基于CO2FIX模型的燕山北部山地華北落葉松人工林碳動(dòng)態(tài)研究.pdf

1、我國(guó)擁有世界上面積最大的人工林,在吸收大氣CO2方()但人工林的碳匯功能是一個(gè)動(dòng)態(tài)變化的過(guò)程,并受到撫育間伐及其輪伐期的影響,從生物量碳、土壤碳和木質(zhì)林產(chǎn)品碳等方面來(lái)全面認(rèn)識(shí)人工林的碳匯作用及其動(dòng)態(tài)變化過(guò)程具有重要的科學(xué)和現(xiàn)實(shí)意義。本研究以我國(guó)華北地區(qū)山地主要樹(shù)種華北落葉松為研究對(duì)象,通過(guò)CO2FIXV.2模型模擬方法,從林分尺度研究燕山北部山地華北落葉松人工林及其木質(zhì)林產(chǎn)品的碳動(dòng)態(tài),同時(shí)通過(guò)分別設(shè)置不同的輪伐期、溫度及降水情景模式,研

2、究了輪伐期、溫度及降水變化對(duì)華北落葉松人工林碳動(dòng)態(tài)的影響。研究的主要結(jié)果為:
　　 (1)在承德圍場(chǎng)地區(qū)現(xiàn)行的輪伐期體制下,華北落葉松人工林總碳儲(chǔ)量以輪伐期(50年)為周期呈現(xiàn)周期性變化,變化范圍大致在150-200t·hm-2之間。在每個(gè)周期內(nèi),總碳儲(chǔ)量表現(xiàn)為先降低,然后升高,最后降低的整體趨勢(shì)。在華北落葉松人工林三個(gè)碳庫(kù)中,土壤碳儲(chǔ)量、生物碳儲(chǔ)量、木質(zhì)林產(chǎn)品碳儲(chǔ)量對(duì)總碳儲(chǔ)量的貢獻(xiàn)率的均值分別為77％、17%和6%。同時(shí),在林

3、分發(fā)展的不同時(shí)期,各碳庫(kù)對(duì)總碳儲(chǔ)量的貢獻(xiàn)率有所不同。
　　 (2)華北落葉松人工林生物碳儲(chǔ)量隨時(shí)間呈周期性變化,變化范圍在0-55t·hm-2之間。在每個(gè)周期內(nèi),生物碳儲(chǔ)量呈波浪式的消長(zhǎng);土壤碳儲(chǔ)量在每個(gè)周期內(nèi)變化規(guī)律一致,土壤碳先降低后波浪式上升,最后恢復(fù)到接近初始的水平,碳儲(chǔ)量變化范圍大致在130-160t·hm-2之間。同時(shí),土壤碳以輪伐期(50年)為周期隨時(shí)間有整體下降的趨勢(shì),后一周期較前一周期下降約2%;木質(zhì)林產(chǎn)品總碳

4、儲(chǔ)量隨著時(shí)間的延長(zhǎng)呈逐漸增加的趨勢(shì)。木質(zhì)林產(chǎn)品的各個(gè)碳庫(kù)按照碳儲(chǔ)量的大小排序?yàn)?長(zhǎng)期填埋場(chǎng)＞長(zhǎng)期產(chǎn)品＞垃圾場(chǎng)＞中期產(chǎn)品＞能量(薪材)＞短期產(chǎn)品。
　　 (3)華北落葉松人工林在林分初期表現(xiàn)為碳源,約5年后成為碳匯,其后大部分時(shí)間(約5-45年)表現(xiàn)為碳匯,在林分后期(約46-50年)表現(xiàn)為較強(qiáng)的碳源。從年平均凈碳平衡來(lái)看,華北落葉松人工林在成林后是一個(gè)明顯的碳匯,年平均凈碳平衡在1.0t·hm-2左右。
　　 (4)在研

5、究地區(qū),天然楊樺次生林轉(zhuǎn)化為華北落葉松人工林的一個(gè)輪伐期內(nèi)(50年),每公頃華北落葉松人工林共約截存250噸碳,約70%的碳通過(guò)凋落物和采伐剩余物的方式進(jìn)入土壤,其余30%進(jìn)入木質(zhì)林產(chǎn)品加工制造使用過(guò)程。森林截存碳的70%進(jìn)入土壤碳庫(kù),輪伐期結(jié)束后,共有約相當(dāng)于森林截存碳71%的碳通過(guò)土壤呼吸釋放到大氣中,土壤成為大氣的一個(gè)輕微的碳源。森林截存碳的30%進(jìn)入木質(zhì)林產(chǎn)品碳庫(kù),輪伐期結(jié)束后,約11%儲(chǔ)存在林產(chǎn)品碳庫(kù)中,19%通過(guò)林產(chǎn)品分解和

6、能量燃燒的方式回歸大氣。輪伐期結(jié)束后,生物碳儲(chǔ)量約為零,林產(chǎn)品碳儲(chǔ)量約為27噸,土壤碳儲(chǔ)量比造林前減少約2噸。
　　 (5)30年、40年、50年、60年、70年輪伐期下華北落葉松人工林的總碳儲(chǔ)量都在180t·hm-2左右,沒(méi)有明顯的差異,但是不同輪伐期下總碳貯量在各碳庫(kù)中的分配有較明顯的差異。輪伐期加長(zhǎng)有助于生物碳儲(chǔ)量的增加,而林產(chǎn)品碳庫(kù)與此相反,縮短輪伐期有助于林產(chǎn)品碳的積累。土壤碳儲(chǔ)量適宜的輪伐期長(zhǎng)度大約為50年,過(guò)短或過(guò)