论文部分内容阅读
种间关系调节与森林碳汇功能提升已成为森林生态学的前沿研究领域。基于该主题,本文依托位于中亚热带的中国科学院会同森林生态实验站,主要通过植被调查和野外调控试验研究了群落内部种的生态位与种间竞争强弱,演替途径,单优林下植被调控对群落碳汇功能的影响,以及正常演替途径林下植被调控对群落碳汇功能的影响。植被调查主要评估了杉木人工林、杉木采伐迹地撂荒地、老龄常绿阔叶林三个演替阶段林下植被生物量的演替动态以及在2006-2010年的年动态。绝大部分样地林下植被生物量随植被发展呈现缓慢下降的演替趋势,而随年变化呈现轻微的增长趋势。在单优林下种支配的样地,林下层生物量大约占整个林分(样地)生物量的30%,而其他的样地,林下层生物量在整个样地内不足1%。全部调查的样地按照群落的外貌和优势种的生物量可以划分为15类群丛,根据群丛分类以及各个物种在群丛的个体比例测定的调查区域内所有物种的生态位参数发现,优势种对群丛内部的生态位重叠仅仅贡献了8%,而非优势种贡献了98%,表明群落内部的竞争强度主要是由非优势种确定的,而该区域绝大多数(不低于98%)的非优势种恰恰属于林下层物种。
在杉木人工林采伐迹地撂荒演替到常绿阔叶林的过程中,剔除林下单优箬叶竹(Indocalamus longiauritus)处理,发现树苗、幼树、成年树的地上部分生物量分别增加了47.45%、39.87%、59.64%,地下部分生物量分别增加了55.70%、46.08%和63.62%,土壤有机碳的浓度、根碳储量分别增加了21%、130%。同时剔除箬叶竹处理显著提高了土壤代谢熵,降低了微生物熵,但对微生物生物量无显著影响。这种微生物活动的变化可能源于低质量木质素形态碳的输入。土壤酶分析表明剔除箬叶竹以后,与土壤碳循环过程相关的酶发生了显著性的变化。
剔除杉木人工林整个林下植被层以后,土壤碳储量O-10cm土层增加了12.70%,lO-20cm土层增加了13.12%。凋落袋实验则表明剔除处理后,凋落物残留率在分解150天以后增加了20.80%,240天以后增加了16.85%,其他的指标在剔除处理一年以后包括N和P的储量、土壤净氮矿化速率、土壤基础呼吸速率也发生了显著性的变化。然而施加N或者P,对于C、N、P的储量、土壤基础呼吸、凋落物分解以及N的矿化仅发现一个微弱的施肥效应。
以上结果表明相对于施肥,林下植被调控是更加有力的碳循环调控措施。所有3部分的研究结果一致支持森林的固碳绩效依赖于群落内部物种关系的协调,特别是控制林下植被层成分跟乔木层之间的竞争能增加森林的碳吸收速率。