巖溶區(qū)森林群落次生演替序列的碳儲量與格局特征研究——以重慶市中梁山為例.pdf

1、森林是陸地生態(tài)系統(tǒng)最大的碳庫，同時也是全球碳循環(huán)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，在氣候變化中有著重要的科學(xué)研究意義。區(qū)域森林往往是由不同林齡或演替階段的林分斑塊組成的，不同演替序列對森林碳動態(tài)具有顯著的影響，森林植被群落在很大程度上決定著生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能，植被群落的演替對碳吸收和轉(zhuǎn)化表現(xiàn)出不同的能力。本研究選取中梁山這一典型的巖溶石漠化植被恢復(fù)地區(qū)作為研究對象，結(jié)合遙感過程耦合模型GLOPEM-CEVSA的理論和研究方法，同時針對不同土地覆蓋類型調(diào)整模

2、型的初始值，擇優(yōu)方案輸入?yún)?shù)；綜合考慮土壤溫濕度效應(yīng)以及土壤化學(xué)組成，優(yōu)化研究區(qū)的Q10取值；以遙感過程耦合模型模擬為手段，估算斑塊尺度下森林植被群落的凈初級生產(chǎn)力、凈生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力以及異養(yǎng)呼吸，探尋中梁山退耕還林森林恢復(fù)工程對碳增匯的生態(tài)價值，以期評估各植被群落類型的碳儲量變化和時空變異規(guī)律，為巖溶石漠化地區(qū)的管理提供科學(xué)依據(jù)和理論指導(dǎo)。研究結(jié)果表明：
　　1)綜合考慮中梁山土壤有機物數(shù)量、環(huán)境的溫度與濕度等因素的影響，將Q10

3、值進行參數(shù)本地化。結(jié)果顯示：1996年、2001年、2007年和2013年的Q10均值分別為2.106、2.210、2.123、2.112。草地的Q10值最大，標(biāo)準(zhǔn)差相對最小；森林植被標(biāo)準(zhǔn)差相對較低，土壤呼吸的溫度敏感性較高；農(nóng)田土壤呼吸的溫度敏感性最小，標(biāo)準(zhǔn)差相對最高；灌叢的Q10值和標(biāo)準(zhǔn)差均處于森林植被和農(nóng)田之間。
　　2)中梁山巖溶地區(qū)1996年8月-2013年8月陸地生態(tài)系統(tǒng)NPP最高值出現(xiàn)在1996年的8月，森林群落次生

4、林NPP總量平均值達到了501.223×107 gC?month-1，常綠針葉林的占地面積比例最大，其NPP總量達到了201.625×107 gC·month-1。各類植被中 NPP均值大小關(guān)系是：闊葉林（73.160gC/m2·month-1）＞常綠針葉林（64.011 gC/m2·month-1）＞灌叢（49.770 gC/m2·month-1）＞草地（31.280 gC/m2·month-1）＞農(nóng)田（28.430 gC/m2·mo

5、nth-1）＞建設(shè)用地(18.069gC/m2·month-1)＞水域(13.265 gC/m2·month-1)。
　　3)總體來看，中梁山巖溶區(qū)的森林群落次生林系統(tǒng)多年NEP均值為正值，表現(xiàn)為大氣 CO2碳匯，對減緩森林生態(tài)系統(tǒng)的碳源效應(yīng)起到了明顯的正面作用。中梁山森林群落NEP負(fù)值區(qū)主要分布在中軸山地區(qū)域，散片分布于山地西翼上，NEP正值區(qū)主要分布于中梁山兩翼上，特別是中梁山東翼。從陸地生態(tài)系統(tǒng)中各植被類型單位面積NEP平均

6、值來看，其大小關(guān)系為：闊葉林＞常綠針葉林＞灌叢＞農(nóng)田＞草地＞建設(shè)用地＞水域。
　　4)研究區(qū)2013年的異養(yǎng)呼吸在0.599~2.353 gC/m2?day-1之間浮動，平均值為0.602 gC/m2?day-1，2007年異養(yǎng)呼吸的波動范圍為0.595~2.35 gC/m2?day-1，平均值為0.597gC/m2?day-1，2001年異養(yǎng)呼吸的波動范圍0.586~2.288 gC/m2?day-1，平均值為0.588 gC/

7、m2?day-1，1996年的異養(yǎng)呼吸在0.605~2.373 gC/m2?day-1之間變動，平均值為0.607 gC/m2?day-1，土壤異養(yǎng)呼吸隨年份的變化趨勢比較穩(wěn)定，日總量相差不明顯，土壤異養(yǎng)呼吸量與溫度呈顯著正相關(guān)，溫度在一定程度上影響著研究區(qū)森林生態(tài)系統(tǒng)的土壤異養(yǎng)呼吸速率。
　　5)中梁山巖溶次生林區(qū)不同演替階段群落，包括草本群落（Y1）、常綠灌叢群落（Y2）、亞熱帶竹林群落（Y3）、常綠落葉闊葉林群落（Y4）、馬

8、尾松杉木常綠針葉林群落（Y5）、柏木常綠針葉林群落（Y6）。森林群落次生自然恢復(fù)演替序列NPP值大小關(guān)系是：Y1＜Y2＜Y6＜Y5＜Y4，NEP值表現(xiàn)為Y1＜Y6＜Y2＜Y5＜Y4，隨著自然恢復(fù)演替階段的推進，NEP值總體上表現(xiàn)出先上升后下降的趨勢。中梁山土壤異養(yǎng)呼吸的波動范圍在1.137~1.498 gC/m2?d-1之間，柏木常綠針葉林群落（Y6）的土壤異養(yǎng)呼吸速率最高，而亞熱帶竹林群落（Y3）的土壤異養(yǎng)呼吸速率最低。竹林作為一種重