沿海馬尾松臺灣相思次生林生態(tài)系統(tǒng)生物量及碳貯量的研究.pdf

1、全球碳循環(huán)是全球氣候變化研究的核心問題之一，森林生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)是全球碳循環(huán)的重要組成部分，目前在全球碳循環(huán)的研究中還存在很大的不確定性，這種不確定性同樣存在于森林生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)的研究中，尤其表現(xiàn)在對區(qū)域森林生態(tài)系統(tǒng)碳庫大小及其與大氣CO2交換通量的估計上。因此準(zhǔn)確估計區(qū)域森林生態(tài)系統(tǒng)碳庫的大小及其相關(guān)碳庫之間的交換通量一直是森林生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)研究中的熱點與難點。本文以沿海馬尾松臺灣相思次生林為研究對象，重點在對該生態(tài)系統(tǒng)中林分的直徑結(jié)構(gòu)

2、規(guī)律、生物量估算、林分喬木層各器官含碳率和灌木層、草本層、枯落物以及土壤含碳率的測定、區(qū)域森林生態(tài)系統(tǒng)儲碳密度、碳儲量估算等方面進(jìn)行了研究，旨在探索基于森林資源調(diào)查數(shù)據(jù)來估算區(qū)域森林生態(tài)系統(tǒng)碳庫的合適方法，期待能夠為沿海區(qū)域尺度的森林生態(tài)系統(tǒng)碳庫功能和碳循環(huán)研究提供部分基礎(chǔ)研究數(shù)據(jù)，為在全球氣候變化的條件下沿海生態(tài)環(huán)境建設(shè)、制定區(qū)域森林生態(tài)系統(tǒng)碳匯管理對策以及為中國政府參與世界“碳匯貿(mào)易”談判提供依據(jù)和參考。 (1)林分直徑結(jié)構(gòu)

3、規(guī)律本文通過對沿海馬尾松臺灣相思次生林喬木樹種的直徑分布規(guī)律的研究結(jié)果和前人的研究結(jié)果一致，很好的說明了β分布密度函數(shù)科學(xué)地擬合沿海馬尾松相思樹次生林主要喬木樹種的直徑分布。孟憲宇等前人的研究說明，不論近似正態(tài)的直徑分布、或左偏、右偏乃至反J型的遞減直徑分布，使用β分布密度函數(shù)可以取得十分良好的擬合結(jié)果，且這個分布密度函數(shù)表現(xiàn)了很大的靈活性和良好的適應(yīng)性。 (2)生物量估算及其分布規(guī)律沿海馬尾松臺灣相思次生林中馬尾松的喬木層生物

4、量為55.5103 t·hm-2，其次為臺灣相思喬木層的生物量為46.544 t·hm-2，而林下植被灌木層和草本層所占的生物量比例很小，凋落物的生物量也不多，只有1.829 t·hm-2。利用10種數(shù)學(xué)模型擬合了沿海馬尾松臺灣相思林中的單木生物量與胸徑、樹高之間的相關(guān)關(guān)系回歸方程，結(jié)果表明均具有顯著水平。其中以冪回歸、直線回歸、二次方程式、三次方程式四類模型擬合的結(jié)果較為理想。從整體分析看以Power模型擬合的效果最佳，該模型對各樹種

5、各器官生物量和總生物量均具有很好的擬合效果，適用性強，與前人的研究具有相同的結(jié)論。又由于在Power模型中以胸徑(D)為自變量的擬合效果不如以胸徑-樹高(D2H)為自交量的擬合效果來得好。因此前人及本文所采用的方程均以胸徑-樹高(D2H)為自變量，其模型的相關(guān)系數(shù)都在0.9以上，尤其是林分總生物量的回歸方程的相關(guān)系數(shù)達(dá)到了0.97以上，具有極高的實用價值。在沿海馬尾松臺灣相思次生林中，馬尾松的生物量基本上呈正態(tài)分布。徑級為14cm～20

