新疆阿尔泰山森林生态系统碳密度与碳储量估算

为科学评估新疆森林碳汇功能提供更准确的基础数据,论文基于在阿尔泰山布设的35个样地实测数据,参考2011年新疆森林资源清查资料,研究了我国境内阿尔泰山森林生态系统碳储量、碳密度及其空间分布特征。结果表明：1）阿尔泰山森林生态系统平均生物量为126.67 t·hm^-2,各组分生物量大小排序为：乔木层（120.84 t·hm^-2）>草本层（4.22 t·hm^-2）>凋落物层（1.61 t·hm^-2）,乔木各器官中,干、根、叶和枝分别占乔木生物量的50%、22%、16%和12%,干所占比例最大;林龄对植被生物量影响显著,生物量随林龄的增长而增加;2）生物量平均含碳率在0.40~0.53范围内,各组分、乔木各器官含碳率均不同,且林龄对含碳率影响显著;3）阿尔泰山森林生态系统碳密度为205.72 t·hm^-2,碳储量为131.35 Tg,其中土壤层、乔木层、草本层和凋落物层碳储量分别为86.67、43.09、1.03、0.56 Tg,土壤层和乔木层碳储量分别占阿尔泰山森林生态系统总碳储量的66%和33%,构成阿尔泰山森林生态系统的主要碳储存库;不同龄级的碳储量表现为成熟林最大,过熟林次之,两者合计占生态系统总碳储量的61%;4）阿尔泰山森林生态系统碳密度整体呈南高北低分布,是由西北—东南不同的环境因子影响所致。     

江西省2001-2005年森林植被碳储量及 区域分布特征

利用"十五"期间(2001-2005年)江西省森林资源二类清查资料,根据优势树种生物量扩展方程,估算江西省森林植被的碳储量和碳密度,并分析其地理分布特征。江西省森林植被的总碳储量为263.87 Tg C(1 Tg C=10⁶ t),其中林分碳储量为214.70 Tg C。在11个地市中,赣州市的森林植被碳储量最大,为70.11 Tg C,其次是吉安市、上饶市和宜春市。江西省森林植被的平均碳密度为26.27 t/hm²,林分平均碳密度为27.20 t/hm²,各地市森林植被的平均碳密度景德镇市最大,为31.65 t/hm²,其次为宜春市、吉安市和鹰潭市。各森林类型中,杉木(Cunninghamia lanceolata)林的碳储量最大,为73.77 Tg C,占江西省林分碳储量的34.36％;硬阔林的碳密度大于其他类型森林,为42.64 t/hm²,是江西省森林植被平均碳密度的1.5倍多。幼、中龄林的碳储量占全省林分碳储量的81.95％,碳密度随着龄级的增长而增加。     

燕山北部山地人工林和天然次生林的生物碳贮量

为了了解人工林与天然次生林碳汇功能的差异,以燕山北部山地华北落叶松人工林和杨桦天然次生林为研究对象,对不同年龄阶段的两种林分的生物碳贮量进行了研究。结果表明:13、18、28 a生杨桦天然次生林总生物碳贮量分别为27.33、35.77、46.13 t/hm²,9、13、30 a华北落叶松人工林分别为21.97、34.14、55.62 t/hm²; 0~13 a,14~18 a,19~28 a杨桦林生物总碳贮量的年碳积累速率分别为2.10、1.69、1.04 t/hm², 0~9 a,10~13 a,14~30 a落叶松林分别为2.44、3.04、1.34 t/hm²;华北落叶松单木生物量增长速率明显高于白桦和山杨,在10~25 a的年龄段,落叶松生长速度是白桦、山杨的1.63~5.83、2.26~7.87倍;华北落叶松的BCEF(生物量转化和扩展因子)和BEF(生物量扩展因子)随年龄和胸径的增长有逐渐降低的趋势,而白桦和山杨的两个参数则有逐渐增加的趋势。由此得出结论,在燕山北部山地,与杨桦天然次生林相比,华北落叶松人工林表现出更强的碳吸存能力,该地区大面积的华北落叶松幼、中龄林具有巨大的碳汇潜力;同时,使用生物量碳计量参数时应考虑树种、林龄和胸径的差异。     

