發(fā)布時(shí)間：2020-11-05 01:48

　　 油松人工林是北京山區(qū)乃至華北地區(qū)主要的森林類(lèi)型,對(duì)固碳減排、改善北京的生態(tài)環(huán)境起著舉足輕重的作用,而撫育間伐是人工林結(jié)構(gòu)優(yōu)化、提高碳匯能力的重要手段。所以,探討撫育間伐對(duì)油松人工林固碳效應(yīng)的影響對(duì)提高油松人工林固碳能力,促進(jìn)其可持續(xù)經(jīng)營(yíng)具有重要的實(shí)際意義。本文以北京北部山區(qū)30-35a生的油松人工林為研究對(duì)象,2002年進(jìn)行林分撫育間伐處理形成12塊固定標(biāo)準(zhǔn)地:對(duì)照(CK)、輕度間伐(Ⅰ)、中度間伐(Ⅱ)和強(qiáng)度間伐(Ⅲ)樣地,2002年和2012年分別對(duì)標(biāo)準(zhǔn)地進(jìn)行了生物量調(diào)查,同時(shí)2012年砍伐了 17株標(biāo)準(zhǔn)木建立生物量方程。通過(guò)生物量調(diào)查,本文從油松人工林林木生長(zhǎng)、碳儲(chǔ)量、固碳速率等方面,定量分析了油松人工林間伐l0a后,撫育間伐對(duì)林分各組分及綜合固碳效應(yīng)的影響,并通過(guò)主成分分析對(duì)不同間伐強(qiáng)度的油松人工林林木生長(zhǎng)狀況、林分碳儲(chǔ)量和固碳速率以及林分固碳效應(yīng)的綜合效果進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià),同時(shí)通過(guò)控制實(shí)驗(yàn)分析了油松幼苗生長(zhǎng)和日固碳量對(duì)不同環(huán)境因子的響應(yīng)規(guī)律以期揭示油松人工林固碳效應(yīng)對(duì)不同強(qiáng)度間伐響應(yīng)的生理機(jī)制,主要研究結(jié)論如下:(1)間伐對(duì)油松人工林林木的平均胸徑、平均冠幅及平均單株材積的生長(zhǎng)均有顯著的促進(jìn)作用,且與間伐強(qiáng)度正相關(guān),以強(qiáng)度間伐效果最佳。間伐10a后,各強(qiáng)度間伐樣地的平均胸徑、平均冠幅和平均單株材積增長(zhǎng)量分別是對(duì)照樣地的2.9倍、1.2倍、2.0倍;與對(duì)照相比,間伐降低了林分單位面積的蓄積增長(zhǎng)量,且隨著間伐強(qiáng)度的增大,單位面積蓄積增長(zhǎng)量逐漸降低,強(qiáng)度間伐的樣地單位面積蓄積增長(zhǎng)量最低,為對(duì)照樣地的59.65%;林木徑級(jí)分布方面,中度間伐林分徑階分布更趨向于典型正態(tài)分布,林木的平均胸徑較對(duì)照樣地顯著提高,還出現(xiàn)了對(duì)照樣地沒(méi)有的22cm和23cm徑階;林木連年生長(zhǎng)量方面,不同間伐強(qiáng)度油松人工林林木年輪的連年生長(zhǎng)量大小順序?yàn)?強(qiáng)度間伐(III)中度間伐(II)對(duì)照(CK)輕度間伐(I)的林分,且各間伐強(qiáng)度的林分林木年輪的連年生長(zhǎng)量隨時(shí)間的變化規(guī)律不明顯,呈波動(dòng)狀態(tài)。