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基于森林资源清查资料的福建省竹林生态系统服务功能研究

作　者: 张华
导　师: 范少辉
学　校: 中国林业科学研究院
专　业: 森林培育
关键词: 福建省 生态系统服务 碳储量 产品供给 水源涵养 土壤保持 固碳释氧
分类号: S718.5
类　型: 博士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


竹林不仅具有重要的经济价值，还具有水源涵养、土壤保持、固碳释氧等重要服务功能。目前，竹林生态系统服务研究主要集中于样方尺度的野外试验监测研究，缺乏基于ARCGIS等空间技术的区域或全国尺度的研究。本研究以福建省竹林资源二类清查2010年度更新数据为基础，结合已有研究成果及气象、土壤、DEM等空间数据，利用ARCGIS软件，系统研究福建省竹林碳储量、产品供给、水源涵养、土壤保持和固碳释氧服务空间格局及其与主要环境因子的变化规律，旨在为福建竹林培育与经营、生态效益补偿、生态系统服务调控及竹产业布局提供数据支撑。主要研究结果如下：（1）碳储量：福建省竹林生态系统总碳储量达159.82×106t，竹林平均碳密度为146.56t·hm-2，均以土壤层为主体。竹林碳储量在地区和竹种间差异显著，整体表现为西部高于东部，毛竹林碳储量最高。竹林碳密度和碳储量随海拔、坡度变化分别呈现出以500-600m和25-35°为最高的单峰型变化。不同坡向、不同坡位间竹林碳密度差异不明显，但碳储量差异显著。福建省竹林碳储量价值达138.72×108元，其中土壤碳储量价值为109.21×108元，约占总价值的78.73%。（2）产品供给：福建省竹林年净初级生产力达226.16×105t·a-1，竹林单位面积年净初级生产力为20.59t·hm-2·a-1。竹林产品供给总价值达168.963×108元·a-1，单位面积竹林供给价值为1.575×104元·hm-2·a-1。各区县竹林年净初级生产力和产品供给价值呈现以闽北建瓯市和闽中永安市为中心向周边逐步降低的格局；竹林单位面积年净初级生产力及其产品供给价值呈现东部高于西部、南部高于北部格局。竹林年净初级生产力和产品供给价值在海拔、坡度、坡位等地形因子间差异显著，主要源于500-1000m、25-35、下坡和北坡的竹林；单位面积竹林年净初级生产力及其产品供给价值随海拔、坡度和坡位增大而降低。（3）水源涵养：福建省竹林涵养水源5.41×108t·a-1，以土壤层占主导，综合调节能力平均为50.43mm。竹林水源涵养功能整体呈现西高东低的分布格局。竹林水源涵养总量随海拔升高呈先上升后下降态势，但蓄水能力则随海拔升高而降低。竹林水源涵养量和水源涵养能力在1535°坡度范围内最高，且在小于35°坡度范围内随坡度增加而缓慢增加。竹林水源涵养量和水源涵养能力在阴坡较高，阳坡较低。坡位方面表现为下坡竹林水源涵养功能较好。福建省竹林生态系统年均水源涵养价值约为554.7×108元·a-1。（4）土壤保持：福建省竹林年保持土壤量25.26×108t·a-1，占潜在土壤侵蚀总量的98.78%，在空间分布上整体呈现显著的西高东低态势。竹林单位面积土壤保持能力空间差异较小，平均为2358.39t·hm-2·a-1。土壤保持量随海拔升高变化呈先上升后下降的正态分布，土壤保持能力则随海拔升高呈逐渐上升趋势，随坡度增加几乎呈线性增长，与坡向无明显关系。福建省竹林年土壤保持价值约为1097.67×108元。（5）固碳释氧：福建省竹林年固定CO2和释放O2量分别为3686.35×104t·a-1和2691.26×104t·a-1，单位面积竹林年固定CO2和释放O2量分别为34.36t·hm-2·a-1和25.09t·hm-2·a-1。各区县竹林固碳释氧功能整体呈西高东低、北高南低的分布格局，但单位面积竹林固碳释氧功能正好相反。固碳释氧总量和单位面积竹林固碳释氧量在竹种上分别以毛竹林和麻竹林最高；在土壤类型上，分别主要来自红壤区竹林和黄色砖红壤性红壤竹林；在地形上，固碳释氧总量主要集中于500-1000m海拔、25-35°坡度、下坡和北坡的竹林，单位面积竹林固碳释氧量分别随海拔和坡度的增加而降低。福建省竹林年固碳释氧总价值为133.88×108元·a-1，单位面积竹林年固碳释氧价值为1.248×104元·hm-2·a-1。（6）服务总价值：福建省竹林生态系统服务总价值达195.521×109元·a-1，单位面积竹林生态系统服务价值达18.225×104元·hm-2·a-1。竹林服务总价值和单位面积竹林服务价值在竹种上分别以毛竹林和绿竹林最高。不同地形因子间竹林服务总价值差异显著，但单位面积竹林服务总价值差异较小。竹林服务总价值在海拔、坡度和坡位上，主要来自500-1000m、25-35°和下坡的竹林，在坡向间差异较小。单位面积竹林服务价值一般以低海拔、低坡度的竹林为高。在土壤类型上，红壤区竹林约占竹林服务总价值的80.0%。本研究所得结论可为福建省实施竹林生态效益补偿、实现竹林生态效益和经济效益共赢，以及竹产业布局等宏观决策提供科学支撑。