采伐林窗对马尾松人工林土壤微生物生物量的初期影响

为了解人为采伐活动形成的林窗对马尾松低效人工林土壤微生物生物量的影响,以39 a生的马尾松人工林7 种不同大小林窗(G1:100 m²、G2:225 m²、G3:400 m²、G4:625 m²、G5:900m²、G6:1 225 m²、G7:1 600 m²)以及林下为研究对象,分析了林窗中央和林窗边缘土壤微生物生物量碳(MBC)、微生物生物量氮(MBN)、微生物生物量磷(MBP)的季节变化。结果显示:①林窗大小显著影响了林窗内各位置土壤MBC和MBP,对MBN影响不显著;MBN与MBC变化趋势相同,均随林窗增大呈先升后降的单峰型变化,但MBN变化幅度较小,MBP仅在林窗中央具有单峰型变化。MBC、MBN和MBP分别在面积为400~900 m²、225~625 m²和625~900 m²的林窗较高。总体来看,中型林窗更有利于微生物生物量的增值。②季节变化对土壤MBC、MBN、MBP均有极显著影响,MBC为夏高春低,MBN夏高冬低;MBP的变化较复杂,秋季相对较高。③林窗中央与边缘间MBC、MBN、MBP差异不显著,但MBC、MBN显著高于林下。说明较之马尾松纯林,林窗内土壤微生物活性有较大提高。④土壤温度对MBC、MBN有显著影响,土壤含水量对MBN、MBP有显著影响,土壤温度和水分是林窗形成后影响土壤微生物生物量的重要环境因子。     

藏北草地地上生物量及遥感监测模型研究

草地退化已成为藏北地区面临的主要生态环境问题。为了定量监测草地生物量和退化草地的生物量动态变化,利用2004 年8—9 月藏北地区草地地上生物量最大时期的地面实测数据,分析了其地上生物量大小和空间分布特征,在此基础上,结合同期的Terra MODIS植被指数数据,建立了草地地上生物量的遥感监测和估算模型。主要结论如下:①由于受高寒气候、土壤、水分等环境因素的限制,8—9 月藏北地区平均草地地上生物量较小,为96.88g/m²,其中绿色鲜草的比重在80%以上;不同区域不同草地类型地上生物量差异很大,范围在37.10~589.12 g/m²,平均而言,高寒沼泽化草甸的地上生物量最大,达356.84 g/m²,其次是温性草原(64.48 g/m²)和高寒草甸(61.61 g/m²),高寒草原草地最低,为48.87 g/m²;②基于MODIS NDVI的合成、生长型、指数函数、逻辑斯谛等4 个模型是估算藏北草地地上生物量的最优模型;③生物量的空间分布呈东南向西北减少态势,东南部部分地段在100 g/m²以上,西北部则在20 g/m²以下。     

中国森林植被生物量空间网格化估计

森林是陆地生态系统的重要碳库之一,在全球碳循环中发挥着巨大作用。森林生物量是核算森林碳储量的主要因子,其数量及空间分布是评估森林生态系统碳汇潜力的重要参数。论文以中国第8次森林资源清查资料为基础,以影响森林生物量空间分布的气候（气温、降水）、地形（高程、坡度）和植被因子（NDVI）为辅助,利用降尺度方法估算了1 km×1 km格网分辨率下的中国森林生物量,并从不同空间尺度对研究结果进行了验证。结果表明：1）中国森林生物量总量约为13.56 Pg,平均生物量密度为65.3 t/hm²,各省森林生物量总量差异较大,总量较高省份主要集中于西南和东北内蒙古地区,其中西南地区（西藏、四川、云南）最高,为4.5 Pg,占总量的33%;东北内蒙古地区（黑龙江、吉林、辽宁、内蒙古）次之,为3.58 Pg,占总量的26%;2）在省级尺度构建的森林生物量与相关影响因子的回归关系可用于栅格尺度下森林生物量的降尺度估算,多尺度验证分析表明网格化估算结果基本合理;3）中国森林生物量空间格局区域分异规律明显,大致以东北至西南为界,与水热条件空间分布格局基本一致,生物量高值区主要集中于东北地区（大小兴安岭、长白山地区）、西南地区（横断山脉）、新疆山区（阿尔泰山、天山、昆仑山）、秦岭和东南武夷山等地区。     

草原生态系统植物群落地下特征表达的新方法

本研究首次采用拍摄、标记根密度的方法来研究内蒙古自治区锡林郭勒盟典型草原区草原生态系统不同恢复阶段植物群落根系的垂直分布特征,并对群落地下生物量及根密度进行了比较研究。结果表明,地下生物量表现出由表层至深层急剧下降的倒金字塔形,而根密度表现出下降→上升→下降状态,并且群落不同恢复阶段上升的深度不同,表现出与地下生物量不同的地下生态过程。通过本研究发现,标记根密度方法可以作为更深入的了解植物地下部分、研究根系的一个新方法。     

