【摘要】：大氣中二氧化碳的增加及其對(duì)氣候的潛在影響是今天最受關(guān)注的全球環(huán)境問題之一。雖然熱帶和亞熱帶森林僅覆蓋地球陸地面積的7-10%,但它們存儲(chǔ)的碳大約占地上和地下碳總和的60%。因此,熱帶和亞熱帶森林是陸地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)中最為重要的節(jié)點(diǎn)。為了了解亞熱帶森林中的碳儲(chǔ)量,我們必須對(duì)樹木生物量進(jìn)行測(cè)量,進(jìn)而探討控制森林生物量變化分布和變異的過程,這對(duì)于了解森林的生態(tài)系統(tǒng)功能和生產(chǎn)力是必要的。樹木的直徑,高度,木材密度以及樹種組成是森林結(jié)構(gòu)的重要特征,這些特征在影響地上碳(C)儲(chǔ)存中起關(guān)鍵作用。本研究有以下兩個(gè)研究目的:(i)估計(jì)和測(cè)量廣東省黑石頂亞熱帶森林自然保護(hù)區(qū)的50公頃樣地的藤本植物和樹木地上生物量(Aboveground biomass,or AGB)的分布和變異,(ii)分析森林結(jié)構(gòu)和物種分類屬性在不同空間精細(xì)尺度上對(duì)地上生物量的影響。樹木的地上生物量用木材比重(ρ,烘干木材重量與其新鮮體積之比),樹木胸徑和樹木高度的函數(shù)來估計(jì),而藤本植物的地上生物量用基底面積來估計(jì)。我們的研究結(jié)果表明,Chave(2015)的泛熱帶異速生長(zhǎng)模型能夠更好地預(yù)測(cè)黑石頂亞熱帶森林50公頃樣地的地上生物量。盡管我們沒有直接的數(shù)據(jù)來估測(cè)黑石頂50公頃樣地的地上生物量,因?yàn)槲覀儧]有直接砍樹。但是,我們有很好的參照數(shù)據(jù)說明Chave的泛熱帶異速生長(zhǎng)方程為何是更好的。由于Chave的泛熱帶異速生長(zhǎng)模型方程包括木材密度,生物氣候變量和林分特性以最佳預(yù)測(cè)AGB,同時(shí)我們有陳章和和其他人(1993)的直接估計(jì)數(shù)據(jù)作為參照比較,因此我們認(rèn)為Chave(2015)的泛熱帶異速生長(zhǎng)模型估算的結(jié)果比其它兩個(gè)模型的更好。我們發(fā)現(xiàn),在這個(gè)次生亞熱帶森林中,結(jié)構(gòu)多樣性而不是物種多樣性決定了碳儲(chǔ)存的量。本文結(jié)果還表明,“大樹”的密度是AGB變異的主要貢獻(xiàn)者。因此,保持大樹和關(guān)鍵樹種的結(jié)構(gòu)多樣性和豐度是增加森林碳封存和儲(chǔ)存的有效途徑。本研究也評(píng)估了黑石頂50公頃大樣地樹木及藤本植物不同徑級(jí)個(gè)體地上生物量的分布。結(jié)果表明,樹木AGB的比例隨著樹木尺寸的增加而明顯增加,但是在不同徑級(jí)間變化很明顯。直徑40-45厘米內(nèi)的個(gè)體,占樣地個(gè)體數(shù)的百分之零點(diǎn)四七,對(duì)地上生物量的貢獻(xiàn)的比例最高(占所有徑級(jí)生物量的9.03%)。直徑在25-30厘米內(nèi)的樹木也十分重要,對(duì)地上生物量的貢獻(xiàn)占到了所有徑級(jí)生物量的7.47%。相比而言,小樹(10 cm直徑)占據(jù)了森林中所有個(gè)體數(shù)的88%,但是它們僅占總活體地上生物量的3.79%。雖然大樹(≥60 cm直徑)僅占總個(gè)體數(shù)的0.36%,但是它們占地上生物量總存量的23.68%。而藤本植物的生物量只能代表黑石頂總地上生物量的0.01%。樣地里地上生物量占最高比例的是中等直徑尺寸(≥10和60 cm直徑)的樹木占(72.42%)。我們也發(fā)現(xiàn)在整個(gè)黑石頂樣地中僅三十個(gè)樹種就貢獻(xiàn)了89.68%的總地上生物量。另外,與這個(gè)次生濕潤(rùn)森林中,具有較高的生物量的是生長(zhǎng)緩慢的性狀保守物種(“conservative species”)而不是快速生長(zhǎng)的獲取物種(“acquisitive species”)。但是馬尾松作為快速生長(zhǎng)的先鋒物種貢獻(xiàn)了最多的地上生物量。據(jù)我們所知,本研究首次估測(cè)了中國(guó)亞熱帶森林中藤本植物的地上生物量,并且分析了藤本植物對(duì)于地上生物量分布的影響。本研究也評(píng)估了森林結(jié)構(gòu)和分類屬性在不同空間精細(xì)尺度上對(duì)地上生物量的影響。我們已經(jīng)知道AGB在整個(gè)森林中的變化是和樹木密度,平均胸徑和樹木密度相關(guān)的。因此,現(xiàn)在不再需要考慮這些變量是否與AGB相關(guān),而應(yīng)該考慮每個(gè)變量對(duì)AGB影響的大小是多少。