(2)間伐對(duì)油松人工林單株及各器官、喬木層及各組分碳儲(chǔ)量的變化影響顯著,以輕度間伐(I)最明顯,其單株及喬木層總碳儲(chǔ)量分別比對(duì)照提高80.32%和47.15%;間伐對(duì)油松人工林喬木層各組分碳儲(chǔ)量的分布格局也有一定的影響,主要體現(xiàn)在間伐降低了樹(shù)干碳儲(chǔ)量的分配比例,提高了樹(shù)枝碳儲(chǔ)量的分配比例;間伐對(duì)油松人工林灌草層和土壤層碳儲(chǔ)量無(wú)顯著影響,卻降低了凋落物層的碳儲(chǔ)量;與對(duì)照(CK)相比,輕度間伐(Ⅰ)高了油松人工林生態(tài)系統(tǒng)總碳儲(chǔ)量,而強(qiáng)度(Ⅲ)和中度(Ⅱ)間伐的樣地與對(duì)照之間差異不顯著。年際動(dòng)態(tài)上,間伐后,不同間伐強(qiáng)度油松人工林的喬木層碳儲(chǔ)量均呈現(xiàn)遞增的趨勢(shì),且隨著間伐強(qiáng)度的增大,不同間伐強(qiáng)度的林分間差異越來(lái)越大,均以輕度間伐(I)的林分喬木層碳儲(chǔ)量最高,強(qiáng)度間伐(Ⅲ)的林分喬木層碳儲(chǔ)量最低。(3)間伐后,輕度(Ⅰ)和中度(Ⅱ)間伐在提高油松人工林單株及喬木層固碳速率方面效果顯著,其固碳速率分別是對(duì)照的1.52和1.57倍;間伐對(duì)林下灌草層固碳速率無(wú)顯著影響,但能加速凋落物的分解及土壤有機(jī)碳的輸入,間伐使得油松人工林生態(tài)系統(tǒng)總固碳速率中凋落物層固碳速率所占比例由對(duì)照樣地的 34.05%下降到了 21.26%(Ⅰ)、26.06%(Ⅱ)、28.11%(Ⅲ),卻使得土壤層碳儲(chǔ)量的增長(zhǎng)量所占比例由對(duì)照樣地的21.19%提高到了 32.13%(Ⅰ)、35.12%(Ⅱ)、34.09%(Ⅲ)。輕度間伐(Ⅰ)在提高油松人工林生態(tài)系統(tǒng)總固碳速率方面亦效果顯著,使得油松人工林生態(tài)系統(tǒng)總固碳速率比對(duì)照提高了 44.23%。不同間伐強(qiáng)度油松人工林喬木層碳儲(chǔ)量的年增加量均呈現(xiàn)遞增的趨勢(shì),且不同間伐強(qiáng)度的林分之間增幅的差異越來(lái)越大,均以輕度間伐(Ⅰ)林分的年增加量最大。(4)林木生長(zhǎng)狀況綜合評(píng)價(jià)結(jié)果表明:輕度間伐(Ⅰ)林分的綜合得分最高,為1.2391,對(duì)照林分的綜合得分最低,為-2.5289,間伐促進(jìn)了油松人工林林木的生長(zhǎng),尤以輕度間伐的效果最明顯。林分碳儲(chǔ)量狀況綜合評(píng)價(jià)結(jié)果表明:輕度間伐(Ⅰ,15.6%)油松人工林的主成分綜合得分最高,為1.8195,其次是強(qiáng)度間伐(Ⅲ,41.7%)的林分和中度間伐(Ⅱ,27.3%)的林分,其綜合得分分別為0.7540和0.4441,對(duì)照(CK)林分的綜合得分最低,為-3.0175,間伐促進(jìn)了油松人工林碳儲(chǔ)量的積累,尤以輕度間伐的作用效果最佳。輕度間伐(I)林分生態(tài)系統(tǒng)總碳儲(chǔ)量比對(duì)照林分高出25.43%,其喬木層總碳儲(chǔ)量比對(duì)照提高了47.15%;間伐對(duì)灌草層和土壤層碳儲(chǔ)量無(wú)顯著影響,卻降低了凋落物層的碳儲(chǔ)量。林分固碳速率綜合評(píng)價(jià)結(jié)果表明:輕度間伐(Ⅰ,15.6%)油松人工林的主成分綜合得分最高,為1.9844;其次是中度間伐(Ⅱ,27.3%)的林分,其綜合得分為0.9759;再次是對(duì)照林分(CK),其綜合得分為-1.4355;強(qiáng)度間伐(Ⅲ,41.7%)林分的綜合得分最低,為-1.5249;輕度間伐和中度間伐提高了油松人工林的固碳速率,尤以輕度間伐的作用效果最佳。