短輪伐期巨桉人工林土壤碳轉(zhuǎn)移研究.pdf

1、作為世界三大造林樹(shù)種之一的桉樹(shù)(Eucalyptus)(尤其是巨桉(E.grandis)人工林，它占世界桉樹(shù)人工林面積的1/2)，正以驚人的速度，從赤道附近被引種栽培至亞熱帶，桉樹(shù)工業(yè)人工林面積已超過(guò)1000萬(wàn)hm2，占全球熱帶亞熱帶人工林面積的1/4。中國(guó)自1890年引種桉樹(shù)，尤其是近25a來(lái)的種源選育和亞熱帶地區(qū)的大范圍種植，目前桉樹(shù)人工林面積已據(jù)全球第三。桉樹(shù)具有高生產(chǎn)力和很強(qiáng)的碳固定能力，據(jù)研究，桉樹(shù)人工林是目前世界上單位面積森

2、林生產(chǎn)力最大的森林生態(tài)體系，但是，對(duì)這種高生產(chǎn)力速生豐產(chǎn)林的地下生態(tài)系統(tǒng)碳轉(zhuǎn)移的特征卻鮮見(jiàn)報(bào)道，這很難滿足對(duì)桉樹(shù)速生豐產(chǎn)林地下生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)和變化的深入了解；然而，在當(dāng)前世界各國(guó)對(duì)全球氣候變化減緩和林業(yè)碳匯工程高度重視的形勢(shì)下，很有必要對(duì)桉樹(shù)人工林碳匯潛力予以考慮，并對(duì)其林地碳循環(huán)問(wèn)題進(jìn)行基礎(chǔ)研究，這也是近年來(lái)國(guó)際社會(huì)對(duì)植物體生物量(相對(duì)于化石燃料燃燒)作為“碳中立”(CarbonNeutral)研究的核心內(nèi)容之一；因此，本試驗(yàn)以中

3、國(guó)亞熱帶地區(qū)近年來(lái)大力發(fā)展的短輪伐期巨桉工業(yè)人工林為對(duì)象，采用“空間換時(shí)間法”，研究一個(gè)輪伐期巨桉林凋落物和細(xì)根碳儲(chǔ)量、凋落物持水量和吸水率、土壤水分-物理性質(zhì)、細(xì)根生物量及其關(guān)系，以及1～6a生巨桉林分的土壤呼吸速率，結(jié)論如下。 (1)巨桉林凋落物鮮重現(xiàn)存量在不同年齡林分中表現(xiàn)為5a(12.648)＞6a(12.156)＞2a(11.154)＞4a(9.556)＞1a(8.211)＞3a(7.189t·hm-2)；季節(jié)趨勢(shì)為，

4、7～10月凋落量(5.581t·hm-2)＞1～4月凋落量(1.619t·hm-2)＞10～1月的凋落量(0.152t·hm-2)；在0～50cm土層中，巨桉林60％的細(xì)根(＜2mm)分布在0～15cm，30％分布在15～30cm。0～50cm土層中細(xì)根生物量年平均值大小依次為：6a生(0.9063t·hm-2)＞5a生(0.7798t·hm-2)＞1a生(0.6277t·hm-2)＞2a生(0.6198t·hm-2)＞4a生(0.55

5、05t·hm-2)＞3a生(0.5377t·hm-2)。各年齡林分細(xì)根生物量在不同季節(jié)的基本趨勢(shì)是：秋＞夏＞春＞冬季。細(xì)根生物量在巨桉林各年齡間差異不顯著，季節(jié)差異顯著(P＜0.01)。 (2)1～6a生巨桉林凋落物碳儲(chǔ)量為0.641～6.648t·hm-2，不同年齡巨桉林凋落物碳儲(chǔ)量，1a為2.263±1.022t·hm-2，2a為3.414±1.873t·hm-2，3a為2.270±1.262t·hm-2，4a為2.305±

6、1.664t·hm-2，5a為3.011±1.630t·hm-2，6a為4.139±2.509t·hm-2，6a生巨桉林凋落物碳儲(chǔ)量最大。但凋落物凋落量在年齡序列中表現(xiàn)為“高-低-高”的趨勢(shì)；1～6a生巨桉林細(xì)根碳儲(chǔ)量為0.101～0.637t·hm-2，不同年齡巨桉細(xì)根碳儲(chǔ)量，1a為0.318±0.109t·hm-2，2a為0.308±0.139t·hm-2，3a為0.255±0.154t·hm-2，4a為0.263±0.076t·h

7、m-2，5a為0.390±0.128t·hm-2，6a為0.438±0.199t·hm-2，6a生巨桉林細(xì)根碳儲(chǔ)量最大，3、4a生較小，這與細(xì)根生物量的年齡變化趨勢(shì)相一致。 (3)凋落物持水量的變異性較大，同一個(gè)季節(jié)不同年齡林分的凋落物持水量差異顯著，平均持水量，1a為9.8040，2a為12.8218，3a為7.7508，4a為5.9498，5a為17.0042，6a為14.4596t·hm-2。凋落物吸水率與浸泡時(shí)間呈現(xiàn)極顯

8、著的相關(guān)性(R2=0.9479～0.9969，P＜0.01)，其季節(jié)差異在浸泡的前4～6h表現(xiàn)很明顯，且一般為秋＞冬＞夏＞春季(P=0.1407)；年齡差異表現(xiàn)表現(xiàn)為4a生巨桉林凋落物的吸水率最差，1a生的最好；在林分生長(zhǎng)初期(1～3a)各年齡細(xì)根生物量與凋落物持水量及其浸泡時(shí)間顯著相關(guān)，隨著年齡的增長(zhǎng)，這種關(guān)系不明顯；土壤最大、毛管、田間持水量的增大，以及土壤容重的減小對(duì)巨桉林細(xì)根生長(zhǎng)是有益的。 (4)不同年齡巨桉林每月初期土

9、壤呼吸速率在0.35～1.71μmol·m-2·s-1間波動(dòng)，季節(jié)趨勢(shì)為，夏季(1.35)＞秋季(1.16)＞春季(0.62)＞冬季(0.41μmol·m-2·s-1)P＜0.01)。1～6a的巨桉林土壤呼吸速率年均值表現(xiàn)出“高-低-高”的趨勢(shì)(P＜0.01)，6a生巨桉林土壤呼吸速率最高；土壤呼吸速率月變化與土壤溫度存在顯著相關(guān)性。用月初動(dòng)態(tài)擬合的1～6a生土壤呼吸溫度敏感性Q10大小為：4a生(2.29)＞1a生(2.03)＞6a生

10、(1.95)＞3a生(1.88)＞2a生(1.83)＞5a生(1.73)(P＜0.01)；土壤溫度和0～50cm細(xì)根生物量與土壤呼吸速率具有二元線性回歸關(guān)系(r=0.9640)，它們對(duì)土壤呼吸的季節(jié)變化貢獻(xiàn)率基本相等。 (5)所有年齡巨桉林土壤碳儲(chǔ)量調(diào)查結(jié)果表明，6a生林分土壤碳儲(chǔ)量大于其它年齡林分，1a林分土壤碳儲(chǔ)量小于3a和5a年生巨桉林土壤碳儲(chǔ)量，其它年齡巨桉林土壤碳儲(chǔ)量差異不顯著(P＜0.05)。不同土壤深度碳儲(chǔ)量表現(xiàn)為