兴安落叶松天然碳密度与碳平衡研究.pdf

摘 要 兴安落叶松林是北半球高纬度地区广泛分布的植被类型之一，其碳汇功能在寒温 带地区具有重要的地位。本研究采用样地清查和异速生长法测算乔木层生物量、收获 法估算林下植被生物量和凋落物现存量，收集法测定年凋落物量，结合各组分的含碳 率，计算了森林碳密度（植被层、碎屑层和土壤层）和碳年固定量及其分配格局，精 确估算了碳库能力。同时利用 LI-6400/9 ，采用挖壕沟法分类土壤呼吸，测定了土壤 CO 释放速率，估算出土壤呼吸年释放量，进而量化了不同龄组兴安落叶松天然林的 2 碳源/汇能力。主要研究结果如下： 1.杜香-兴安落叶松从幼龄—成熟林，乔木层和林下植被层生物量分别在 -2 -2 98.63-249.46 和 2.10-6.01 t·hm 之间，植被层总生物量为 104.64-254.56 t·hm 。乔木 层生物量随着年龄增大而增加，林下植被层呈“U ”型分布，中龄林最小，幼龄林最 大，植被层总生物量呈增加的趋势。 2.有机碎屑生物量从幼龄—成熟林为 15.17-48.46 t·hm-2 。其中，凋落物现存量为 13.79-38.86 t·hm-2 ，占碎屑生物量的 67.46-90.86% ；木质物残体生物量为 1.39-13.43 t·hm-2 。随着龄组的增大，有机碎屑生物量和凋落物现存量呈增加趋势，木质物残体 生物量从幼龄林开始，增加到中龄林达到最大值，之后下降并逐渐趋于平缓。 3.不同龄组兴安落叶松林年凋落量在 0.81-1.37 t·hm-2 之间。大小顺序为：成熟林 ＞幼龄林＞近熟林＞中龄林，呈“U ”型分布。落叶是年凋落量的主体，占 53.11-74.12% 。 4.兴安落叶松林净初级生产力为 8.81-10.81 t·hm-2·a-1 ，净初级生产力随着龄组的 增大而降低。乔木层年净生产力(年凋落量和乔木层生物量净增量)所占比例最高，为 72.97-90.88%，其次是灌木层和草本层（分别为 3.93-12.66%和 4.82-17.49% ），最低是 藓被层（0-1.25% ）。 5.兴安落叶松单木各器官碳含量为：叶＞枝＞干＞皮＞根。除了成熟林外，灌木 层＞草本层＞凋落物层。乔、灌、草三层碳含量均有：地上器官＞地下器官。凋落物 层碳含量为：未分解层＞半分解层。随年龄的变化，乔木层树叶、树皮和粗根碳含量 呈单峰曲线，灌木层和凋落物层碳含量随年龄增大而增大，土壤层的碳含量随着土层 厚度的增加而递减。 2 6.土壤呼吸速率与地表空气温度和 5cm 土壤温度相关显著（R 0.6303 ）。实测土 2 壤温度和空气温度均与瞬时（30min ）土壤温度和空气温度有显著线性相关(R ＞ 0.7068)。 7.从幼龄林到成熟林，兴安落叶松林碳密度分别为 211.16 、389.08、330.77 和 435.2 t·hm-2 ，土壤层＞乔木层＞碎屑层＞灌木层＞草本层＞藓被层，分别占 60.91-74.82%、 21.60-33.36% 、2.34-5.91% 、0.19-0.89%、0.05-0.35%和 0-0.01% 。乔木层、植被层、 碎屑层碳密度随着年龄的增大呈增加的趋势，总碳密度和土壤层碳密度大小顺序为： 成熟林＞中龄林＞近熟林＞幼龄林。 8.兴安落叶松林年碳固定量从幼龄到成熟龄为 4.02-4.85 t·hm-2·a-1 ，其中，植被年 净增量为 3.43-4.82 t·hm-2·a-1 ；凋落物归还量为0.38-0.59 t·hm-2·a-1 。土壤年释放量为 2.12-3.24 t·hm-2·a-1 。随着龄组的增大，森林年碳固定量和植被年碳净增量呈降低趋势， 凋落物碳归还量呈“U ”形分布。 9.森林碳平衡估算结果为：从幼龄林到成熟林，兴安落叶松林都是大气 CO2 的 “汇”，碳汇分别为2.56 、2.23 、0.92 和 0.9 t·hm-2·a-1 。可见，不同年龄的森林碳汇 能力有明显差异。 关键词：