祁连县天然草地地上生物量及草畜平衡研究

论文利用2013—2014年的MOD13Q1数据、草地地上生物量鲜重实测数据、多年降水数据和统计年鉴数据,建立了祁连县草地地上生物量与牧草鲜重的遥感监测模型以及不同季节放牧草场的理论载畜量模型,分析了天然草地草产量年内动态变化与载畜量平衡状况并对草畜调控进行模拟。结果表明：MODIS增强型植被指数EVI的指数函数可以较好地模拟祁连县草地地上生物量鲜重,精度达到71%;年内牧草生长呈单峰曲线,7月草地可食产量达到峰值 2 322.61 kg/hm²,12月最低,为702.06 kg/hm²;祁连县冷暖季平均可食鲜草产量分别为1 728.14和1 604.70 kg/hm²,年可食鲜草总量分别达到7.74×10⁸和7.82×10⁸ kg;暖季、冷季和全年的理论载畜量分别为1.517 8、0.637 0和0.931 4羊单位/hm²,暖季、冷季和全年的超载率分别为101.70%、261.19%和149.22%;保持现有的家畜数量,需在暖季草场和冷季草场分别补饲牧草0.36×10⁸ 和7.17×10⁸ kg;保持现有草场,则暖季草场和冷季草场分别需要减6.68×10⁴和53.64×10⁴羊单位;暖季不进行补饲,冷季草场家畜在减少40%的情况下,依旧需要补饲1.17×10⁸ kg。     

黄土丘陵区生物结皮对土壤物理属性的影响

生物结皮在干旱、半干旱地区广泛发育。迄今,有关生物结皮发育过程中土壤物理属性的响应仍不明确。论文采用野外调查与室内分析相结合的方法,定量研究不同生物量生物结皮对土壤物理属性的影响。结果表明:①生物结皮的发育能够细化土壤,当生物结皮由初期藻结皮演替至60%~80%苔藓结皮时(5等级),生物结皮层粗砂粒含量降低了86%;②随着生物结皮生物量的增加,生物结皮层土壤容重和硬度较初期分别降低了15%和68%,田间持水量和孔隙度分别增加了36%和14%;生物结皮层粘结力是下层土壤的6~7倍;③生物结皮的发育对土壤物理属性的影响与生物量有关,当苔藓生物量达2.91±0.12 g/dm²时,其土壤物理属性基本稳定。研究结果为揭示生物结皮抗侵蚀机理提供了科学参考。     

几种湿地植物根系生物量研究

根据不同植物不同时期在不同类型人工湿地中的根系生物量的测量结果,分析了湿地植物的生长状况及根系分布特点.以象草(Pennisetum purpureum)为优势种的潜流湿地比表面流湿地植物生长旺盛,在表面流湿地里象草3～5月生长旺盛,6月后出现枯萎,8月份甚至死亡;而潜流湿地的象草一直生长正常.5种湿地植物根系生物量的比较分析表明,5月份0～15cm土层的根系生物量以象草最多,其次是美人蕉(Canna indica)、香根草(Vetiveria zizanioides)、芦苇(Phragmites communis),香蒲(Typha latifolia)最少;8月份美人蕉最多,其次是象草、香根草、芦苇,香蒲最少.15cm以下则是芦苇最多,其次是香蒲、香根草、美人蕉,象草最少.根系生物量的增幅则是芦苇最快,象草最慢.     

长白山树线交错带的生物量分配和净生产力

随山地垂直带海拔上升,环境恶化会影响到植物生物量的绝对量和相对量的分配,进而影响到生态系统的碳平衡。测定了位于长白山北坡海拔1900m树线交错带的两个林分:长白落叶松混交林和岳桦林的生物量分配和净生产力,并与低海拔相似林分进行了比较,探讨树线特殊环境下树木的生长反应和生态系统的碳投资策略。树线交错带林分生物量和生产力都出现急剧降低,冠层树干生物量比例急剧降低,而枝、叶生物量比例有显著增加。而根系比例和地下/地上生物量比在两种林分表现出不同的反应,树线落叶松混交林出现急剧增加,而树线岳桦林与低海拔岳桦林相比没有显著差别。枝、叶生物量比例增加,特别是叶生物量分配增加有利于在树线恶劣环境的碳吸收和碳平衡,是对树线交错带大风、积雪等恶劣气候的可塑性适应,树木在树线出现多分枝、矮曲生长型。树线地带落叶松混交林和岳桦林的净生产量也出现急剧降低,但根系生产量比例则较低海拔同类林分高,有利于对土壤中水分和养分的吸收。     

立木地上部分生物量模型的建立及其应用研究

根据杉木、马尾松、阔叶树３个树种（组）的样本资料,研究提出了一套建立立木生物量模型及其在区域性森林生物量资源清查中应用的有效方法,解决了总量与各维量间相兼容和生物量估计与森林蓄积量清查的立木材积估计相兼容的问题,而且使模型的精度和适用性相对于传统的二元立木生物量模型有明显提高。     

