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喀斯特石漠化制约了中国南方喀斯特地区的发展,改善生态环境是该地区开发建设必须首要解决的重大课题。筛选适生、高效、乡土的高效特色林,进行林灌草植被修复、发展碳汇林产业,是缓解该地区人地矛盾、促进植物群落正向演替、减缓温室效应与调节区域碳平衡的有效方式。森林碳储量是森林碳汇价值估算、碳汇林选择和碳汇林产业培育研究的突破口与切入点,故依据自然地理学、恢复生态学、森林培育学、树轮生态学等学科基本原理,结合生态修复理论、生物异速增长理论、生态位理论,采用生物量相对生长方程法、树木年轮法、主成分分析、非线性回归分析、逐步回归分析和通径分析等方法,在代表中国南方喀斯特环境总体结构的贵州高原山区,选择毕节撒拉溪、关岭-贞丰花江、施秉喀斯特三类喀斯特生态环境类型为研究区,在2017年10月本底调查的基础上,甄选出研究区具有代表性的柚木(Tectona grandis)、柏木(Cupressus funebris)、翅荚香槐(Cladrastis platycarpa)-黄栌(Cotinus coggygria)、华山松(Pinus armandii)、亮叶桦(Betula luminifera)、华山松-亮叶桦、马尾松(Pinus massoniana)-南川椴(Tilia nanchuanensis)、马尾松-刺槐(Robinia pseudoacacia)、马尾松-杉木(Cunninghamia lanceolata)9种人工林分于2018年4月~2019年11月开展试验示范研究,每季度季中在三个研究区27个样地进行野外连续定位观测和数据采集,对1287份样品28个指标进行实验分析。论文紧紧围绕石漠化地区高效特色林碳储量特征与碳汇林产业培育基础前沿研究、共性关键技术研发、应用示范与产业化推广进行全链条设计、一体化部署、分模块推进研究工作。重点从高效特色林碳储量分配格局、功能性状对固碳能力的指示、碳汇林产业培育技术研发与应用示范及验证等方面进行系统研究,为国家石漠化治理林业工程提供科技参考。(1)不同林型均以乔木层和土壤层为主要碳库,灌、草、凋落物层占总碳库比重在3%以内;石漠化地区土壤浅薄、砾石含量高,导致土壤碳库相较乔木碳库未显示出明显优势;潜在-轻度石漠化地区,针阔混交林能够有效改善立地环境,增加凋落物和土壤碳储量;在中-强度石漠化地区,柚木林碳储量高度集中于乔木层且较其他林型具有显著优势,固碳效应强;在无-潜在石漠化地区,马尾松-南川椴混交林具有较高的固碳优势,马尾松-杉木混交林土壤碳库大,马尾松-刺槐混交林固碳效应较弱;乔木按径级结构、树龄结构的碳储量分配可以较好地解释不同石漠化地区、不同林型间乔木碳储量的变异。研究结果可为碳汇树种的选择提供理论依据。(2)高效特色林乔木层碳储量与地形因子海拔显著正相关、与气候因子年均温与年降水量极显著和显著负相关、与生物因子平均胸径和平均树高显著正相关;毕节撒拉溪研究区TN和SOC是影响乔木碳储量的主控因素,关岭-贞丰花江研究区,TN、TP、AP、AN和BD是影响乔木碳储量的主控因素,施秉喀斯特研究区,AK、TK和SOC是影响乔木碳储量的主控因素;石漠化地区土壤养分表聚效应明显,有利于森林碳储量的提高;华山松-亮叶桦针阔混交林有效改善了林下土壤养分状况;翅荚香槐-黄栌混交林土壤养分处于过饱和状态,降低了其固碳能力。研究结果可为石漠化地区森林碳储量影响因子研究提供参考、为碳汇林土壤养分调控提供依据。(3)植物形态性状(CWA,WD)、光合性状(Pmax,Fv/Fm)、元素性状(LNC、LPC、LKC、LCC、LC:N、Litter NC,、Litter PC、Litter KC、Litter CC、Litter C:N)以及土壤性状(RS)在不同林型间大部分存在显著性差异;LC:N、CWA、WD、Fv/Fm、LNC对植物固碳能力(CFR)有较好的指示效应;在潜在-轻度石漠化的毕节撒拉溪研究区,LNC与WD能够较好地指示植物固碳能力,在中-强度石漠化的关岭-贞丰花江研究区LC:N、CWA和Fv/Fm是植物固碳能力的主要指示性状,而无-潜在石漠化的施秉喀斯特研究区,WD、CWA是植被固碳能力的主要指示性状。未来可以通过这些性状的组合来评估碳汇树种固碳能力的大小,进行碳汇造林树种的选育与评价。(4)提出了碳汇监测技术(树芯钻取技术、树龄预测模型建立技术)、基于植物固碳能力的碳汇树种选择技术、林分密度调控与低效林改造技术;评估了各林型的碳汇效益,由于各林型以中龄林和近熟林为主,正处于生长发育高峰期,在合理经营培育下乔木碳储量还将持续增加,预期总碳汇价值达到27.71~79.74万元/hm2;2018年4月~2019年11月在三个研究区布局建设示范点进行技术应用示范验证,毕节撒拉溪示范面积为3.96 hm2(SLX1)、1.21 hm2(SLX2),关岭-贞丰花江示范面积为3.71 hm2(HJ1)、1.38 hm2(HJ2),施秉喀斯特示范面积为2.80hm2(SB1)、1.70 hm2(SB2),三个示范点均表现出较好的生态恢复态势。研究可为石漠化地区碳汇林产业培育提供技术支撑。