全文目录


摘要  5-7
Abstract  7-19
第一章 绪论  19-43
  1.1 研究背景  19-20
  1.2 研究意义  20-21
  1.3 森林生态系统服务功能研究进展及评述  21-39
    1.3.1 森林生态系统服务功能评估体系研究进展  21-27
    1.3.2 国内外森林生态系统服务功能研究进展  27-31
    1.3.3 森林/竹林主要生态系统服务功能研究进展  31-37
    1.3.4 竹林生态系统服务功能研究展望  37-39
  1.4 研究方案  39-43
    1.4.1 研究目标  39
    1.4.2 主要研究内容  39-40
    1.4.3 研究技术路线  40-41
    1.4.4 竹林小班数据说明  41-43
第二章 研究区概况  43-52
  2.1 自然概况  43-45
    2.1.1 福建省地理位置  43
    2.1.2 地质地貌  43-44
    2.1.3 气候条件  44
    2.1.4 土壤条件  44
    2.1.5 林业资源  44-45
  2.2 社会经济概况  45-46
  2.3 竹产业概况  46-48
    2.3.1 全国竹产业  46-47
    2.3.2 福建省竹产业  47-48
  2.4 福建省竹资源分布特征  48-52
第三章 竹林碳储量及价值  52-79
  3.1 研究方法  52-56
    3.1.1 竹林生物量碳储量  53-54
    3.1.2 竹林枯落物碳储量  54-55
    3.1.3 竹林土壤碳储量  55
    3.1.4 竹林碳储量价值评估  55-56
  3.2 结果与分析  56-77
    3.2.1 竹林碳储量物质量  56-71
    3.2.2 竹林碳储量价值量  71-77
  3.3 小结  77-79
第四章 竹林产品供给功能及价值  79-110
  4.1 研究方法  79-82
    4.1.1 年净初级生产力  80-81
    4.1.2 产品供给价值  81-82
  4.2 结果与分析  82-109
    4.2.1 竹林产品供给物质量  82-97
    4.2.2 竹林产品供给价值量  97-109
  4.3 小结  109-110
第五章 竹林水源涵养功能及价值  110-138
  5.1 研究方法  110-121
    5.1.1 林冠层截留量  111-116
    5.1.2 枯落物层持水量  116-118
    5.1.3 土壤层蓄水量  118-121
    5.1.4 水源涵养总价值  121
  5.2 结果与分析  121-137
    5.2.1 竹林水源涵养功能  121-122
    5.2.2 竹林水源涵养功能空间格局  122-129
    5.2.3 竹林水源涵养功能与地形因子的关系  129-136
    5.2.4 竹林水源涵养价值  136-137
  5.3 小结  137-138
第六章 竹林土壤保持功能及价值  138-160
  6.1 研究方法  138-148
    6.1.1 土壤保持量估算  139
    6.1.2 降雨侵蚀力（R）  139-141
    6.1.3 土壤可蚀因子（K）  141-143
    6.1.4 坡长坡度因子（LS）  143-145
    6.1.5 地表植被覆盖因子（C）和土壤保持措施因子（P）  145-147
    6.1.6 土壤保持价值  147-148
  6.2 结果与分析  148-159
    6.2.1 竹林土壤侵蚀  148-151
    6.2.2 竹林土壤保持功能  151-154
    6.2.3 土壤保持功能与地形因子的关系  154-158
    6.2.4 土壤保持价值  158-159
  6.3 小结  159-160
第七章 竹林固碳释氧功能及价值  160-187
  7.1 研究方法  160-162
    7.1.1 固碳释氧物质量核算  161-162
    7.1.2 固碳释氧价值量核算  162
  7.2 结果与分析  162-186
    7.2.1 竹林固碳释氧物质量  162-174
    7.2.2 竹林固碳释氧价值量  174-186
  7.3 小结  186-187
第八章 福建省竹林生态系统服务功能总价值  187-200
  8.1 研究方法  187-188
  8.2 结果与分析  188-199
    8.2.1 各区县竹林生态系统服务功能总价值  188-192
    8.2.2 不同类型竹林生态系统服务功能总价值  192-193
    8.2.3 竹林生态系统服务功能总价值与地形因子的关系  193-197
    8.2.4 竹林生态系统服务功能总价值与土壤类型的关系  197-199
  8.3 小结  199-200
第九章 结论与讨论  200-211
  9.1 结论  200-203
  9.2 讨论  203-209
  9.3 展望  209-211
参考文献  211-226
在读期间的学术研究  226-227
致谢  227

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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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