格氏栲人工林和杉木人工林碳吸存與碳平衡

1、第43卷第3期2007年3月林業(yè)科學(xué)SCIENTIASILVAESINICAEVol143No13Mar.2007格氏栲人工林和杉木人工林碳吸存與碳平衡楊玉盛1陳光水1王義祥2謝錦升3楊少紅3鐘羨芳1(11福建省亞熱帶資源與環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室福建師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院福州35000721福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院福州35000231福建農(nóng)林大學(xué)林學(xué)院福州350003)關(guān)鍵詞:格氏栲杉木碳吸存碳平衡中圖分類號(hào):S791127019S7181554文獻(xiàn)

2、標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):10017488(2007)03011305收稿日期:20060116?；痦?xiàng)目:高校優(yōu)秀青年教師獎(jiǎng)項(xiàng)目福建省重大基礎(chǔ)研究項(xiàng)目(2000F004)教育部重點(diǎn)科研項(xiàng)目。CarbonSequestrationBalanceinCastanopsiskawakamiiCunninghamialanceolataPlantationsinSubtropicalChinaYangYusheng1ChenGuangshui1Wa

3、ngYixiang2XieJinsheng3YangShaohong3ZhongXianfang1(11FujianKeyLabatyofSubtropicalResourcesEnvironmentsSchoolofGeographicalSciencesFujianNmalUniversityFuzhou35000721FujianAcademeofAgriculturalSciencesFuzhou35000231Schoolof

4、FestryFujianAgricutureFestryUniversityFuzhou350002)Abstract:Toprovidepotentialimplicationsofspeciesionfcarbonplantationdifferencesincarbonsequestrationpatternecosystemproduction(NEP)weredeterminedbetweentwo36yearoldplant

5、ationsofbroadleavedspeciesCastanopsiskawakamiiCunninghamialanceolatainSanmingFujian.Annualcarbonsequestrationwas13163961599tC#hm2a1respectivelyintheC.kawakamiitheC.lanceolataamongwhichtheannualbiomassCincrementthelitterf

6、allproductionwasevenlydistributed.Totheannualcarbonsequestrationthecontributionofstem(woodplusbark)incrementwasmuchlowerthatofbranchincrementwasmuchhigherintheC.kawakamiithanintheC.lanceolata(2616%versus4013%1115%versus0

7、13%).Inbothplantationtheabovebelowgroundlitterfallaccounted60%40%respectivelyftheannuallitterfallproductionwhichwasestimated71183tC#hm2a1intheC.kawakamii31554tC#hm2a1intheC.lanceolata.Annualsoilheterotrophicrespirationwa

8、sresponsiblefaClossof5198321984t#hm2a1fromsoiltoatmosphereintheC.kawakamiitheC.lanceolatarespectively.Carbonbalanceanalysisshowedtherewereapositiveecosystemproduction(Csink)7165631615tC#hm2a1ftheC.kawakamiitheC.lanceolat

9、arespectively.FthepurposeofcarbonmanagementC.kawakamiimightbeamesuitablespeciesthanC.lanceolatainlocalregion.Keywds:CastanopsiskawakamiiCunninghamialanceolatacarbonsequestrationcarbonbalance森林是陸地生態(tài)系統(tǒng)中最大的碳庫其碳貯量占全球陸地總碳貯量的4

10、6%(Watsonetal.2000)。因而開展森林生態(tài)系統(tǒng)碳平衡動(dòng)態(tài)研究對(duì)于科學(xué)預(yù)測(cè)森林對(duì)全球碳平衡和氣候變化的作用具有重要意義并已成為國(guó)際陸地碳循環(huán)研究的熱點(diǎn)。目前國(guó)外有關(guān)國(guó)家、區(qū)域及生態(tài)系統(tǒng)水平的森林碳平衡的研究較多大多集中于溫帶森林和熱帶森林(Graceetal.1995Gouldenetal.1996Yamamotoetal.2001)。近10年來我國(guó)在森林碳平衡方面亦已有一定研究。在國(guó)家尺度上方精云等(2001)對(duì)我國(guó)50年

11、來森林碳庫、平均碳密度和CO2源匯功能變化進(jìn)行了研究劉國(guó)華等(2000)、周玉榮等(2000)、王效科等(2001)也分別利用森林資源清查資料從不同角度對(duì)我國(guó)森林生態(tài)系統(tǒng)的碳貯量和碳密度進(jìn)行了分析。在區(qū)域尺度上張娜等(2003)、焦秀梅等(2005)、曹軍等(2002)和張德全等(2002)分別對(duì)長(zhǎng)白山自然保護(hù)區(qū)、福建省、湖南省、海南省和山東省森林碳儲(chǔ)量動(dòng)態(tài)進(jìn)行了研究在不同森林生態(tài)系統(tǒng)水平上李意德等(1998)對(duì)海南島尖峰嶺熱帶山地雨林

12、生態(tài)系統(tǒng)的碳儲(chǔ)量、CO2的排放以及生態(tài)系統(tǒng)碳平衡進(jìn)行了研究方晰等(2002)對(duì)會(huì)同森林定位站第二代杉木(Cunninghamialanceolata)人工林速生階段的碳密度、碳儲(chǔ)量及其空間分布特征和碳平衡進(jìn)行了研究劉建軍等(2003)對(duì)秦嶺定位站油松(Pinustabulaeformis)、銳齒櫟(Quercusaliena)等主要森林類型的土壤呼吸及土壤碳循環(huán)進(jìn)行了研究王金葉等(2000)對(duì)青海云杉(Piceacrassifolia)

