華西雨屏區(qū)幾種植被恢復(fù)類型生態(tài)系統(tǒng)碳氮儲量及磷鉀狀況的研究.pdf

1、在全球氣候變暖背景下，森林生態(tài)系統(tǒng)碳、氮循環(huán)的相關(guān)研究成為科學(xué)熱點。華西雨屏區(qū)是“長江流域的重要生態(tài)屏障”，研究不同植被恢復(fù)類型生態(tài)系統(tǒng)功能與效益的理想場所之一。本研究選擇華西雨屏區(qū)的中心區(qū)域一雅安雨城區(qū)為研究地，30a恢復(fù)的不同植被類型為研究對象，以典型樣地與標準木的外業(yè)調(diào)查與實驗室分析測定相結(jié)合，對不同植被恢復(fù)類型生態(tài)系統(tǒng)碳、氮儲量進行估算，對系統(tǒng)內(nèi)喬灌草植物的器官生物量及其碳、氮分配格局，土壤理化性質(zhì)與土壤有機碳組分等分析比較，探

2、討了華西雨屏區(qū)不同植被恢復(fù)類型的生態(tài)系統(tǒng)碳匯功能。研究主要結(jié)論如下:
　　(1)土壤剖面的調(diào)查結(jié)果顯示，受植被恢復(fù)造林時的坡改臺全面整地影響，林地土壤有效土層厚度＜50cm，發(fā)生層次分化不明顯，巖成土特征較重。森林植被恢復(fù)對表層0～20cm土壤的物理性質(zhì)（土壤密度、含水量、孔隙度等）有輕微改善;兩種針葉林下表層土壤pH與下層土壤相比下降了約0.8～1.0個單位;林地表層土壤有機質(zhì)和速效氮、磷、鉀含量大多高于荒草地，并有輕微的由上而

3、下逐漸降低的垂直剖面變化趨勢，30a的植被恢復(fù)，對林地土壤理化性質(zhì)的影響基本存在于表層0～20cm土壤層。
　　(2)幾種林分的密度為1200～1600株/hm2，慈竹林密度為500叢/hm2，水杉林林分平均樹高(21.3m)、胸徑(18.3cm)與材積量(422.9m3/hm2)等高于其他林分。五種森林植被恢復(fù)系統(tǒng)喬木層生物量數(shù)值上分為兩個層次，第一層:次生林、慈竹林、水杉林（170.240 t/hm2～193.743 t/hm

4、2），第二層榿木林與柳杉林(85.234 t/hm2～94.149t/hm2);林分器官生物量大致為:樹干＞樹根＞樹枝＞樹葉。碳、氮、磷、鉀的林分平均含量為:碳479.54g/kg、氮4.00 g/kg、磷0.58 g/kg、鉀3.41 g/kg;各林分碳儲量與生物量層次分化表現(xiàn)一致，慈竹林、水杉林、次生林為第一層，榿木林與柳杉林為第二層，兩層間碳儲量相差一倍左右;器官的平均碳含量為:樹干＞樹枝＞樹根＞樹葉，林分總碳儲量的57.6％～7

5、8.0％儲存在樹干中;林分的器官平均氮、磷、鉀含量均為樹葉＞樹枝＞樹根＞樹干;林分儲存的氮、磷、鉀量都＜1 t/hm2。
　　(3)灌木層生物量為榿木林(2.353t/hm2)顯著高于次生林(0.276 t/hm2);灌木平均碳含量448.96g/kg，碳儲量為榿木林＞次生林。草本層生物量以荒草地最大，次生林次之;草本平均碳含量407.08g/kg，碳儲量0.543 t/hm2～3.195 t/hm2間，最高的荒草地是最低的水杉林

6、的5.9倍;慈竹林內(nèi)無林下植物。氮、磷、鉀平均含量為:草本＞灌木＞喬木;氮、磷、鉀儲量合計（氮+磷+鉀）總量，灌木層為:榿木林＞次生林;草本層為:荒草地＞次生林＞水杉林＞榿木林＞柳杉林;次生林與榿木林內(nèi)的藤本生物量分別為榿木林0.545 t/hm2，次生林0.299 t/hm2。
　　(4)林地枯落物以枝葉為主，現(xiàn)存量平均5.416 t/hm2(1.826 t/hm2～9.565 t/hm2)，平均碳含量452.33 g/kg，平