對(duì)于黑石頂50公頃大樣地,我們計(jì)算了六個(gè)結(jié)構(gòu)屬性:總體樹木密度,總體藤本植物密度,大樹密度(≥60 cm直徑),樹胸徑,樹基部面積和樹體積。并且,為了評(píng)估樹木多樣性與樹木AGB之間的關(guān)系,我們計(jì)算出一個(gè)分類屬性:物種豐富度(S)。關(guān)于樹木AGB與森林屬性之間的關(guān)系,結(jié)果表明,總體而言,在100×100米的最大空間尺度下,AGB隨著大部分站結(jié)構(gòu)屬性而顯著增加,包括樹基部面積,樹木胸徑,體積和大樹的密度(≥60 cm直徑),但在較小尺度和較大尺度,藤本植物密度隨著樹木密度的增加而趨于降低(非顯著)。AGB與基部面積,胸徑和體積之間的存在顯著的相關(guān)關(guān)系。在100×100米的最大空間尺度下物種豐富度(S)也對(duì)樹木AGB的含量略有影響,但在比較小尺度上的影響最大。據(jù)我們所知,我們的研究首次評(píng)估了中國(guó)亞熱帶次生林中不同的精細(xì)空間尺度下樹木AGB與森林屬性之間的關(guān)系。根據(jù)Poorter et al.(2015)的結(jié)果,我們也發(fā)現(xiàn)分類學(xué)屬性、物種豐富度與小尺度空間尺度上的AGB有著很強(qiáng)的關(guān)系,表現(xiàn)為一個(gè)駝峰形的關(guān)系(Tredennick et al.2016)。而結(jié)構(gòu)屬性在大和小空間尺度上與AGB都有很強(qiáng)的關(guān)系。因此,具有較高結(jié)構(gòu)和樹木多樣性的森林將顯著地提高碳封存和儲(chǔ)存。本文缺乏變異的地形、土壤養(yǎng)分、光照等其他環(huán)境因子影響AGB分布和的相對(duì)重要性的探討和研究。以后的研究可以進(jìn)一步探索這一點(diǎn),以便更好地了解控制樹木AGB分布的驅(qū)動(dòng)因素,同時(shí)更好地了解黑石頂森林自然保護(hù)區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)功能。
【圖文】：

圖 2 | 說明如何將空中激光掃描 (ALS) 圖像整合到森林清單方案中的示意圖。Figure 2 | Schematic diagram illustrating how airborne laser scanning (ALS) imagerycan be integrated into forest inventory programmes (Jucker et al. 2016).1.3 Why is it important to map AGB in tropical andsubtropical secondary forests?Firstly, because forest ecologists have already distinguished that biomass is themain driver of changes in forest ecosystem functioning and forest succession (seeLohbeck et al. 2015), at the same time, it is also known as an important parameter forcharacterizing the fertility of a forest ecosystem, due that the efficiency of carbonstorage in living organic matter reflects the quality of environmental conditions:climate, soil structure and nutrient availability (Chave et al. 2001).

8圖 3 | 拉丁美洲熱帶生物量彈性圖顯示了在放棄農(nóng)業(yè)使用 20 年后預(yù)測(cè)的(AGB).Figure 3 | Biomass resilience map of the Latin American tropics showing thpredicted aboveground forest biomass (AGB) attained 20 years after abandonment oagricultural use (Poorter et al. 2016).
【學(xué)位授予單位】：中山大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：S718.5

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2623991