13、林的碳匯功能及其碳平衡進(jìn)行了研究方精云等(2006)對(duì)北京東靈山3種溫帶森林生態(tài)系統(tǒng)大儲(chǔ)量、碳通量和碳平衡進(jìn)行了研究。工林喬木層凈碳吸存量中生物量?jī)粼隽亢涂萋湮?凋落物與死細(xì)根)歸還量各約占50%(表1)表明在此生長(zhǎng)階段枯落物歸還量和喬木層生物量?jī)粼隽繉?duì)喬木層碳匯貢獻(xiàn)相當(dāng)。格氏栲人工林干材(干皮)生物量增量占喬木層凈碳吸存量的2616%遠(yuǎn)低于杉木人工林(4013%)格氏栲人工林的枝和根生物量增量占喬木層凈碳吸存量的比例(1115%和71

14、9%)則均高于杉木人工林(013%和615%)。這與2個(gè)樹種生物學(xué)特性差異有關(guān)。格氏栲和杉木人工林的地上和地下枯落物碳年歸還量均約占年碳總歸還量的60%和40%左右表明中亞熱帶枯落物歸還中雖然細(xì)根歸還占有重要位置但凋落物仍然占據(jù)主要地位。表1不同森林喬木層碳年凈吸存量Tab.1Annualcarbonsequestrationofthearblayersofthetwostst#hm2a1項(xiàng)目Item格氏栲Castanopsiskawa

15、kamii杉木Cunninghamialanceolata干物質(zhì)DrymatterCCarbon干物質(zhì)DrymatterCCarbon葉Leaf01382011890112301066枝Branch21680115620103501018干Stem61728313464105521283皮Bark01573012830167201378根Root21059110770182101431小計(jì)Subtotal1214226145651460

16、31045凋落物碳年歸還量Annnualcarbonreturnthroughlitterfall81966414124145721106死細(xì)根碳年歸還量Annualcarbonreturnthroughdeadfineroots51548217712189211448小計(jì)Subtotal141514711837134931554喬木層凈吸存量Csequestrationofarblayer26193613163912180961599

17、表2森林生態(tài)系統(tǒng)碳平衡的估算Tab.2Carbonbudgetestimationinthefestecosystemt#hm2a1項(xiàng)目Item格氏栲Castanopsiskawakamii杉木CunninghamialanceolataCCO2CCO2碳凈吸存量sequestration13163950101061599241196土壤異養(yǎng)呼吸Soilheterotropicrespiration5198321193821984101

18、941凈生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)量ecosystemproduction7165628107231615131255312生態(tài)系統(tǒng)碳平衡36年生格氏栲人工林和杉木人工林凈碳匯(凈生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)量NEP)分別為71656和31615tC#hm2a1即每年可分別凈固定CO2281072和131255t#hm2a1均表現(xiàn)出碳匯功能0。而格氏栲人工林的凈碳匯是杉木人工林的211倍(表2)。4結(jié)論與討論格氏栲人工林喬木層碳年凈吸存量(131639t#hm2a1

19、)與我國(guó)熱帶林(14155t#hm2a1)和常綠闊葉林(12129t#hm2a1)的平均水平接近(周玉榮等2000)但高于尖峰嶺熱帶山地雨林(81615t#hm2a1)(李意德等1998)和亞熱帶35年生青岡(Cyclobalanopsisglauca)常綠闊葉林(71754t#hm2a1)(李銘紅等1996)。杉木人工林喬木層碳年凈吸存量(61599t#hm2a1)則小于我國(guó)暖性針葉林的平均水平(7197t#hm2a1)(周玉榮等20

20、00)及本試驗(yàn)地33年生福建柏(Fokieniahodginsii)人工林(91907t#hm2a1)(何宗明等2003)但高于會(huì)同10年生杉木人工林(51496t#hm2a1)(方晰等2002)而與本試驗(yàn)地27年生杉木林(61691t#hm2a1)相近(楊玉盛等2003c)。本研究中格氏栲喬木層碳年吸存量高于杉木人工林的這與格氏栲人工林喬木層的碳積累速率大且高碳積累持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)(杉木人工林喬木層碳吸存的數(shù)量成熟齡為20年而格氏栲人工林的

21、則至33年生時(shí)仍未達(dá)數(shù)量成熟)有關(guān)(楊玉盛等2006a)。目前我國(guó)有關(guān)森林土壤異養(yǎng)呼吸的研究很少。目前僅有李意德等(1998)和方精云等(2006)進(jìn)行過相關(guān)報(bào)道。周玉榮等(2000)雖然報(bào)道了我國(guó)森林碳平衡狀況但其中土壤呼吸和土壤異養(yǎng)呼吸數(shù)據(jù)借用國(guó)際研究數(shù)據(jù)。本研究通過挖壕溝法排除根系呼吸而得到土壤異養(yǎng)呼吸(楊玉盛等2006b)格氏栲人工林土壤異養(yǎng)呼吸年通量與熱帶林(6193tC#hm2a1)(周玉榮等2000)和尖峰嶺熱帶山地雨林(

22、71352tC#hm2a1)(李意德等1998)相近但高于常綠落葉闊葉林(4190tC#hm2a1)、硬葉常綠闊葉林(3192tC#hm2a1)(周玉榮等2000)、白樺(Betulaplatyphylla)林(2178tC#hm2a1)及遼東櫟(Quercusliaotungensis)林(3149tC#hm2a1)(方精云等2006)杉木人工林則低于暖性針葉林(3175tC#hm2a1)(周玉榮等2000)和油松林(1181tC#h