輕度間伐(I)林分生態(tài)系統(tǒng)總固碳速率比對(duì)照提高了 44.23%,其喬木層固碳速率是對(duì)照林分的1.57倍;間伐對(duì)林下灌草層固碳速率無(wú)顯著影響,但能加速凋落物的分解及土壤有機(jī)碳的輸入,使得油松人工林生態(tài)系統(tǒng)總碳儲(chǔ)量的增長(zhǎng)量中凋落物層碳儲(chǔ)量增長(zhǎng)量所占比例由對(duì)照樣地的 34.05%下降到了 21.26%(Ⅰ)、26.06%(Ⅱ)、28.11%(Ⅲ),卻使得土壤層碳儲(chǔ)量的增長(zhǎng)量所占比例由對(duì)照樣地的21.19%提高到了 32.13%(Ⅰ)、35.12%(Ⅱ)、34.09%(Ⅲ)。(5)林分固碳效應(yīng)的綜合效果綜合評(píng)價(jià)結(jié)果表明:輕度間伐(Ⅰ)林分中度間伐(Ⅱ)林分強(qiáng)度間伐(Ⅲ)林分對(duì)照(CK)林分,輕度間伐(Ⅰ)林分的綜合得分最高,為3.3293,對(duì)照林分(CK)的綜合得分最低,為-3.8981,間伐能夠提高油松人工林的固碳效應(yīng)綜合效果,尤以輕度間伐的效果最佳。(6)間伐提高了油松人工林內(nèi)距離地面不同高度的光照強(qiáng)度和溫度,提高了林內(nèi)土壤水分、有機(jī)質(zhì)和全氮含量,尤以輕度間伐(Ⅰ,15.6%)的林分最顯著。(7)通過(guò)控制實(shí)驗(yàn)得知,光照強(qiáng)度、土壤水分含量和土壤氮肥含量的高低以及氮水的交互作用對(duì)油松的光合固碳量影響顯著,而間伐通過(guò)調(diào)整林分密度,改變林內(nèi)的光照強(qiáng)度、溫度、土壤含水量、土壤有機(jī)質(zhì)含量和土壤全氮含量等,從而改變油松人工林林木的光合固碳量,影響林分的固碳效應(yīng)。(8)油松人工林林木平均胸徑、平均樹(shù)高、單株材積、單位面積蓄積量、單株生物量、喬木層單位面積生物量、灌草層單位面積生物量、凋落物層單位面積生物量、隨林分密度的變化規(guī)律,都呈現(xiàn)先增長(zhǎng)后降低的趨勢(shì),林木的平均冠幅隨林分密度的增大逐漸減小,而林木枝下高隨林分密度的增大逐漸增大,土壤層有機(jī)碳儲(chǔ)量隨林分密度的增加呈逐漸下降的趨勢(shì),可見(jiàn),油松人工林林木生長(zhǎng)、生物量及碳儲(chǔ)量積累與林分密度的響應(yīng)關(guān)系是不一致的。
【學(xué)位單位】：北京林業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2017
【中圖分類(lèi)】：S718.5
【部分圖文】：

Ｆｉｇ．３－１?Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ?ｂｅｔｗｅｅｎ?ｆｏｒｅｓｔ?ｇｒｏｗｔｈ?（ａｖｅｒａｇｅ?ＤＢＨ，?ａｖｅｒａｇｅ?ｈｅｉｇｈｔ，?ａｖｅｒａｇｅ?ｃｒｏｗｎ??ｄｉａｍｅｔｅｒ，?ｔｈｅ?ｓｔａｎｄ?ｕｎｄｅｒ?ｔｈｅ?ｂｒａｎｃｈ?ｈｉｇｈ，?ｔｈｅ?ａｖｅｒａｇｅ?ｉｎｄｉｖｉｄｕａｌ?ｖｏｌｕｍｅ，?ｔｈｅ?ｐｅｒ?ｕｎｉｔ?ａｒｅａ?ｆｏｒｅｓｔ??ｖｏｌｕｍｅ，?ｔｈｅ?ｒａｔｉｏ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｈｅｉｇｈｔ?ａｎｄ?ＤＢＨ）?ａｎｄ?ｓｔａｎｄ?ｄｅｎｓｉｔｙ??３．１．５．