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为揭示河北太行山区不同林分类型养分积累固碳能力的差异,以河北太行山中南部的栓皮栎-侧柏混交林、油松林、栓皮栎林以及刺槐林为研究对象。通过布设标准样地、野外调查及室内试验分析等方法测定不同林分类型的生物量、养分含量、植被含碳率及土壤有机碳含量等指标,并对该区典型林地的生物量、养分储量、碳储量以及立地状况进行比较。为河北太行山区的植被恢复重建以及合理的树种配置提供理论依据。主要研究结果如下:
(1)不同林分类型总生物量中油松林生物量最大,为113.64t/hm2,刺槐林生物量最小,为34.26t/hm2。不同林分类型乔木层生物量表现为:栓皮栎林>油松林>混交林>刺槐林。灌草层生物量介于2.95~5.98t/hm2,其中油松林灌草层生物量最大,栓皮栎林灌草层生物量最小。枯落物层不同林分类型生物量与总生物量趋势相同。
(2)不同林分类型植被和枯落物层各养分含量表现为:全N>全K>全P。乔木树种不同器官的养分含量均以树叶最大,树干最小。灌草养分含量介于15.61~21.82g/kg。全N含量最大的是刺槐林,最小的是混交林。全P含量最大的是栓皮栎林,最小的是刺槐林。全K含量最大的是刺槐林,最小的是栓皮栎林。枯落物层养分含量介于12.52~18.80g/kg。各林分类型土壤养分含量表现为:全K>全N>全P,且随着土层的加深呈降低趋势。
(3)不同林分类型乔木层对土壤养分的富集能力表现为:刺槐>栓皮栎>油松>混交林。各器官中树叶对土壤养分的富集能力最强,而树干对土壤养分的富集能力最弱。
(4)不同林分类型养分储量乔木层排序为:栓皮栎>油松>混交林>刺槐,且总体表现为树干的养分储量最大。灌草层养分储量油松林最大,栓皮栎林最小。除刺槐林外,其它林分类型枯落物养分储量均表现为未分解层>半分解层。各林分类型中混交林土壤养分储量最大为25.88t/hm2,油松林的最小为18.60t/hm2。各森林生态系统养分储量的排序为:混交林(26.91t/hm2)>栓皮栎林(24.99t/hm2)>剌槐林(24.90t/hm2)>油松林(19.56t/hm2)。在养分储量的空间分布上,土壤层的养分储量要远高于其它层次。
(5)不同林分类型乔木层各器官含碳率在45.16%-64.61%之间,且均表现为树根的含碳率最低。油松各器官含碳率均高于其他乔术类刑。灌草层地上部分含碳率范围介于51.11%~53.63%,地下根系含碳率介于48.50%~56.03%。枯落物层含碳率平均值最大的是油松林46.35%,最小的是混交林38.63%。不同层次未分解层含碳率>半分解层含碳率。4种林分类型中刺槐林土壤有机碳含量均值最大,为7.06g/kg,栓皮栎林最小为3.80g/kg。随着土层的加深,各种林分类型的土壤有机碳均有所减少。
(6)不同林分类型乔木层中油松林的碳储量最大,为53.85t/hm2,刺槐林碳储量最小,为10.10t/hm2。灌草层碳储量介于1.83~3.23t/hm2。枯落物层碳储量介于4.76~9.99t/hm2。土壤层碳储量排序为:刺槐林(29.47t/hm2)>混交林(21.55t/hm2)>油松林(16.91t/hm2)>栓皮栎林(16.54t/hm2)。各森林生态系统碳储量排序为:油松林(83.98t/hm2)>栓皮栎林(76.74t/hm2)>混交林(60.05t/hm2)>刺槐林(46.77t/hm2)。
(7)森林生态系统碳储量与氮储量、磷储量及钾储量之间存在极显著正相关(P<0.01)。
(8)采用隶属函数法,对不同森林生态系统进行比较,得出各森林生态系统得分的排序为:栓皮栎林(0.81)>油松林(0.60)>混交林(0.47)>刺槐林(0.43)。
(1)不同林分类型总生物量中油松林生物量最大,为113.64t/hm2,刺槐林生物量最小,为34.26t/hm2。不同林分类型乔木层生物量表现为:栓皮栎林>油松林>混交林>刺槐林。灌草层生物量介于2.95~5.98t/hm2,其中油松林灌草层生物量最大,栓皮栎林灌草层生物量最小。枯落物层不同林分类型生物量与总生物量趋势相同。
(2)不同林分类型植被和枯落物层各养分含量表现为:全N>全K>全P。乔木树种不同器官的养分含量均以树叶最大,树干最小。灌草养分含量介于15.61~21.82g/kg。全N含量最大的是刺槐林,最小的是混交林。全P含量最大的是栓皮栎林,最小的是刺槐林。全K含量最大的是刺槐林,最小的是栓皮栎林。枯落物层养分含量介于12.52~18.80g/kg。各林分类型土壤养分含量表现为:全K>全N>全P,且随着土层的加深呈降低趋势。
(3)不同林分类型乔木层对土壤养分的富集能力表现为:刺槐>栓皮栎>油松>混交林。各器官中树叶对土壤养分的富集能力最强,而树干对土壤养分的富集能力最弱。
(4)不同林分类型养分储量乔木层排序为:栓皮栎>油松>混交林>刺槐,且总体表现为树干的养分储量最大。灌草层养分储量油松林最大,栓皮栎林最小。除刺槐林外,其它林分类型枯落物养分储量均表现为未分解层>半分解层。各林分类型中混交林土壤养分储量最大为25.88t/hm2,油松林的最小为18.60t/hm2。各森林生态系统养分储量的排序为:混交林(26.91t/hm2)>栓皮栎林(24.99t/hm2)>剌槐林(24.90t/hm2)>油松林(19.56t/hm2)。在养分储量的空间分布上,土壤层的养分储量要远高于其它层次。
(5)不同林分类型乔木层各器官含碳率在45.16%-64.61%之间,且均表现为树根的含碳率最低。油松各器官含碳率均高于其他乔术类刑。灌草层地上部分含碳率范围介于51.11%~53.63%,地下根系含碳率介于48.50%~56.03%。枯落物层含碳率平均值最大的是油松林46.35%,最小的是混交林38.63%。不同层次未分解层含碳率>半分解层含碳率。4种林分类型中刺槐林土壤有机碳含量均值最大,为7.06g/kg,栓皮栎林最小为3.80g/kg。随着土层的加深,各种林分类型的土壤有机碳均有所减少。
(6)不同林分类型乔木层中油松林的碳储量最大,为53.85t/hm2,刺槐林碳储量最小,为10.10t/hm2。灌草层碳储量介于1.83~3.23t/hm2。枯落物层碳储量介于4.76~9.99t/hm2。土壤层碳储量排序为:刺槐林(29.47t/hm2)>混交林(21.55t/hm2)>油松林(16.91t/hm2)>栓皮栎林(16.54t/hm2)。各森林生态系统碳储量排序为:油松林(83.98t/hm2)>栓皮栎林(76.74t/hm2)>混交林(60.05t/hm2)>刺槐林(46.77t/hm2)。
(7)森林生态系统碳储量与氮储量、磷储量及钾储量之间存在极显著正相关(P<0.01)。
(8)采用隶属函数法,对不同森林生态系统进行比较,得出各森林生态系统得分的排序为:栓皮栎林(0.81)>油松林(0.60)>混交林(0.47)>刺槐林(0.43)。