透光撫育對長白山中期“栽針保闊”紅松林碳收支的影響.pdf

1、伴隨著全球工業(yè)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，溫室氣體濃度不斷上升，森林生態(tài)系統(tǒng)作為陸地生態(tài)系統(tǒng)的組成部分對大氣環(huán)境的影響越來越重要。森林中碳收支的變化將直接影響到全球氣候的變化。因此，應(yīng)該探尋有效的森林經(jīng)營管理途徑，將更多的碳固定在森林生態(tài)系統(tǒng)之中，進(jìn)而提高或維持森林碳匯功能以期減緩全球氣候變化。闊葉紅松林作為我國東北溫帶地帶性頂極森林植被，具有蓄積量高、生態(tài)功能強(qiáng)、系統(tǒng)穩(wěn)定等特點(diǎn)。但由于歷史原因遭到嚴(yán)重的破環(huán)，因此如何恢復(fù)闊葉紅松林受到林業(yè)科學(xué)界的

2、普遍關(guān)注。
　　本文以我國東北長白山林區(qū)的中期“栽針保闊”紅松林（即1979年次生林林冠下栽植紅松，目前紅松林齡33年故稱其中期;1996年對該批紅松開展透光撫育試驗(yàn)，2012調(diào)查時透光撫育試驗(yàn)已達(dá)16年）為研究對象，通過對比分析5種透光撫育強(qiáng)度下（對照-栽針未采伐0.0％、輕度透光撫育-25％、中度透光撫育-50％、強(qiáng)度透光撫育-75％及上層皆伐-100.0％）（采伐強(qiáng)度指伐除上層闊葉樹蓄積比）紅松林的生態(tài)系統(tǒng)碳儲量（植被層、土

3、壤層及凋落物層）、土壤呼吸碳排放量、凈初級生產(chǎn)力與年凈固碳量及其生態(tài)系統(tǒng)凈碳收支，揭示透光撫育對中期“栽針保闊”紅松林生態(tài)系統(tǒng)碳收支的影響規(guī)律，以期篩選出能夠提高森林碳匯的經(jīng)營管理方式。主要研究結(jié)果表明:
　　(1)透光撫育使長白山中期“栽針保闊”紅松林植被碳儲量(68.38±1.78～97.40±2.98 t·C/hm2)顯著降低16.1％～29.8％(P＜0.05)，且3種透光撫育方式降低幅度相近(22.5％～29.8％)并大

4、于上層皆伐(16.1％)。其影響機(jī)制為:次生林冠下紅松碳儲量隨透光撫育強(qiáng)度增大而遞增（0.6～14.4倍），而上層闊葉樹種碳儲量卻隨透光撫育強(qiáng)度增大而遞減(-36.2％～-94.1％)，兩者的削漲關(guān)系導(dǎo)致各強(qiáng)度透光撫育降低幅度相近并大于上層皆伐。
　　(2)強(qiáng)度透光撫育與上層皆伐使長白山中期“栽針保闊”紅松林土壤碳儲量（131.2±15.7～234.6±20.3 t·C/hm2）顯著降低29.9％～36.9％(P＜0.05)，中度

5、透光撫育使紅松林碳儲量顯著提高(12.8％，P＜0.05)，而輕度透光撫育對其土壤碳儲量并無顯著影響（2.4％，P＞0.05）。其影響機(jī)制為:強(qiáng)度透光撫育與上層皆伐顯著降低了土壤碳含量，但同時也顯著提高了土壤容重，兩者綜合作用導(dǎo)致土壤碳儲量顯著降低;中度透光撫育顯著提高了其土壤碳含量，但同時也顯著降低了土壤容重，前者增加的趨勢大于后者降低的趨勢，兩者綜合作用導(dǎo)致土壤碳儲量顯著提高;而輕度透光撫育對土壤碳含量與土壤容重均無顯著影響，進(jìn)而對