單株材積與林分密度的關(guān)系??將１７株標(biāo)準(zhǔn)木運(yùn)用區(qū)分求積法得到各自的單株材積，然后建立材積與胸徑??的相對(duì)生長(zhǎng)方程，見(jiàn)表３－１。用此方程估測(cè)林分的平均單株材積。??表３－１油松單株材積相對(duì)生長(zhǎng)方程??Ｔａｂ３－１．?Ｉｎｄｉｖｉｄｕａｌ?ｖｏｌｕｍｅ?ａｌｌｏｍｅｔｒｉｃ?ｅｑｕａｔｉｏｎ?ｏｆ?Ｐｉｎｕｓ?ｔａｂｕｌａｅｆｏｒｍｉｓ??回歸方程?樣本量?判定系數(shù)及２??２?Ｆ?顯著性??Ｒｅｇｒｅｓｓｉｏｎ?ｅｑｕａｔｉｏｎ?Ｓａｍｐｌｅ?ｓｉｚｅ?Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ?ｏｆ?ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ?Ｒ??Ｆ＝０．０００５Ｄ２３１３３?１７?０．９８８４?１２７６．２６９９?０．０００１??由圖３－ｌｅ可知，林分密度對(duì)平均單株材積生長(zhǎng)的影響同它對(duì)平均胸徑生長(zhǎng)??一

油松人工林單位面積平均蓄積量隨林分密度的變化規(guī)律與平均單株材積隨??林分密度的變化規(guī)律一致，即隨著林分密度的增長(zhǎng)單位面積蓄積量也是呈現(xiàn)先增??加后降低的趨勢(shì)（圖３－ｌｆ）。但是，與平均單株材積不同的是，當(dāng)林分密度達(dá)到??１９８３株／ｈａ時(shí)，林分的單位面積蓄積量就達(dá)到了最大３９８．６５ｍ３／ｈａ，且隨著林分密??度的繼續(xù)增大，林分單位面積蓄積量下降的趨勢(shì)較平均單株材積要平緩，當(dāng)林分??密度達(dá)到２４３３株／ｈａ以后單位面積蓄積量不再變化，這與隨著密度的增加立木株??數(shù)的增加有關(guān)。??３．２．油松人工林喬木層生物量與林分密度的關(guān)系??３．２．１．

Ｆｉｇ．３－４?Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ?ｂｅｔｗｅｅｎ?ｔｈｅ?ｔｒｅｅ?ｌａｙｅｒ?ｂｉｏｍａｓｓ?ｏｆ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｏｒｇａｎ?ａｎｄ?ｓｔａｎｄ?ｄｅｎｓｉｔｙ??３．３．油松人工林林下各層生物量與林分密度的關(guān)系??３．３．１．灌草層生物量與林分密度的關(guān)系??油松人工林灌草層生物量隨林分密度的增加呈先增加后減少的趨勢(shì)（圖??３－５ａ），密度為２４３３株／ｈａ的樣地灌草層單位面積生物量最大；且小密度范圍（１６５３??株／ｈａ？２４３３株／ｈａ）較大密度范圍（２４３３株／ｈａ￣２５１２株／ｈａ）灌草層單位面積生物??量隨密度增加變化的幅度要小。??３．３．２．凋落物層生物量現(xiàn)存量與林分密度的關(guān)系??對(duì)不同密度油松人工林凋落物層各組分生物量現(xiàn)存量進(jìn)行測(cè)定分析（見(jiàn)圖??３－５ｂ），凋落物層生物量現(xiàn)存量隨著林分密度增加呈先增加后減小的趨勢(shì)，密度??為１９８３株／ｈａ的樣地凋落物層生物量現(xiàn)存量最大。凋落物層生物量現(xiàn)存量隨林分??密度變化范圍為ｌ〇．７６ｔ／ｈａ￣４４．１７ｔ／ｈａ，其中分凋?qū)由�物量現(xiàn)存量在??２．ｔ／ｈａ￣６．６８ｔ／ｈａ，６．６９ｔ／ｈａ￣３６．７１ｔ／ｈａ，??

本文編號(hào)：2870934