華西雨屏區(qū)幾種植被恢復(fù)類型生態(tài)系統(tǒng)碳氮儲(chǔ)量及磷鉀狀況的研究.pdf

1、在全球氣候變暖背景下，森林生態(tài)系統(tǒng)碳、氮循環(huán)的相關(guān)研究成為科學(xué)熱點(diǎn)。華西雨屏區(qū)是“長(zhǎng)江流域的重要生態(tài)屏障”，研究不同植被恢復(fù)類型生態(tài)系統(tǒng)功能與效益的理想場(chǎng)所之一。本研究選擇華西雨屏區(qū)的中心區(qū)域一雅安雨城區(qū)為研究地，30a恢復(fù)的不同植被類型為研究對(duì)象，以典型樣地與標(biāo)準(zhǔn)木的外業(yè)調(diào)查與實(shí)驗(yàn)室分析測(cè)定相結(jié)合，對(duì)不同植被恢復(fù)類型生態(tài)系統(tǒng)碳、氮儲(chǔ)量進(jìn)行估算，對(duì)系統(tǒng)內(nèi)喬灌草植物的器官生物量及其碳、氮分配格局，土壤理化性質(zhì)與土壤有機(jī)碳組分等分析比較，探

2、討了華西雨屏區(qū)不同植被恢復(fù)類型的生態(tài)系統(tǒng)碳匯功能。研究主要結(jié)論如下:
　　(1)土壤剖面的調(diào)查結(jié)果顯示，受植被恢復(fù)造林時(shí)的坡改臺(tái)全面整地影響，林地土壤有效土層厚度＜50cm，發(fā)生層次分化不明顯，巖成土特征較重。森林植被恢復(fù)對(duì)表層0～20cm土壤的物理性質(zhì)（土壤密度、含水量、孔隙度等）有輕微改善;兩種針葉林下表層土壤pH與下層土壤相比下降了約0.8～1.0個(gè)單位;林地表層土壤有機(jī)質(zhì)和速效氮、磷、鉀含量大多高于荒草地，并有輕微的由上而

3、下逐漸降低的垂直剖面變化趨勢(shì)，30a的植被恢復(fù)，對(duì)林地土壤理化性質(zhì)的影響基本存在于表層0～20cm土壤層。
　　(2)幾種林分的密度為1200～1600株/hm2，慈竹林密度為500叢/hm2，水杉林林分平均樹(shù)高(21.3m)、胸徑(18.3cm)與材積量(422.9m3/hm2)等高于其他林分。五種森林植被恢復(fù)系統(tǒng)喬木層生物量數(shù)值上分為兩個(gè)層次，第一層:次生林、慈竹林、水杉林（170.240 t/hm2～193.743 t/hm

4、2），第二層榿木林與柳杉林(85.234 t/hm2～94.149t/hm2);林分器官生物量大致為:樹(shù)干＞樹(shù)根＞樹(shù)枝＞樹(shù)葉。碳、氮、磷、鉀的林分平均含量為:碳479.54g/kg、氮4.00 g/kg、磷0.58 g/kg、鉀3.41 g/kg;各林分碳儲(chǔ)量與生物量層次分化表現(xiàn)一致，慈竹林、水杉林、次生林為第一層，榿木林與柳杉林為第二層，兩層間碳儲(chǔ)量相差一倍左右;器官的平均碳含量為:樹(shù)干＞樹(shù)枝＞樹(shù)根＞樹(shù)葉，林分總碳儲(chǔ)量的57.6％～7

5、8.0％儲(chǔ)存在樹(shù)干中;林分的器官平均氮、磷、鉀含量均為樹(shù)葉＞樹(shù)枝＞樹(shù)根＞樹(shù)干;林分儲(chǔ)存的氮、磷、鉀量都＜1 t/hm2。
　　(3)灌木層生物量為榿木林(2.353t/hm2)顯著高于次生林(0.276 t/hm2);灌木平均碳含量448.96g/kg，碳儲(chǔ)量為榿木林＞次生林。草本層生物量以荒草地最大，次生林次之;草本平均碳含量407.08g/kg，碳儲(chǔ)量0.543 t/hm2～3.195 t/hm2間，最高的荒草地是最低的水杉林

6、的5.9倍;慈竹林內(nèi)無(wú)林下植物。氮、磷、鉀平均含量為:草本＞灌木＞喬木;氮、磷、鉀儲(chǔ)量合計(jì)（氮+磷+鉀）總量，灌木層為:榿木林＞次生林;草本層為:荒草地＞次生林＞水杉林＞榿木林＞柳杉林;次生林與榿木林內(nèi)的藤本生物量分別為榿木林0.545 t/hm2，次生林0.299 t/hm2。
　　(4)林地枯落物以枝葉為主，現(xiàn)存量平均5.416 t/hm2(1.826 t/hm2～9.565 t/hm2)，平均碳含量452.33 g/kg，平