立木地上部分生物量模型的建立及其应用研究

根据杉木、马尾松、阔叶树３个树种（组）的样本资料，研究提出了一套建立立木生物量模型及其在区域性森林生物量资源清查中应用的有效方法，解决了总量与各维量间相兼容和生物量估计与森林蓄积量清查的立木材积估计相兼容的问题，而且使模型的精度和适用性相对于传统的二元立木生物量模型有明显提高。     

三个主要树种单木生物量及其器官分配模型

目前已有不同方法构建生物量相容性模型,但基于非线性似乎不相关回归估计法实现不同树种生物量模型相容性及各器官生物量分配模型的研究较少。因此,论文以塞罕坝华北落叶松、油松、白桦3种林分为对象,基于非线性似乎不相关回归估计法和广义多项Logit模型,建立了包含哑变量的非线性可加生物量模型及各器官生物量分配模型。结果表明：不同树种树干生物量模型确定系数均大于0.90,树枝、树叶、树根生物量模型确定系数在0.77~0.93范围内,各器官生物量均方根误差和绝对误差分别在2.68~17.19 kg/株和0.83~1.39 kg/株范围内,经过检验不同树种各器官生物量模型均能满足精度需求。不同树种广义多项Logit分配模型,通过似然比检验、比分检验和Wald检验均达到显著水平（P<0.001）,各器官参数均表现为显著水平（P<0.05）。不同树种树干、树枝、树叶及树根生物量比例分别在0.76~0.87、0.07~0.11、0.02~0.07、0.04~0.07范围内。包含哑变量的非线性似乎不相关生物量模型及广义多项Logit各器官分配模型,实现了生物量模型在不同树种间的通用性,并对森林生物量器官分配格局研究提供了科学参考。     

缙云山马尾松林和柑橘林土壤微生物PLFA沿海拔梯度的变化

土壤微生物群落是土壤生态系统的重要组成部分,对环境变化敏感.本文运用磷脂脂肪酸法(PLFA)研究缙云山马尾松林和柑橘林土壤微生物群落结构沿海拔梯度的变化特征.结果表明,从6个海拔土壤中共检测到48种PLFA,其中i16:0、10Me17:0、10Me18:0 TBSA在6个海拔中含量均最高,且柑橘林土壤PLFA种类和含量明显高于马尾松林.随着海拔升高马尾松林土壤微生物种类和含量逐渐增加,柑橘林则逐渐降低,各海拔间细菌、真菌、放线菌、革兰氏阴性菌(G~-)及革兰氏阳性菌(G~+)含量差异显著.土壤微生物群落多样性研究结果表明,马尾松林低海拔丰富度指数(R),多样性指数(H')、均匀度指数(J)均显著高于高海拔,而柑橘林R在低海拔最高,H'、J则在高海拔最高.不同海拔土壤细菌、放线菌、G~-及G~+与土壤酶和环境因子之间存在相关性,细菌、放线菌、G~-及G~+与脲酶(Ure)、转化酶(Ive)、过氧化氢酶(CAT)、林分类型均呈极显著正相关,真菌与Ure、Ive、CAT呈显著正相关;而细菌、真菌、放线菌、G~-及G~+与海拔呈极显著或显著负相关.Ure、Ive、CAT、林分及海拔是影响土壤微生物PLFA变化的重要因子.     

会同森林生态实验站磨哨林场森林碳密度及分配特征

我国具有全世界最大面积的人工林,在全球气候变暖的大背景下,人工林的固碳能力越来越引起关注。研究选择具有长期观测数据的会同森林生态实验站磨哨林场作为研究区,对比分析了9种不同森林类型生态系统各组分（乔木层、林下植被层、凋落物层、土壤层）碳密度及分配特征（人工林8种,林龄范围为25~32 a：杉木林、马尾松林、湿地松林、杉木+樟树林、杉木+火力楠林、马尾松+木荷林、木荷林、火力楠林;天然林1种,平均林龄为63 a：红栲+青冈+刨花润楠林）。结果表明：1）磨哨林场生态系统碳密度平均为261.61 t/hm²,固碳能力较高,其中,马尾松+木荷林以及杉木+火力楠林两种人工混交林的生态系统碳密度最高,天然林位于第5位;2）乔木层和土壤层是磨哨林场森林生态系统碳密度的主体,占98.23%,林下植被层和凋落物层对整个生态系统碳密度贡献较小;3）乔木层中树干部分的碳密度占绝对优势,其次为根和枝,皮最小;土壤层碳密度及分配比例随深度增加而降低,0~20 cm碳密度占整个土壤层比例最高。