滨海沙地纹荚相思人工林碳氮贮量分配及生物循环

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随着社会工业文明的不断发展,人类正以前所未有的速度和强度改造着自身的生存环境。大气中CO2的浓度持续上升,已引起全球变暖、降水格局改变和海平面上升等全球性问题,威胁着自然生态环境和人类自身的生存与发展。目前在国际气候谈判中国际社会对碳源、碳汇评价的客观需要,碳循环问题已受到人们的普遍关注。
　　论文对长乐大鹤国有防护林场滨海后沿沙地上营造的纹荚相思人工林进行碳、氮贮量分配及其生物循环规律的研究,旨在掌握纹荚相思人工林生物量及其碳、氮分配格局,了解凋落物碳、氮的归还规律及其对沙地土壤肥力的影响能力,调节和改善各种限制沿海防护林建设的因素,同时评估纹荚相思人工林的碳汇能力,为我国在未来的国际气候变化谈判提供基础数据。其主要研究结果如下:
　　1.纹荚相思各器官生理生态学的差异决定着各器官生物量及其分配比例的差异。各器官生物量的大小排列顺序为干>枝>皮>根>根桩>叶>根瘤。纹荚相思生物量的垂直分布规律大致为,地上部分的生物量随高度的增加而递减,地下部分的生物量随深度的增加而递减。
　　纹荚相思乔木层的总碳、氮贮量分别为31324.80kg·hm-2、531.93kg·hm-2,其中地上部分碳、氮贮量分别为24751.37kg·hm-2、406.56kg·hm-2,分别占总碳、氮贮量的79.02％、76.43%,地下部分碳、氮贮量分别为6573.43kg·hm-2、125.37kg·hm-2,分别占总碳、氮贮量的20.98%、23.57%。
　　纹荚相思各器官的碳贮量大小排列顺序为干>枝>皮>根>叶>根桩>根瘤;其中干的碳贮量为10360.86kg·hm-2,占乔木层碳贮量的33.08%;枝的碳贮量为6155.83kg·hm-2,所占百分比为19.65%,而枝的碳贮量多集中在2cm径级以下的枝中,枯枝及>2cm枝的碳贮量较小;皮与叶的碳贮量所占的比例分别为17.44%和8.85%;根桩的碳贮量为2680.77kg·hm-2,所占百分比为8.56%;根的总碳贮量为3890.38kg·hm-2,其中根的碳贮量多集中在>0.2cm的根中,<0.2cm的根中的碳贮量仅占乔木层总碳贮量的0.78%。
　　而纹荚相思各器官氮含量差异较大,其氮贮量的大小排列顺序为枝>叶>根>皮>干>根桩>根瘤;枝的总氮贮量为150.40kg·hm-2,占乔木层氮贮量的28.27%;叶的氮贮量为115.43kg·hm-2,其氮贮量比例为21.70%;根的总氮贮量为89.81kg·hm-2,其氮贮量的百分比为16.88%;因为干和皮中氮含量较低,其氮贮量分别为68.25kg·hm-2、72.48kg·hm-2;根桩的氮贮量为35.4kg·hm-2,其氮贮量的百分比为6.65%。
　　纹荚相思人工林枯落层的生物量为14.37t·hm-2,其中各分拣部分的生物量大小顺序为:半分解>未分解>枝,半分解的生物量为11.89t·hm-2,占凋落层生物量的82.7%,而枝、未分解的生物量分别为0.16t·hm-2、1.87t·hm-2,仅分别占枯落层生物量的4.3%、13.0%。
　　纹荚相思凋落物层的碳贮量为6.16t·hm-2,氮贮量为0.27t·hm-2,其中各组分碳、氮贮量的大小顺序与其生物量一致,同为半分解>未分解>枝,但所占的百分比有所差异,半分解的碳、氮贮量分别为5.03t·hm-2、0.23t·hm-2,所占枯落层总碳、氮贮量的百分比分别为81.7%、85.6%;未分解的碳、氮贮量分别为0.85t·hm-2、0.03t·hm-2,所占枯落层总碳、氮贮量的百分比分别为13.8%、10.9%;枝的碳、氮贮量分别为0.28t·hm-2、0.01t·hm-2,所占的百分比分别为4.5%、3.5%。
