珠江三角洲主要森林林下植被和區(qū)域森林生物量的研究.pdf

1、生物量作為生態(tài)系統(tǒng)中積累的植物有機(jī)物總量，是整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)運(yùn)行的能量基礎(chǔ)和營養(yǎng)物質(zhì)來源。研究森林生物量是研究森林生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)、能量流動(dòng)和生態(tài)系統(tǒng)健康、平衡的重要基礎(chǔ)。通常對(duì)森林生物量的研究大多數(shù)較為重視喬木層，對(duì)不同發(fā)育階段森林林下植被的研究較少。森林林下植被是森林生態(tài)系統(tǒng)的一個(gè)組成部分，其在森林生態(tài)系統(tǒng)營養(yǎng)元素的積累和循環(huán)、維持森林的生物多樣性以及森林的演替、發(fā)展等方面具有十分重要的生理生態(tài)作用。特別是在熱帶和亞熱帶，林下植被較為發(fā)

2、達(dá)，其作用不可忽視。而對(duì)不同發(fā)育階段林下植被生物量的研究是進(jìn)一步深入研究林下植被在森林生態(tài)系統(tǒng)中的作用和功能的基礎(chǔ)。區(qū)域森林生物量是森林固碳能力的重要指標(biāo)，是評(píng)估區(qū)域森林碳平衡的重要參數(shù)，其變化能反映區(qū)域人類活動(dòng)的強(qiáng)度。林下植被對(duì)不同發(fā)育階段森林總生物量的貢獻(xiàn)會(huì)在一定程度上影響區(qū)域森林生物量的估算。而選擇不同齡級(jí)的森林組擬合的生物量與蓄積量的回歸方程能提高區(qū)域森林生物量的估算精度。準(zhǔn)確地估算區(qū)域森林的生物量對(duì)研究區(qū)域陸地生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力

3、、碳循環(huán)、營養(yǎng)元素格局和區(qū)域人類活動(dòng)的強(qiáng)度有十分重要的意義。本文以珠江三角洲地區(qū)不同齡級(jí)的主要森林類型——馬尾松林和常綠闊葉林為研究對(duì)象，探討了森林林下植被生物量估算的樣方收獲技術(shù)，研究了不同齡級(jí)森林林下植被的生物量和碳、氮、磷的分布特征，分析了林下植被在森林不同發(fā)育階段對(duì)森林總生物量的影響程度。然后，改進(jìn)了區(qū)域森林生物量估算模型，提高了估算精度，并利用珠江三角洲3個(gè)時(shí)段的森林資源清查資料，估算了區(qū)域的森林生物量和碳儲(chǔ)量及其動(dòng)態(tài)變化。主

4、要結(jié)論如下： (1)利用Wiegert的方法測(cè)定研究區(qū)林下植被生物量取樣方案，得出0.25m2的小樣方為最佳取樣面積。但小樣方受邊界效應(yīng)的影響很大，會(huì)產(chǎn)生過高的生物量估計(jì)。通過分析了邊界效應(yīng)的影響和生物量相對(duì)平均值的變化，得出2m×1m是本研究的最佳樣方面積，而10個(gè)2m×1m的樣方能把標(biāo)準(zhǔn)誤差控制在生物量平均值的10％以內(nèi)。灌木生物量回歸方程所選取的3個(gè)自變量D2H、CH和PH中，CH與灌木生物量的相關(guān)性和以CH為自變量的線性回歸方程

5、的擬合度較其他2個(gè)變量好。而以PH為自變量的灌木生物量預(yù)測(cè)方程在實(shí)際操作中能提高研究的簡(jiǎn)便性和效率。以PH為自變量的林下草本層單位面積生物量的預(yù)測(cè)方程分別為Wu=11.65+4.25(PH)和WD=24.23+6.85(PH)。 (2)馬尾松林和常綠闊葉林林下植被物種多樣性和生物量的變化趨勢(shì)均為中齡林＞成熟林＞幼齡林，中齡的馬尾松林和常綠闊葉林的灌木層和草本層的物種多樣性Gleason指數(shù)和Shannon-Wiener指數(shù)都最高

6、。中齡林其林下植被生物量達(dá)到最大值，分別為24 t·hm-2和25 t·hm-2。森林林下植被生物量主要儲(chǔ)存在灌木層中。而整個(gè)林下植被地上部生物量約占各類森林整個(gè)林下生物量的60％。處于中幼林階段的馬尾松林和常綠闊葉林其林下植被生物量占森林總生物量的比重較大，達(dá)13.5％～33.3％之間。森林枯枝落葉層的生物量隨著森林齡級(jí)的增加呈現(xiàn)成熟林>中齡林>幼齡林的趨勢(shì)。 (3)主要森林類型植被層碳、氮、磷的分布特征：①馬尾松林和常綠闊葉

