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摘要:森林抚育择伐通过改变林分密度进而改变林内微气候条件,使森林生态系统碳收支发生变化,其对森林生态系统碳收支的影响程度进一步揭示密度调控对人工林生态系统碳固持潜力的影响机制,并为今后探索合理的人工造林密度和营林作业方式提供科学依据。
1目的和意义
在全球关注环境问题、积极寻求增加碳储量、减少碳排放量途径的大背景之下,开展育林、造林工程尤为重要。其中,抚育择伐是广泛采用的营林措施之一,其通过改变林分密度进而使林内环境发生变化,导致固碳能力产生差异。森林抚育择伐通过改变林分密度能为林木创造良好的生长环境,减少林木枯损,优化森林结构,有利于林下植被生長和种群更新,从而提高森林的固碳潜能。如何规划合理的人工林造林密度,提高森林单位面积的固碳能力是我们当前急需解决的问题。然而,目前关于森林生态系统碳收支对林分密度的响应较为复杂,可能会受树种特性和林分年龄等多种因素的影响,这导致我们在确定碳汇林密度时尚缺少科学依据,故对其规律的认识尚需进行大量而深入的研究。
2国内外研究现状
2.1森林植被碳储量研究
森林生态系统植被碳层碳储量由乔木层、灌木层、草本层三部分组成。森林植被层碳储量高达282GtC,占全球植被碳储量的3/4以上。可见,森林植被层碳的固定或释放在一定程度上决定着大气CO2浓度变化。周玉荣等对我国森林植被碳储量进行估算,为6.2Pg,并研究发现植被碳储量主要集中在阔叶林(落叶、常绿)、暖温带针叶林、落叶松林和云冷杉林中,起碳汇作用。在中国,东北和西南两个区域的森林植被碳储量共占全国碳储量的50%以上。采伐导致森林植被密度降低,林内微环境的改变促进植被生长,促进植被对碳的固定。
2.2森林土壤碳储量研究
森林土壤碳库是森林生态系统碳库的主体,约占森林生态系统碳库的66.7%,其碳库是植被碳库的2.2倍。国外对森林土壤碳储量的研究起步较早并取得阶段性进步。1982年,Bohn重新估算的全球土壤碳库为2200Gt。国内对森林土壤碳储量的研究起步较晚,李克让等结合GIS技术,计算中国土壤碳储量为82.65Pg。林分密度的改变会导致土壤微气候、地上和地下生物量及土壤理化性质发生变化,进而会影响土壤对碳的固定作用。
2.3森林生态系统土壤呼吸碳释放
土壤呼吸是土壤碳库的主要通量途径,是大气CO2的重要来源,森林土壤呼吸量占森林生态系统总呼吸量的40-80%,平均每年向大气释放80.4PgC。研究表明,土壤温湿度是影响土壤呼吸的关键因子。在通常条件下,土壤呼吸速率与土壤温度呈正相关,而当土壤温度高达40-50℃时,土壤呼吸速率达到最大值,而后会下降。土壤温湿度对土壤呼吸的影响是一个错综复杂的过程,受多种环境因素的影响,二者在不同的环境条件下会各自发挥主导作用。目前,国内外关于土壤呼吸对森林密度调控的响应研究不尽相同,可能是由于研究区域、林分类型、密度大小和土壤呼吸测定时间不同导致的。
2.4森林生态系统碳收支研究概况
森林生态系统碳收支,即“碳源/汇”,是根据植被年净固碳量(GPP)与土壤异养呼吸年碳排放量之间的差值得到的,正值为“碳汇”,反之则为“碳源”。目前,国内外有关不同林分密度对森林生态系统碳收支的影响较薄弱。Powers等研究发现密度调控使北方硬阔叶林生态系统总碳储量降低21.0%-57.1%,且随林分密度减小,降低幅度加大,即高密度林分可以减少碳汇损失。国内学者对森林生态系统碳收支开展大量研究,Hu等预测,20052050年我国森林年均碳汇为90TgC/yr。方精云等研究发现,最近10年,参与森林碳循环的所有组分均表现为明显的碳汇,年总碳汇为186.7TgC/yr。
3结论