6、土壤碳儲量也未產(chǎn)生顯著影響。
　　(3)強(qiáng)度透光撫育與上層皆伐使長白山中期“栽針保闊”紅松林生態(tài)系統(tǒng)碳儲量(212.90±19.59～310.06±23.40 t·C/hm2)顯著降低29.8％～30.3％(P＜0.05)，而輕、中度透光撫育對其生態(tài)系統(tǒng)碳儲量并無顯著影響（-7.8％～1.5％，P＞0.05），即輕、中度透光撫育能夠維持其生態(tài)系統(tǒng)碳儲量。且透光撫育也改變了生態(tài)系統(tǒng)碳儲量的分配格局，對照樣地與強(qiáng)度透光撫育樣地相一致，

7、土壤碳儲量約占2/3，植被碳儲量約占1/3;輕、中度透光撫育樣地土壤碳儲量約占3/4，植被碳儲量約占1/4;上層皆伐樣地土壤碳儲量約占3/5，植被碳儲量約占2/5。其影響機(jī)制為:輕、中度透光撫育顯著降低了植被碳儲量，但對土壤碳儲量并無顯著影響，結(jié)果導(dǎo)致兩者對生態(tài)系統(tǒng)碳儲量并無顯著影響;而強(qiáng)度透光撫育與上層皆伐均顯著降低了植被碳儲量與土壤碳儲量，進(jìn)而顯著降低了兩者的生態(tài)系統(tǒng)碳儲量。
　　(4)強(qiáng)度透光撫育顯著降低長白山中期“栽針保闊

8、”紅松林的植被凈初級生產(chǎn)力（6.74±0.69～8.96±0.64 t·hm-2·a-1）與年凈固碳量（2.97±0.11～4.07±0.30 t·C·hm-2·a-1）24.7％和27.0％(P＜0.05)，而輕、中度透光撫育與上層皆伐對兩者并無顯著影響(-10.5％～0.1％和-16.0％～-2.5％，P＞0.05)。其影響機(jī)制為:強(qiáng)度透光撫育顯著降低了喬木層與灌木層的凈初級生產(chǎn)力與年凈固碳量;輕、中度透光撫育顯著降低了喬木層的凈初

9、級生產(chǎn)力與年凈固碳量，但同時也顯著提高了草本層的凈初級生產(chǎn)力與年凈固碳量;上層皆伐僅顯著降低了灌木層的凈初級生產(chǎn)力與年凈固碳量。
　　(5)強(qiáng)度透光撫育與上層皆伐顯著降低長白山中期“栽針保闊”紅松林生長季節(jié)土壤呼吸CO2排放量（24.00±4.15～39.48±5.43 t·hm-2·yr-1）34.1％～39.2％(P＜0.05)，而輕、中度透光撫育對其并無顯著影響（-4.0％～-0.3％，P＞0.05）。其影響機(jī)制為:強(qiáng)度透光

10、撫育與上層皆伐顯著降低了各季節(jié)（春、夏、秋季）的土壤呼吸、自養(yǎng)呼吸及異養(yǎng)呼吸CO2排放量;輕度透光撫育僅顯著降低了春季的土壤異養(yǎng)呼吸CO2排放量;中度透光撫育對其各季節(jié)的土壤呼吸、自養(yǎng)呼吸及異養(yǎng)呼吸CO2排放量均無顯著影響。
　　(6)長白山中期“栽針保闊”紅松林經(jīng)過透光撫育16年后表現(xiàn)為碳的吸收匯（0.64±0.17～2.00±0.31 t C·hm-2·yr-1），其中，上層皆伐能夠顯著降低其生態(tài)系統(tǒng)的碳排放源強(qiáng)（111.5％

11、，P＜0.05），而中度、強(qiáng)度擇伐對其生態(tài)系統(tǒng)的碳排放源強(qiáng)并無顯著影響（P＞0.05）。輕度擇伐顯著提高了其生態(tài)系統(tǒng)的碳排放源強(qiáng)(32.6％，P＜0.05)?？傊?，上層皆伐16年后，不同擇伐條件下的長白山中期“栽針保闊”紅松林均表現(xiàn)為碳的吸收匯，且上層皆伐能夠顯著增加其碳匯效應(yīng)。
　　因此，從維持我國東北森林生態(tài)系統(tǒng)碳儲量考慮，對中期“栽針保闊”紅松林應(yīng)采取中、輕度擇伐比較適宜，但兩者并不能完全釋放冠下紅松的生長潛力，將延遲闊葉紅