7、均碳儲(chǔ)量2.47 t/hm2，現(xiàn)存量、碳含量與碳儲(chǔ)量均為柳杉林最高，水杉林最少，荒草地?zé)o枯落物積存。枯落物平均氮含量5.38 g/kg，平均氮儲(chǔ)量0.0305 t/hm2;平均磷含量0.55 g/kg，平均磷儲(chǔ)量0.0030 t/hm2，氮、磷均以慈竹林最高而水杉林最低;平均鉀含量2.92 g/kg，平均鉀儲(chǔ)量0.0126 t/hm2，水杉林最高而柳杉林最低;枯落物碳儲(chǔ)量隨現(xiàn)存量的升高而升高。
　　(5)土壤有由上而下的輕微剖面垂

8、直變化，主要的變化發(fā)生在0～20cm表土層。榿木林下表層土壤有機(jī)碳、全氮、全磷的含量高于其他剖面表層土，慈竹林次之，次生林、水杉林與荒草地相近;1m深土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量在56.737 t/hm2～104.821 t/hm2間，最高的榿木林約為最低的次生林的1.9倍;各植被下表層土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量占全剖面碳儲(chǔ)量39％～56％的比例，表聚性明顯，林地土壤更加突出。除次生林外，其余林地表層與剖面的土壤全氮、全磷儲(chǔ)量均高于荒草地，榿木林與慈竹林優(yōu)勢(shì)明顯

9、。
　　(6)土壤有機(jī)碳、氮組分的差異主要表現(xiàn)在表土層，各組分含量因植被類型的不同而不同，并分別與土壤總有機(jī)碳和全氮關(guān)系密切，垂直剖面上呈輕微遞減趨勢(shì)。表層土壤胡敏酸低于富里酸，腐殖酸(HA+FA)含量為闊葉林與慈竹林＞荒草地＞針葉林;森林植被恢復(fù)后，提高了表層土壤中易氧化碳、顆粒碳、水溶性碳、鹽溶性碳等組分的含量，對(duì)表層土壤水溶性氮、鹽溶性氮、水解性氮的含量也有一定的增加，榿木林表土中各有機(jī)碳、氮組分的增加較為突出;除榿木林外的

10、其它所有林地表層土壤微生物量碳、氮含量均低于荒草地;林地土壤的溶解性有機(jī)碳淋溶現(xiàn)象明顯。土壤胡敏酸、富里酸、易氧化碳、顆粒碳與土壤總有機(jī)碳間，土壤水溶性氮、鹽溶性氮、微生物量氮、堿解氮與全氮間，均存在較好的線性相關(guān)關(guān)系;土壤有機(jī)碳與氮、磷、鉀間均顯著（a＜0.05）相關(guān)，土壤密度與土壤有機(jī)碳間呈顯著(a＜0.05)負(fù)相關(guān)(r=-0.300)，pH、砂粉粒含量與土壤有機(jī)碳間的負(fù)相關(guān)未達(dá)顯著(a＞0.05);在粘重而機(jī)械組成相似的紫色土壤上

11、，有機(jī)碳分解與積累的差異與土壤質(zhì)地關(guān)系較小。
　　(7)幾種森林植被生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量平均154.031t/hm2(136.306t/hm2～180.235t/hm2)，是荒草地生態(tài)系統(tǒng)的約2.5倍，慈竹林、水杉林和榿木林優(yōu)勢(shì)明顯。系統(tǒng)內(nèi)植被、枯落物、土壤三大分庫(kù)在總碳庫(kù)中所占比例分別依次為:29.69％～59.99％、0.55％～3.71％、38.95％～68.83％，土壤碳庫(kù)所占比例小于全國(guó)和四川森林生態(tài)系統(tǒng)土壤層碳庫(kù)比例(74.

12、0％、83.2％);荒草地土壤碳庫(kù)占其總碳庫(kù)的約95％，使系統(tǒng)碳庫(kù)的抗干擾能力很弱。隨喬木生物量的增加，植被碳庫(kù)增加而土壤碳庫(kù)減小，具有落葉特征的榿木林土壤碳庫(kù)最大。各森林植被類型植被碳庫(kù)較大，其土壤碳庫(kù)與植被碳庫(kù)之比平均1.3(0.7～2.3∶1)，遠(yuǎn)低于荒草地的18.4;各森林生態(tài)系統(tǒng)碳庫(kù)是荒草地生態(tài)系統(tǒng)碳庫(kù)的2.2～2.9倍，碳匯功能明顯。幾種植被類型生態(tài)系統(tǒng)氮儲(chǔ)量在7.435 t/hm2～14.694 t/hm2間，榿木林最大，

13、荒草地最小;各系統(tǒng)的氮儲(chǔ)量分配均為:土壤氮庫(kù)＞枯落物氮庫(kù)＞植被氮庫(kù);最高的榿木林土壤氮庫(kù)是荒草地的1.6倍、次生林的2.0倍，氮儲(chǔ)存性能較好;幾種森林生態(tài)系統(tǒng)中土壤氮庫(kù)占總氮庫(kù)的63.3％～89.7％;荒草地土壤氮庫(kù)占總氮庫(kù)的99.3％;氮儲(chǔ)存庫(kù)比碳儲(chǔ)存庫(kù)更集中，也更脆弱。
　　綜上得出，30a森林植被恢復(fù)生態(tài)系統(tǒng)的碳、氮匯功能明顯優(yōu)于荒草地，但不同的林分類型其匯的能力有差異，植被是碳、氮的主要儲(chǔ)存庫(kù)，土壤碳、氮儲(chǔ)存庫(kù)有較大提升空