　　纹荚相思土壤各层次碳、氮贮量的大小状况均为:0-10cm>40-60cm>20-40cm>10-20cm,即表层与深层的土壤碳、氮贮量较大,中间层的土壤碳、氮贮量较小,其中土壤总碳贮量为7.55t·hm-2,氮贮量为0.75t·hm-2。0-10cm土层的碳贮量为3.12t·hm-2,占0-60cm土壤层碳贮量的41.35%;40-60cm土层的碳贮量为2.36t·hm-2,其所占百分比为31.23%;而10-20cm的碳贮量与20-40cm差异较小,其值分别为1.01t·hm-2、1.06t·hm-2,所占百分比分别为13.41%、14.01%。氮贮量状况为,0-10cm与40-60cm的氮贮量较高,其值相同为0.25t·hm-2;10-40cm的氮贮量相对较低,10-20cm为0.10t·hm-2,其仅占0-60cm氮贮量的13.64%,20-40cm为0.15t·hm-2。
　　2.纹荚相思年凋落总量为5350.22kg·hm-2,各组分的生物量大小顺序为叶>枝>杂叶>虫粪尸>碎屑>杂果>果>花>杂枝>杂皮,从各组分生物量的重量来看,凋落物的主要由叶、枝、杂叶和虫粪尸这四组分构成,这四组分的年凋落量分别占凋落物年总量的67%、13%、8%、5%。
　　纹荚相思一年内凋落物的碳、氮量分别为2701.86kg·hm-2、80.22kg·hm-2,其各组分的碳、氮量与其生物量的大小顺序一致。叶在所有器官中的碳、氮量最大,分别为1842.82kg·hm-2、56.73kg·hm-2,枝的碳、氮量分别为331.83kg·hm-2、7.62kg·hm-2,杂叶的碳、氮量分别为201.74kg·hm-2、5.50kg·hm-2,虫粪尸的碳、氮量分别为126.98kg·hm-2、4.49kg·hm-2。
　　3.纹荚相思凋落物的碳、氮年归还量分别为2701.86kg·hm-2、80.22kg·hm-2,细根的碳、氮年归还量分别为2736.43kg·hm-2、104.92kg·hm-2,纹荚相思总的碳、氮年归还量分别为5438.29kg·hm-2、185.14kg·hm-2。
　　纹荚相思人工林的碳贮存量为31324.80kg·hm-2,年吸收量为8918.82kg·hm-2·a-1,年存留量为3480.53kg·hm-2·a-1;氮贮存量为531.93kg·hm-2,年吸收量为244.24kg·hm-2·a-1,年存留量为59.10kg·hm-2·a-1,碳、氮元素的利用系数分别为0.28、0.46,碳、氮的循环系数分别为0.61、0.76,碳、氮的周转时间分别为5.76年、2.87年。
　　4.纹荚相思生长指标的调查结果显示其对滨海沙地特殊的生态环境具有良好的生长适应能力。研究结果表明:纹荚相思乔木层地上和地下生物量的分配规律决定了其较强的耐旱能力;其乔木层的碳贮量是人工林生态系统碳贮量的主体,所以在滨海地区我们应做好造林工作,以增强沿海地区的固碳能力;纹荚相思具根瘤,且其凋落物具有较高的氮含量,在能够满足自身对氮养分的需求量的同时又能对滨海沙地土壤肥力起到良好的改善作用。

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作者
贺韶华;
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作者单位

福建农林大学;

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授予单位福建农林大学;
学科林学;海岸带森林与环境
授予学位硕士
导师姓名何宗明;
年度 2013
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原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类阔叶乔木;
关键词
滨海沙地纹荚相思人工林; 碳氮贮量分配; 生物循环; 碳汇能力; 生长指标;

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