东莞森林生态系统有机碳库及其影响因子研究

来源 :华南农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:liangzhenghai
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森林生态系统碳库研究及林业碳汇计量与监测已经成为了全球变化研究的核心内容之一。对一个地区的森林生态系统碳库进行科学计量,可以客观地评价森林生态系统对减缓全球气候变暖的贡献以及林业生态建设的碳汇效益。广东省东莞市是珠江三角洲经济高速发展地区,减排压力巨大;同时,该市近年来加大对植树造林和植被恢复的投入,通过林业生态建设来改善环境,增加碳汇。本文以2 km×2 km的UTM网格为研究单元,对东莞市整个森林生态系统的碳库储量及其影响因子进行研究。通过植物样方调查、土壤和凋落物的实验分析获得数据,采用方差分析和相关分析等单元统计分析方法及主成分分析(PCA)、多响应置换过程分析(MRPP)、指示种分析(ISA)等多元统计分析方法,以及空间自相关和克里格插值(Kriging)等地统计学方法,计量了东莞市森林生态系统碳储量,分析了其空间分布规律以及多种因素对碳密度的影响效应。主要研究结论如下。 ⑴东莞森林碳储量总量为1293.42×104t,平均碳密度为231.30 t·hm-2。其中植被碳储量为4.71×106t,平均碳密度85.72 t·hm-2;凋落物碳储量为2.31×105t,平均碳密度为4.13 t·hm-2;0~100cm深度土壤碳储量为799.02×104t,平均碳密度142.89 t·hm-2。果林和阔叶混交林两类林型碳储量占总碳储量的65.16%,而其它林型的碳储量不足总量的一半。此外,疏林地、灌木林、苗圃地等未成林地碳密度为151.86 t·hm-2,碳储量为38.74×104t,占总碳储量的2.99%。 ⑵林型、林分起源、林种、郁闭度均对植被碳密度有显著影响(p<0.01),保存完好、郁闭度高、原生性强的天然林分比人工林分拥有更高的植被碳密度;林龄对人工林影响显著,人工林植被碳密度随着林分年龄增大反而减小。海拔、坡度、坡位对植被碳密度影响极显著(p<0.001),而坡向的影响不显著(p=0.1662),分布于坡位较高、坡度较大地段的植被碳密度高。经营措施对植被碳密度影响显著(p<0.001),人为干扰小的林分植被碳密度较高。 ⑶林型、林分起源、林种均对凋落物碳密度有极显著影响(p<0.001),林龄和郁闭度影响则不显著(p>0.05),天然林凋落物碳密度显著大于人工林,针叶林显著大于阔叶林。海拔高度和坡位对凋落物碳密度有显著的影响(p<0.01),而坡度和坡向影响不显著(p>0.05);凋落物碳密度的大小随着坡位和海拔梯度的下降而降低。经营措施对凋落物碳密度有极显著的影响(p<0.001),人为干扰小的碳密度较高。 ⑷林型、林种均对土壤有机碳密度有极显著影响(p<0.001),林分起源和林龄的影响不显著(p>0.05),物种丰富的混交林和自然保护区林等土壤有机碳密度较高,果林、竹林较低。土壤自然含水率和容重与土壤有机碳密度之间存在显著的负相关关系(p<0.01),而总孔隙度和电导率与土壤有机碳密度之间为显著的正相关关系(p<0.01);全氮、碱解氮、全磷含量与土壤有机碳密度之间存在显著正相关关系(p<0.01);海拔和坡度对土壤有机碳密度影响显著(p<0.01),而坡向、坡位对其影响不显著(p>0.05),海拔梯度高、坡度较大的地区土壤有机碳密度较高。不同的经营措施对土壤有机碳密度影响极显著(p<0.0001)。 ⑸主成分分析(PCA)显示,在各层土壤中全氮和有机碳含量均对第一、二主成分影响较大,说明土壤全氮含量与土壤有机碳含量对群落和土壤性质影响强烈。多响应置换过程分析(MRPP)表明,土壤有机碳含量对林下植物的分布和多度有显著的影响(p<0.05),而指示种分析(ISA)则发现了5个低有机碳含量生境和4个高有机碳含量生境的指示种,进一步说明了土壤有机碳含量对林下植物分布和多度的影响。 ⑹地统计学分析表明,不同土层有机碳含量的半方差函数值均较小。0~50 cm深度的土壤有机碳含量的最佳拟合模型为线性模型,表现出非常弱的空间结构特征;而50~100 cm层为指数模型,表现出中等强度的空间结构特征。各土层空间自相关指数MoranⅠ数值基本上接近0,表明空间上的正负自相关均不明显。这种结果进一步证明了控制土壤有机碳含量空间异质性的关键影响因素是林分因子,包括林分类型、林龄、凋落物状况等因素。经克里格插值绘制的各土层土壤有机碳含量分布图显示,0~25 cm与25~50 cm两层土壤有机碳含量变异特征差异较小,空间变异性小,依赖性小,破碎化程度较高;而50~75 cm与75~100 cm层的土壤有机碳含量变异特征较相似,空间依赖性相对较高,破碎化程度较低。
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