6、cm之間的立木生物量占總的馬尾松生物量的54.497％。而臺灣相思的生物量同樣也呈現(xiàn)正態(tài)分布的規(guī)律。其中徑級為12cm～20cm之間的立木生物量占總的臺灣相思生物量的65.481％。其中生物量最大的是徑級為12cm的臺灣相思立木，為9.11 t·hm-2，占該次生林中臺灣相思總生物量的19.591％。其他徑級的臺灣相思生物量則以該徑級的生物量為中心，逐漸向兩邊遞減?？傮w來說，在馬尾松與臺灣相思混交次生林中，馬尾松與臺灣相思在生物量方面都

7、是隨著徑級的增長而呈現(xiàn)出先增長后下降的正態(tài)分布格局。在馬尾松和臺灣相思次生林中，各徑級單株平均生物量隨胸徑的增大而增大，但各器官生物量所占比例隨著胸徑的變化呈現(xiàn)不同趨勢。馬尾松和臺灣相思在生物量各器官的分配中，都是以樹干的生物量為最大。枝、葉、根的生物量相對較少。馬尾松和臺灣相思樹的樹根的生物量雖然也隨著胸徑的增大而有所增加，但是增加的幅度非常小，基本保持不變，其占林木總生物量的比率都在20.000％左右。 (3)含碳率研究沿海

8、馬尾松臺灣相思次生林中臺灣相思含碳率的置信區(qū)間為[0.4578，0.4733]，而0.45不在此區(qū)間內(nèi)，而馬尾松的置信區(qū)間為[0.4888，0.5136]，0.5在此區(qū)間內(nèi)。由此可以得出結(jié)論，在研究沿海馬尾松臺灣相思次生林的碳儲量時，應(yīng)根據(jù)其實際測得的結(jié)果來計算，或者是用區(qū)間的平均數(shù)0.4656作為轉(zhuǎn)換系數(shù)來估算臺灣相思的碳儲量，而以區(qū)間的平均數(shù)0.5012作為轉(zhuǎn)換系數(shù)來估算馬尾松的碳儲量，減少誤差。 (4)碳儲量研究在沿海馬尾

9、松臺灣相思樹次生林中，馬尾松和臺灣相思的碳儲量基本上也呈正態(tài)分布。由于受生物量的影響，該生態(tài)系統(tǒng)中喬木層的碳儲量分布規(guī)律和生物量分布規(guī)律基本相似。沿海馬尾松臺灣相思次生林中喬木層的碳儲量為60.071t·hm-2，灌木層碳儲量為0.547t·hm-2，草本層碳儲量為0.113 t·hm-2。利用10種數(shù)學(xué)模型擬合了沿海馬尾松臺灣相思的單木碳儲量與胸徑、樹高之間的相關(guān)關(guān)系回歸方程，結(jié)果表明均具有顯著水平。其中以Quadratic，Cubi

10、c，Power，S-curve四類模型擬合的結(jié)果較為理想，相關(guān)系數(shù)都超過了0.99。在10種模型中，雖然各個模型對沿海馬尾松臺灣相思次生林中喬木層林木碳儲量的擬合效果都還好，但是其中以Power模型的擬合效果最好，且在實際操作和應(yīng)用中比較簡便易懂，因此我們采用以Power模型來作為估計林分喬木層碳儲量的回歸方程，具有極高的實用價值。土壤碳貯量和土壤含碳率一樣隨土層深度的增加而減少，土壤碳貯量土要集中于土壤表層。沿海馬尾松臺灣相思次生林0

11、-100cm土壤碳貯量為104.094 t·hm-2，其0-20cm土壤碳貯量為44.689 t·hm-2，占總碳貯量的42.931％，20-40cm土層碳貯量占總碳貯量的30.996％，40-60cm土壤層碳貯量占總碳貯量的19.027％，60-100cm土壤層碳貯量占總碳貯量的7.046％，其中0-40cm土壤碳貯量占總碳貯量的73.927％，因此，土壤表層(0-40cm)的碳貯量貢獻(xiàn)較大。 研究結(jié)果表明，沿海馬尾松臺灣相思