可见,丰富的森林资源在增加森林固碳、减缓温室效应等方面发挥着至关重要的作用。但在针对森林管理措施对固碳潜力的影响机制研究还不够深入,因此,有必要就抚育择伐等经营管理措施对森林碳固持潜力的影响进行深入系统的探析。
1目的和意义
在全球关注环境问题、积极寻求增加碳储量、减少碳排放量途径的大背景之下,开展育林、造林工程尤为重要。其中,抚育择伐是广泛采用的营林措施之一,其通过改变林分密度进而使林内环境发生变化,导致固碳能力产生差异。森林抚育择伐通过改变林分密度能为林木创造良好的生长环境,减少林木枯损,优化森林结构,有利于林下植被生長和种群更新,从而提高森林的固碳潜能。如何规划合理的人工林造林密度,提高森林单位面积的固碳能力是我们当前急需解决的问题。然而,目前关于森林生态系统碳收支对林分密度的响应较为复杂,可能会受树种特性和林分年龄等多种因素的影响,这导致我们在确定碳汇林密度时尚缺少科学依据,故对其规律的认识尚需进行大量而深入的研究。
2国内外研究现状
2.1森林植被碳储量研究
森林生态系统植被碳层碳储量由乔木层、灌木层、草本层三部分组成。森林植被层碳储量高达282GtC,占全球植被碳储量的3/4以上。可见,森林植被层碳的固定或释放在一定程度上决定着大气CO2浓度变化。周玉荣等对我国森林植被碳储量进行估算,为6.2Pg,并研究发现植被碳储量主要集中在阔叶林(落叶、常绿)、暖温带针叶林、落叶松林和云冷杉林中,起碳汇作用。在中国,东北和西南两个区域的森林植被碳储量共占全国碳储量的50%以上。采伐导致森林植被密度降低,林内微环境的改变促进植被生长,促进植被对碳的固定。
2.2森林土壤碳储量研究
森林土壤碳库是森林生态系统碳库的主体,约占森林生态系统碳库的66.7%,其碳库是植被碳库的2.2倍。国外对森林土壤碳储量的研究起步较早并取得阶段性进步。1982年,Bohn重新估算的全球土壤碳库为2200Gt。国内对森林土壤碳储量的研究起步较晚,李克让等结合GIS技术,计算中国土壤碳储量为82.65Pg。林分密度的改变会导致土壤微气候、地上和地下生物量及土壤理化性质发生变化,进而会影响土壤对碳的固定作用。
2.3森林生态系统土壤呼吸碳释放
土壤呼吸是土壤碳库的主要通量途径,是大气CO2的重要来源,森林土壤呼吸量占森林生态系统总呼吸量的40-80%,平均每年向大气释放80.4PgC。研究表明,土壤温湿度是影响土壤呼吸的关键因子。在通常条件下,土壤呼吸速率与土壤温度呈正相关,而当土壤温度高达40-50℃时,土壤呼吸速率达到最大值,而后会下降。土壤温湿度对土壤呼吸的影响是一个错综复杂的过程,受多种环境因素的影响,二者在不同的环境条件下会各自发挥主导作用。目前,国内外关于土壤呼吸对森林密度调控的响应研究不尽相同,可能是由于研究区域、林分类型、密度大小和土壤呼吸测定时间不同导致的。
2.4森林生态系统碳收支研究概况
森林生态系统碳收支,即“碳源/汇”,是根据植被年净固碳量(GPP)与土壤异养呼吸年碳排放量之间的差值得到的,正值为“碳汇”,反之则为“碳源”。目前,国内外有关不同林分密度对森林生态系统碳收支的影响较薄弱。Powers等研究发现密度调控使北方硬阔叶林生态系统总碳储量降低21.0%-57.1%,且随林分密度减小,降低幅度加大,即高密度林分可以减少碳汇损失。国内学者对森林生态系统碳收支开展大量研究,Hu等预测,20052050年我国森林年均碳汇为90TgC/yr。方精云等研究发现,最近10年,参与森林碳循环的所有组分均表现为明显的碳汇,年总碳汇为186.7TgC/yr。
3结论
可见,丰富的森林资源在增加森林固碳、减缓温室效应等方面发挥着至关重要的作用。但在针对森林管理措施对固碳潜力的影响机制研究还不够深入,因此,有必要就抚育择伐等经营管理措施对森林碳固持潜力的影响进行深入系统的探析。