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上海崇明岛水杉人工林生态系统碳动态研究

作　者: 庄红蕾
导　师: 刘春江
学　校: 上海交通大学
专　业: 园林植物与观赏园艺
关键词: 水杉 人工林 碳储量 年固碳量 温室气体
分类号: S791.35
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


森林生态系统在调节全球碳平衡、减缓大气中CO2等温室气体浓度上升以及维护全球气候等方面具有不可替代的作用。森林生态系统每年的固碳量约占整个陆地生态系统的三分之二（约占全球植被碳库的86%以上）。水杉（Metasequoia glyptostroboides）是我国特有的孑遗植物,具有优美的树形,在我国亚热带以及温带某些地区广泛分布,是长江中下游以及以南各省平原湖区造林和绿化的主要树种之一。由于水杉具有速生,适应性强等特点,也是碳汇林的主要造林树种。因此,在全球气候变化的环境下,可为水杉碳汇林的营建和管理提供基础数据及科学依据。在本项研究中,利用在上海崇明岛建立的水杉异速生长方程,并在2009年4月及2011年5月分别对上海崇明岛三个不同林龄（8、16、30年生）的水杉林分进行树高、胸径的测量调查,运用水杉异速生长方程估测碳储量及年净增长量,并利用静态箱/气相色谱法采集分析温室气体样品,综合崇明岛的气候因子数据,研究水杉人工林生态系统碳动态变化。主要研究结果有以下几个方面:第一,水杉幼龄林、中龄林和成熟林地上部分碳储量分别为13.11,29.76和64.93 t ha-1。随着林龄的增长,水杉碳储量呈现递增的趋势。经过比较分析可知,各地水杉生物量和碳储量研究结果有较大差异的主要原因是立地条件的不同,降雨量的差异是我国不同地区水杉生物量差异的主要因素。第二,地上部分年固碳量分别幼龄林为4.31 t C hm-1·yr-1,中龄林为2.83 t C hm-1·yr-1,而成熟林仅为2.54 t C hm-1·yr-1,年固碳量呈现递减趋势。第三,根据昼夜观测,水杉人工林土壤为CO2和N2O的源,为CH4的弱汇。CO2排放通量随温度升高而增强,N2O和CH4排放通量呈现昼低夜高的特点。第四,根据2011年6月-11月的原位观测结果,不同林龄水杉人工林土壤三种温室气体通量差异不大。幼龄林水杉林土壤CO2排放通量均值为363.09 mg·m-2·h-1,N2O排放通量为13.65μg·m-2·h-1,CH4为- 0.05 mg·m-2·h-1。中龄林土壤释放CO2和N2O与幼龄林相差甚小,平均值分别为369.26 mg·m-2·h-1和13.83μg·m-2·h-1,CH4通量为-0.06 mg·m-2·h-1。成熟林土壤释放CO2和N2O较前两者高,均值分别为387.88 mg·m-2·h-1和19.37μg·m-2·h-1,CH4为-0.08 mg·m-2·h-1。第五,温度和土壤有机碳含量是影响CO2排放通量的重要因素。CH4排放通量受温度影响较大,随着林龄的增加,土壤有机碳含量对CH4排放的影响增大。土壤含水量对CO2、N2O排放影响不明显。N2O在三种温室气体中含量最少,受波动较明显,温度、土壤含水量和土壤有机碳含量对其都有明显影响。CO2通量与N2O通量存在显著正相关关系。本研究的主要特点是,以三个不同年龄阶段水杉林为研究对象,从地上部分生物量和土壤温室气体排放两个方面来研究水杉人工林生态系统碳动态变化,为水杉碳汇林的营建与管理提供基础数据和理论依据。

全文目录


摘要  5-7
Abstract  7-13
第一章 绪论  13-34
  1.1 森林生态系统及全球碳循环  13-18
    1.1.1 全球气候变化与全球碳循环  13-15
    1.1.2 森林生态系统  15-17
    1.1.3 人工碳汇林的发展  17-18
  1.2 森林碳储量及计算方法  18-22
    1.2.1 森林碳储量计算方法  18-19
    1.2.2 森林碳储量概况  19-22
  1.3 森林土壤温室气体研究进展  22-31
    1.3.1 温室气体研究背景及进展  22-24
    1.3.2 温室气体研究方法介绍  24-28
    1.3.3 温室气体排放规律及主要影响因素  28-31
  1.4 试验地概况  31-32
  1.5 研究目的、意义和技术路线  32-34
    1.5.1 本研究的目的和意义  32-33
    1.5.2 本研究的技术路线  33-34
第二章 不同林龄水杉人工林生物量固碳量  34-42
  2.1 概述  34-35
  2.2 材料与方法  35-36
    2.2.1 试验样地的选择  35
    2.2.2 不同年份林分生长调查  35
    2.2.3 生物量方程选择  35-36
  2.3 结果与讨论  36-41
    2.3.1 不同水杉林分生长特点  36-37
    2.3.2 不同年份水杉林地上部分生物量及碳储量  37-38
    2.3.3 不同生物量方程估测结果比较  38-40
    2.3.4 水杉人工林地上部分年固碳量  40-41
  2.4 本章小结  41-42
第三章 不同林龄水杉人工林土壤温室气体排放格局  42-63
  3.1 概述  42-43
  3.2 材料与方法  43-46
    3.2.1 试验样地的选择  43
    3.2.2 试验方法  43-45
    3.2.3 数据处理方法  45-46
  3.3 结果与讨论  46-61
    3.3.1 土壤温室气体昼夜排放特点  46-50
    3.3.2 水杉人工林土壤温室气体不同季节排放格局  50-53
    3.3.3 水杉人工林土壤温室气体排放与环境因子的关系  53-61
  3.4 本章小结  61-63
第四章 总结与展望  63-65
  4.1 总结  63-64
  4.2 展望  64-65
参考文献  65-72
致谢  72-73
硕士期间发表或录用的论文  73

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中图分类: > 农业科学 > 林业 > 森林树种 > 针叶树类 > 水杉
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