树干湿度季节动态变化  74-75
      3.5.7.5 树干呼吸及其环境因子拟合方程确定  75-76
      3.5.7.6 树干呼吸与温度、湿度关系的分析  76-79
      3.5.7.7 树干呼吸空间变化  79
      3.5.7.8 树干呼吸方向的动态变化  79-80
      3.5.7.9 树干呼吸方向的动态变化  80-81
    3.5.8 侧柏人工林CO_2年排放量  81-82
  3.6 不同间伐强度侧柏林生产力  82-84
4. 讨论  84-89
  4.1 地上部分碳库  84-85
  4.2 林分碳库年增加量  85
  4.3 年调落量和土壤有机碳储量  85-86
  4.4 土壤呼吸  86-87
  4.5 树干呼吸  87-89
5.结论  89-91
6.展望  91-92
参考文献  92-102
个人简介  102-103
成果清单  103-104
导师简介（一）  104-106
导师简介（二）  106-108
致谢  108

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中图分类: > 农业科学 > 林业 > 林业基础科学 > 森林生物学 > 森林生态学
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