7、均碳儲量2.47 t/hm2，現(xiàn)存量、碳含量與碳儲量均為柳杉林最高，水杉林最少，荒草地?zé)o枯落物積存?？萋湮锲骄?.38 g/kg，平均氮儲量0.0305 t/hm2;平均磷含量0.55 g/kg，平均磷儲量0.0030 t/hm2，氮、磷均以慈竹林最高而水杉林最低;平均鉀含量2.92 g/kg，平均鉀儲量0.0126 t/hm2，水杉林最高而柳杉林最低;枯落物碳儲量隨現(xiàn)存量的升高而升高。
　　(5)土壤有由上而下的輕微剖面垂

8、直變化，主要的變化發(fā)生在0～20cm表土層。榿木林下表層土壤有機碳、全氮、全磷的含量高于其他剖面表層土，慈竹林次之，次生林、水杉林與荒草地相近;1m深土壤有機碳儲量在56.737 t/hm2～104.821 t/hm2間，最高的榿木林約為最低的次生林的1.9倍;各植被下表層土壤有機碳儲量占全剖面碳儲量39％～56％的比例，表聚性明顯，林地土壤更加突出。除次生林外，其余林地表層與剖面的土壤全氮、全磷儲量均高于荒草地，榿木林與慈竹林優(yōu)勢明顯

9、。
　　(6)土壤有機碳、氮組分的差異主要表現(xiàn)在表土層，各組分含量因植被類型的不同而不同，并分別與土壤總有機碳和全氮關(guān)系密切，垂直剖面上呈輕微遞減趨勢。表層土壤胡敏酸低于富里酸，腐殖酸(HA+FA)含量為闊葉林與慈竹林＞荒草地＞針葉林;森林植被恢復(fù)后，提高了表層土壤中易氧化碳、顆粒碳、水溶性碳、鹽溶性碳等組分的含量，對表層土壤水溶性氮、鹽溶性氮、水解性氮的含量也有一定的增加，榿木林表土中各有機碳、氮組分的增加較為突出;除榿木林外的

10、其它所有林地表層土壤微生物量碳、氮含量均低于荒草地;林地土壤的溶解性有機碳淋溶現(xiàn)象明顯。土壤胡敏酸、富里酸、易氧化碳、顆粒碳與土壤總有機碳間，土壤水溶性氮、鹽溶性氮、微生物量氮、堿解氮與全氮間，均存在較好的線性相關(guān)關(guān)系;土壤有機碳與氮、磷、鉀間均顯著（a＜0.05）相關(guān)，土壤密度與土壤有機碳間呈顯著(a＜0.05)負相關(guān)(r=-0.300)，pH、砂粉粒含量與土壤有機碳間的負相關(guān)未達顯著(a＞0.05);在粘重而機械組成相似的紫色土壤上

11、，有機碳分解與積累的差異與土壤質(zhì)地關(guān)系較小。
　　(7)幾種森林植被生態(tài)系統(tǒng)碳儲量平均154.031t/hm2(136.306t/hm2～180.235t/hm2)，是荒草地生態(tài)系統(tǒng)的約2.5倍，慈竹林、水杉林和榿木林優(yōu)勢明顯。系統(tǒng)內(nèi)植被、枯落物、土壤三大分庫在總碳庫中所占比例分別依次為:29.69％～59.99％、0.55％～3.71％、38.95％～68.83％，土壤碳庫所占比例小于全國和四川森林生態(tài)系統(tǒng)土壤層碳庫比例(74.

12、0％、83.2％);荒草地土壤碳庫占其總碳庫的約95％，使系統(tǒng)碳庫的抗干擾能力很弱。隨喬木生物量的增加，植被碳庫增加而土壤碳庫減小，具有落葉特征的榿木林土壤碳庫最大。各森林植被類型植被碳庫較大，其土壤碳庫與植被碳庫之比平均1.3(0.7～2.3∶1)，遠低于荒草地的18.4;各森林生態(tài)系統(tǒng)碳庫是荒草地生態(tài)系統(tǒng)碳庫的2.2～2.9倍，碳匯功能明顯。幾種植被類型生態(tài)系統(tǒng)氮儲量在7.435 t/hm2～14.694 t/hm2間，榿木林最大，

13、荒草地最小;各系統(tǒng)的氮儲量分配均為:土壤氮庫＞枯落物氮庫＞植被氮庫;最高的榿木林土壤氮庫是荒草地的1.6倍、次生林的2.0倍，氮儲存性能較好;幾種森林生態(tài)系統(tǒng)中土壤氮庫占總氮庫的63.3％～89.7％;荒草地土壤氮庫占總氮庫的99.3％;氮儲存庫比碳儲存庫更集中，也更脆弱。
　　綜上得出，30a森林植被恢復(fù)生態(tài)系統(tǒng)的碳、氮匯功能明顯優(yōu)于荒草地，但不同的林分類型其匯的能力有差異，植被是碳、氮的主要儲存庫，土壤碳、氮儲存庫有較大提升空