抚育间伐是人为干扰森林生态系统最有效的方式之一,其不仅可以改变森林生态系统的结构,而且会使林内环境有发生变化,从而导致森林生态系统碳收支发生波动。本研究以秦岭中山地带广布的森林类型松栎混交林为研究对象,在系统群落调查的基础上,采用二因素五水平通用回归旋转组合设计,确定抚育方案,通过构建林下灌木生物量模型,估算松栎混交林碳密度空间分布,连续定位观测不同抚育处理下林地土壤碳释放动态,探讨森林抚育对松栎混交林碳收支的影响,以期为以固碳为主要目的森林经营技术方案制定提供借鉴,研究主要结果如下:
(1)松栎混交林生态系统碳密度为(231.79±8.46) t hm-2,其中植被层、土壤层和凋落物层碳密度分别为(111.72±6.55) t hm-2、(110.74±6.72) t hm-2和9.33±0.75t hm-2,分别占整个松栎混交林生态系统碳密度的48.20%、47.77%、4.03%;乔木层碳密度为(97.54±5.67) t hm-2,占植被层碳密度的87.31%,占整个生态系统碳密度的42.08%;乔木层碳密度中,树干所占比例最大,为47.32%;松栎混交林乔木层年净初级生产力为(5.55±0.54) t hm-2·a-1,年净固碳量为(3.04±0.32) t hm-2·a-1,年净吸收CO2量为(11.14±0.75)t hm-2·a-1。
(2)灌木生物量最优模型以三次多项式为主;根、茎和叶生物量最优模型采用的自变量分别为D、D2H和CW,全株生物量最优模型采用的自变量为D或D2H;回归模型的估计精度均高于90%,相对误差均小于20%;秦岭火地塘林区典型灌木生物量估计值为5017.403kg·hm-2。
(3)不同抚育间伐处理下,土壤呼吸差异不显著,但呈现明显的季节变化,8月土壤呼吸速率最高,变化范围为4.12-5.01μmol·m-2·s-1;不同抚育间伐处理下松栎混交林植被碳储量年净增加量的范围为5.28-6.74t·hm-2,各处理样地均表现为乔木碳储量的年净增加量最大,其次是灌木和草本;碳净收支变化范围在0.447-11.455t·hm-2,处理3样地碳净收支最高,为11.455t·hm-2,处理1样地的最低,为0.447t·hm-2。
(4)间伐强度是影响松栎混交林碳吸存的主导因子,当间伐强度为7.19%11.44%,间伐残留物移除强度60.41%79.59%时,松栎混交林CO2净吸存量最大。
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