7、林各器官的C含量一般為樹干最高，樹葉最低。各齡級(jí)常綠闊葉林各器官的平均C含量略高于馬尾松林。而馬尾松林和常綠闊葉林各器官的N、P含量一般為樹葉最高，樹干最低。②馬尾松林和常綠闊葉林灌木層植物的枝莖、葉和根的平均含碳量相差不大。灌木層植物葉的平均含氮量(0.978％)是枝莖平均含氮量的2.41倍，是根平均含氮量的2.79倍。灌木層葉的平均含磷量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于枝莖和根，分別為它們的1.68倍和1.73倍。草本層地上部分的平均含碳量和平均含氮量略大

8、于地下部分。地上部分平均含磷量卻小于地下部分。③馬尾松林和常綠闊葉林的植被碳、氮主要儲(chǔ)存在喬木層中。林下灌木和草本層的碳、氮貯量在森林的不同發(fā)育階段所占的比例差異很大。而在幼齡的馬尾松林和常綠闊葉林中，林下灌木、草本層的碳、氮貯量占整個(gè)森林植被碳、氮貯量的比例，分別為26.95％、31.43％和16.39％、17.78％。但灌木、草本層的磷貯量占整個(gè)森林植被磷貯量的23.71％～71.88％之間，變化趨勢(shì)與氮貯量相似。從森林不同發(fā)育階段

9、來看，成熟的馬尾松林和常綠闊葉林其碳、氮、磷的貯量大于其中幼林的貯量。④馬尾松林的枯枝落葉層的碳、氮、磷的貯量都隨齡級(jí)的增加而增加。常綠闊葉林的枯枝落葉層的碳、磷貯量也隨著逐漸增加的趨勢(shì)。而氮含量呈現(xiàn)中齡林＞成熟林的趨勢(shì)。馬尾松林對(duì)N的養(yǎng)分利用率(106.7)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于常綠闊葉林(58.56)。常綠闊葉林枯枝落葉層的平均C／N比(27.81)小于馬尾松林(49.01)，有利于分解。⑤不同齡級(jí)的馬尾松林和常綠闊葉林其土壤的碳、氮的含量都隨著

10、土層的增加而減少。常綠闊葉林表層土壤的C／N比明顯低于馬尾松林，表明其土壤富含有機(jī)質(zhì)且分解較好。土壤的C／N比隨著齡級(jí)的增加降低的趨勢(shì)。 (4)珠江三角洲中幼林面積占森林總面積的80％以上，其林下植被生物量約占森林總生物量的33％左右，充分考慮林下植被生物量能提高區(qū)域森林生物量估算的精度。在1989-1993年、1994-1998年、1999-2003年3個(gè)研究時(shí)段間。珠江三角洲森林生物量共增加了14.67×106t。其中，馬尾松林、常

11、綠闊葉林和針闊混交林的生物量約占區(qū)域總生物量的80％，是區(qū)域森林生物量的主體;而中、幼林的生物量所占比例最大，達(dá)90％，但呈逐年下降趨勢(shì)。珠江三角洲快速城市化和經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)區(qū)域森林生物量的積累并沒有產(chǎn)生影響，區(qū)域森林面積基本保持不變，而區(qū)域森林生物量呈逐年增長趨勢(shì)，年增長率為1.2％。隨著珠江三角洲區(qū)域中、幼林不斷發(fā)育成熟，區(qū)域森林的生物量將不斷增加，其環(huán)境效應(yīng)也將不斷增強(qiáng)。 (5)在1989-2003年期間，珠江三角洲森林植被的

12、碳儲(chǔ)量共增加了16.14％。各個(gè)時(shí)間段中，馬尾松林和常綠闊葉林對(duì)森林碳儲(chǔ)量的貢獻(xiàn)最大，分別占各個(gè)時(shí)間段森林總碳儲(chǔ)量的60％左右。除疏林、灌木林的碳儲(chǔ)量出現(xiàn)負(fù)增長外，其他類型的森林碳儲(chǔ)量都呈現(xiàn)增長趨勢(shì)。幼齡林的碳儲(chǔ)量共下降了32.17N，而中齡林和成熟林的碳儲(chǔ)量都呈現(xiàn)增加趨勢(shì)，分別增加了21.16％和1.71倍。珠江三角洲森林碳儲(chǔ)量主要儲(chǔ)存在肇慶、惠州、江門和廣州，其森林碳儲(chǔ)量占整個(gè)地區(qū)森林林分碳儲(chǔ)量的91.42％～91.83％。從各市區(qū)